پرینتر سه بعدیمجله مهندسی

تزریق پلاستیک یا پرینت سه بعدی؟ کدام روش ساخت مناسب تر است؟

چاپ سه بعدی و قالب گیری تزریقی ممکن است فرآیندهای بسیار متفاوتی باشند؛ اما هر دو جایگاه ارزشمندی در تولید دارند.  قالب‌گیری تزریقی دربرابرِ چاپ سه‌بعدی بحث کلاسیک «قدیمی» در مقابل «جدید» را در صنعت تولید امروزی نشان می‌دهد. در حالی که پرینت سه بعدی فناوری جدیدتری­ست ، نمی تواند جایگزینِ  روش ساخت قطعات توسط قالب گیری تزریقی یا سایر تکنیک­های مشابه شود. با این حال، هر دو فرآیند با هم برای انتقال از طراحی به تولید استفاده می‌شوند. شرکت‌ها از پرینت سه‌بعدی برای نمونه‌سازی اولیه و تغییرات در طراحی استفاده و هنگامی که از طراحی مطمئن شدند، وارد قالب‌گیری تزریقی خواهند شد.

فرآیند قالب گیری تزریقی

تزریق پلاستیک معمول ترین روش تولید انبوه قطعات پلاستیکی است. این روش برای تولید قطعات یک شکل و دقیق در تعداد بالا بسیار مناسب است. قالب گیری تزریقی یک فرآیند تولیدی­ست که پلاستیک مذاب وارد قالب مورد نظر شده و به این ترتیب قطعه ای با شکل یا هندسه خاص تولید می­کند. قالب‌گیری تزریقی یکی از مقرون‌به‌صرفه‌ترین روش‌های ساخت قطعات پلاستیکی است؛ به همین دلیل این قطعات در همه جای زندگی روزمره ما وجود دارند.

به بیان ساده، فرآیند قالب گیری تزریقی را می توان در 5 مرحله توصیف کرد:
1.بستن قالب : اینجا جایی است که قالب بسته می شود. به طور معمول یک قالب به دو نیمه تقسیم می شود.
2. تزریق – در این مرحله،  پلاستیک مذاب به داخل قالب تزریق می شود.
3. بسته بندی و نگهداری : فشار به سیستم اضافه می شود تا قسمت های نهایی قالب پر شود. سپس فشار برای مدت زمان مشخصی نگه داشته می شود.
4. خنک کردن : این شامل خنک شدن پلاستیک گرم شده به شکل نهایی است. مرحله خنک‌سازی می‌تواند چند ثانیه یا چند دقیقه طول بکشد.
5. قالب باز می شود.
6.: خروج :قطعه برداشته می شود تا بعد از آن پردازش یا ارسال شود. این مرحله می تواند اتوماتیک یا دستی باشد. سپس کل فرآیند از مرحله بستن برای قطعه بعدی از سر گرفته می شود.

 

چاپ سه بعدی چیست؟

چاپ سه بعدی روشی متعلق به خانواده­ فرآیندهای ساخت افزودنی که شامل فناوری­های متعددی است. چاپ سه بعدی معمولاً از داده های CAD برای ساختن قسمت مورد نظر بر اساس تکنیکِ لایه به لایه استفاده می­کند و این لایه ها را برای “رشد” قطعه ترکیب کرده و روی هم قرار می­دهد. برخی از مواد رایج مورد استفاده در چاپ سه بعدی شامل پلیمرها، کامپوزیت ها، شیشه، فلزات وفوتوپلیمرها هستند.

اجزای ایجاد شده از طریق این فرآیند، اغلب به دسته “نمونه های اولیه” یا تولید در مقیاس کوچک تعلق دارند. از آن­جایی که چاپ سه ­بعدی در درجه اول به یک فرآیند خودکار تبدیل شده­است، تخصص موردنیاز برای کار با ماشین­ آلات آن­، چندان بالا نیست و کسب­ و­کارها و افراد را قادر می سازد تا در تولید آن سهم داشته­ باشند. برای ساخت قطعات کوچک، تنها هزینه قابل توجه مربوط به چاپ سه بعدی، مواد مورد استفاده است. برای قطعاتِ بزرگ، ماشین‌آلات متفاوت و گران‌تری مورد نیاز است که هزینه‌های کل فرآیند تولید را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهد.

قالب گیری تزریقی در مقابل چاپ سه بعدی


قالب‌گیری تزریقی و چاپ سه‌ بعدی قطعات را به روش‌های مختلفی تولید می‌کنند. در قالب‌گیری،  مایع به شکلی تزریق می‌شود که به ­صورت جسم جامدِ نهایی خنک شود؛ در حالی­که چاپ سه ­بعدی چندین لایه پلاستیک ذوب شده را برای ساخت یک قطعه از پایین به بالا رسوب می‌دهد. از لحاظ زمان انجام کار، چاپ سه بعدی امکان اجرای طراحی نوآورانه را در عرض چند ساعت (برای قطعات کوچک) فراهم کرده است.

شکی نیست که چاپ سه بعدی یک تکنیک تولیدی پیشرفته است اما با این­ وجود، واقعیت این است که اکثر قطعات پلاستیکی که هم در زندگی روزمره و هم در محیط‌های صنعتی می‌بینید، هنوز از طریق قالب‌گیری تزریق پلاستیک ساخته می‌شوند. با این حال، دو روش تولید به طور منظم مورد استفاده قرار می گیرند. این­که قالب‌گیری تزریق پلاستیک انجام شود یا چاپ سه بعدی، به نیازهای پروژه شما برمی‌گردد. برای هر فرآیندی مزایا و معایبی وجود دارد که می تواند به شما در تصمیم­گیری کمک کند.

مزایای قالب گیری تزریقی

 • امکان تولید انبوه را فراهم می کند. ماشین­های قالب­گیری تزریقی صنعتی برای ایجاد چندین قسمت به طور همزمان با استفاده از قالب های چند حفره ای ساخته شده اند. این باعث کاهش زمان اجرای سفارشات بزرگ و کاهش هزینه ها می شود.
•  افزایش استحکام قطعه. این به دلیل نحوه اجرای خود فرآیند است. اشیا ساخته شده به روش قالب گیری تزریق از یک لایه واحد تشکیل شده اند که به دلیل عدم وجود شکاف استحکام قطعه را افزایش می دهد.
 • حداقل مواد هدر رفته. برای افزایش اثربخشی هزینه فرآیند، تولیدکنندگان تمایل دارند فقط به اندازه مواد مورد نیاز برای هر طرح استفاده کنند. این باعث می‌شود قالب‌گیری تزریقی پلاستیک راهی کارآمد برای تولید انبوه قطعاتِ نه ­چندان پیچیده باشد.

معایب قالب گیری تزریقی

  • الزامات طراحی سختگیرانه در مقایسه با چاپ سه بعدی. در حالی که هر طراحی قطعه را می توان با استفاده از قالب گیری تزریقی ایجاد کرد، تطبیق طرح بر اساس قوانین خاص کمک می کند تا از هزینه ­های بسیار بیشتر ناشی از پیچیدگی اضافی در ابزار جلوگیری شود.
    گرانی و زمان بر بودن برای اصلاح اشتباهات. در صورتی که مشکلی در خود طرح پیدا شود تصحیح آن بخش که با استفاده از قالب ایجاد شده است، ، بسیار سخت است. تغییر هندسه قطعه به معنای ماشین­کاری مجدد قالب است که منجر به هزینه های اضافی می شود. اگر چنین تصمیمی زودهنگام گرفته نشود، این امکان وجود دارد که یک دسته کامل از قطعات مجددا ساخته شوند. برای جلوگیری از این امر، شرکت­ها اغلب محصولات را در مرحله طراحی چاپ سه بعدی می کنند تا زمانی که مطمئن شوند به شکل نهایی قطعه رسیده اند.
    اگر برای سفارشات در مقیاس بزرگ استفاده نشود، گران­تر خواهدبود. قالب‌گیری تزریقی را می‌توان یک راه‌حل مقرون‌به‌صرفه در مورد تولید دسته‌ای بزرگ در نظر گرفت، اما هزینه‌های راه‌اندازی بالایی دارد؛ بنابراین قیمت هر قطعه تنها با تولید بیشتر آنها کاهش می‌یابد.

مزایای چاپ سه بعدی

هزینه های پایین تر. این امر به ویژه در مورد سفارشات با حجم کمتر یا برنامه های نمونه سازی سریع صدق می کند؛ زیرا به طور کلی تنها یک ماشین و یک مهندس آموزش دیده برای انجام چنین سفارشاتی مورد نیاز است.
پشتیبانی از طرح های پیچیده. با توجه به ماهیت فرآیند ساخت افزودنی ، امکان ایجاد قطعات پیچیده با درجه دقت بالا وجود دارد.
طرح ها را به راحتی و به سرعت تکرار کنید. با چاپ سه بعدی می توانید به سرعت طرح های قطعات را توسعه داده و آزمایش کنید؛  زیرا نیازی به ایجاد قالب از قبل نیست. حتی می توان چندین نوع از یک طرح را برای اهداف آزمایشی ایجاد کرد.

 

معایب چاپ سه بعدی

برای قطعات و ابعاد بزرگ مناسب نیست. اندازه قطعه معمولاً به اندازه قسمت ساخت چاپگر محدود می شود. در طرح‌های بزرگ، ممکن است سازه به دلیل توزیع ناهموار وزن یا نرخ‌های متفاوت خنک­شوندگی ، ناپایدار شده که می‌تواند باعث ایجاد تابیدگی در قطعه شود.
خروجی آهسته. زمان ساخت با پرینت سه بعدی معمولاً با افزایش مقدار به صورت خطی مقیاس می شود. به عبارت دیگر، هرچه قطعات بیشتری چاپ کنید، مدت زمان بیشتری طول خواهد کشید. البته ، خروجی کُند پرینترهای سه بعدی، توانایی پشتیبانی از طرح های پیچیده تر را به ما می­دهد.

. سطوح ناهموار در قسمت ساخته شده. در حالی که لایه های ایجاد­شده توسط چاپگر سه بعدی بسیار کوچکند، اما هنوز هم قابل توجه هستند. این مسئله به یک سطح ناهموار روی محصولات نهایی تبدیل می شود که ممکن است برای قطعاتی مثل لوازم آرایشی مناسب نباشد. در این روش، معمولاً قطعات به مراحل اضافی پس از پردازش(مانند صاف کردن با بخار) برای پرداخت، صاف کردن و بهبود ویژگی­های سطح نیاز دارند.

هنگام تجزیه و تحلیل اینکه کدام یک از این دو فرآیند به بهترین وجه برای پروژه یا کسب و کار شما مناسب است،بهتر است موارد زیر را نیز در نظر بگیرید:

1- کیفیت سطح

کیفیت ظاهری قطعات تولید شده با فرآیند قالبگیری تزریقی بهتر از چاپ سه بعدی است ولی هزینه بسیار بیشتر و شرایط کارگاهی خاص نیاز دارد. قطعات چاپ شده با پرینتر سه بعدی معمولا پس از چاپ نیاز به پرداخت دارند.که شامل جداکردن ساپورت،رنگ کردن،صیقلی کردن سطح و.. است. قطعات تولید شده با قالب تزریق پلاستیک معمولا کیفیت سطح بالاتری دارند.

2- حجم سفارش( اهمیتِ تعداد)

همان­طور که تقریباً در مورد تمام فرآیندهای تولید این مسئله وجود دارد، سفارشات با حجم زیاد منجر به کاهش هزینه ها می شود. اگر بخواهیم یک بخش کوچک نسبتا ساده را در نظر بگیریم، برخی از مطالعات  نشان می‌دهد که هزینه‌های چاپ سه‌بعدی 10% تا20% ارزان‌تر از قالب‌گیری تزریقی برای تولید قطعات کم خواهدشد.در حجم تولید کم یا ساخت چند نمونه اولیه، به دلیل هزینه های بالای استهلاک تجهیزات و نیاز به قالب های با هزینه بالا ، قالب سازی نمی تواند با چاپ سه بعدی رقابت کند.

پس برای تولید نمونه های آزمایشی که نیاز به مقاومت بالا ندارند و سرعت کار نیز مهم است باید به سراغ پرینتر های سه بعدی رفت. با این حال ، وقتی نوبت به تولید انبوه می رسد ، تزریق پلاستیک پادشاه بی چون و چرای تولید است.

3 – هزینه های ابزار

هزینه قالب گیری تزریقی به شدت تحت تأثیر چگونگیِ تکرار محصول است. یعنی با تغییر طرح، تغییر قالب نیز لازم است که هزینه زیادی در پی دارد. این امر چاپ سه بعدی را در یک مزیت قابل توجه در این مقایسه قرار می دهد. در مورد تکنیک ساخت افزودنی هزینه ابزارآلات به تغییر طراحی وابسته نیست. پرینتر سه بعدی، امکان تغییر مکرر در طراحی را فراهم می کند و همچنین برای طراحی های پیچیده بهتر است.

زمان آماده سازی قطعه برای ساخت در قالب گیری تزریقی طولانی است (مثلا 5 تا 10 هفته برای قطعات ساده)، یعنی این روش برای تغییرات مکرر طراحی مناسب نیست. هزینه ساخت قطعات با تزریق قالب نیز بسیار بالاست و هر گونه خطا در طراحی قطعات، سبب زیانهای مالی شدیدی خواهد شد. پس بعلت چرخه طولانی و هزینه بسیار بالا، این فرایند برای تولید قطعات در حجم های بسیار زیاد ایده‌آل است.

4- سرعت تولید

یکی از معایب چاپ سه بعدی محدود بودن تعداد قطعات قابل پرینت بطور همزمان و زمان بر بودن فرآیند چاپ قطعه است. اکثر چاپگرها، حتی دستگاه های پرینتر سه بعدی چند نازله، قابلیت تولید همزمان یک یا دو مدل را دارند. زمان ساخت یک قطعه در تزریق پلاستیک بسیار کمتر است.

 

 

لطفا احساس تان را در مورد این مطلب بگویید 1 نظر

5 1
تزریق پلاستیک یا پرینت سه بعدی؟ کدام روش ساخت مناسب تر است؟

دنیای مهندسی من

دنیای مهندسی من در زمینه تهیه مدل و پروژه های مهندسی و همچنین تهیه مطالب علمی فعالیت میکند و سعی دارد با کاربران خود تعامل بالایی داشته باشد. مهم ترین هدف ما این است که کاربرانمان بتوانند با توجه به زمانی که در سایت فعالیت میکنند از خدمات ما بهره مند شوند.
اشتراک در
اطلاع از
guest
0 نظرات
بازخوردهای اینلاین
مشاهده تمام نظرات
دکمه بازگشت به بالا
دنیای مهندسی من
0
افکار شما را دوست دارم، لطفا نظر دهیدx
()
x