ساخت قالب وکیوم فرمینگ سی ان سی(CNC)

ساخت قالب وکیوم فرمینگ مهمترین بخش فرایند وکیوم فرمینگ است که باید در ساخت آن حساسیت زیادی به خرج داد، زیرا که بسته بندی وکیوم فرمینگ با آن شکل می‌گیرد. 

قالب با توجه به محصول و نیاز مشتری ساخته می‌شود و در ساخت آنها از آلومینیوم استفاده می شود که توسط دستگاه سی ان سی ساخته می شود.

برای ساخت قالب از آلومینیوم و چوب می‌توان استفاده نمود، که قالب‌های چوبی برای تولید نمونه اولیه و قالب های آلومینیومی برای تولید گسترده و بالا کاربرد دارند.

متریال قالب وکیوم فرمینگ

طراحی و ساخت قالب مهمترین مرحله فرایند وکیوم فرمینگ است.

در این بخش ابتدا طرح سه بعدی قالب طراحی می شود و سپس به صورت یک شئ فیزیکی با دستگاه سی ان سی ساخته می شود تا برای شکل دهی به ترموپلاستیک ها از آن استفاده شود.

بدون قالب وکیوم فرمینگ امکان شکل دهی به ترموپلاستیک ها وجود ندارد، بنابراین قالب مهمترین بخش وکیوم فرمینگ است.

البته یک استثنایی در وکیوم اسکین وجود دارد و در این نوع بسته بندی وکیوم از قالب استفاده نمی شود.

قالب وکیوم فرمینگ باید بصورت استاندارد طراحی شود تا محصول با کیفیتی در خروجی نهایی داشته باشیم، در غیر این صورت ممکن است قالب در فرایند کار ثبات و شکل خود را از دست داده و در نهایت محصولی بی کیفیت و نامناسب نصیب ما شود.

چندین نکته مهم مانند شکل، متریال قالب، اندازه و حجم محصول در طراحی و ساخت قالب وجود دارد که باید مورد توجه قرار گیرند.

در ادامه به بررسی بیشتر این موضوع می‌پردازیم.

متریال و جنس قالب

منظور از متریال مواد مورد استفاده در ساخت قالب است، که معمولا از آلومینیوم، چوب، ام دی اف، سفال، رزین و… در ساخت قالب استفاده میشود.

عمدتا در ایران از قالب های آلومینیومی برای تولید گسترده و از قالب های چوبی برای نمونه اولیه استفاده می شود.

آلومینیوم

قالب و قطعه وکیوم فرمینگ
قالب آلومینیومی وکیوم فرمینگ و قطعه شکل‌دهی شده

قالب آلومینیومی برای تولیدات گسترده و بالا بسیار مناسب می باشد زیرا از مقاومت بالایی برخوردار است و در فرایند وکیوم فرمینگ، به راحتی گرما را از خود دفع می کند.

این قالب ها به دلیل استحکام بالا، ثبات و وزن فوق‌العاده سبک برای تولیدات گسترده وکیوم فرمینگ بسیار ایده آل و مطلوب می باشند.

ساخت قالب های آلومینیومی به دو شکل صورت می‌گیرد که عبارتند از:

  • دستگاه سی ان سی: در این روش ابتدا طرح سه بعدی با کامپیوتر طراحی و سپس توسط دستگاه سی ان سی(CNC) ساخته شده و ماشین کاری می شود.
  • ریخته گری: در این روش قالب با فرآیند ریخته گری ساخته می شود. این روش امروزه برای تولید قالب وکیوم کمتر و یا اصلا استفاده نمیشود.

چوب

طراحی و ساخت قالب چوبی کم هزینه و آسان است، و با استفاده از ابزارها و تکنیک های زیادی میتوان آن را ساخت.

معمولا قالب چوبی برای ساخت نمونه اولیه از محصول استفاده می‌شود.

با استفاده از قالب چوبی می توان نمونه های اولیه از محصول را تولید و ایرادات آن را رفع کرد.

چوب را به دلیل استحکام و ثبات کم نمیتوان برای تولیدات زیاد استفاده نمود، زیرا با چرخه سرما و گرما، منبسط و منقبض می‌شود و این عمل باعث می‌شود شکل خود را از دست داده و ترک بخورد.

در ساخت قالب چوبی از ابزارهای ساده نجاری و دستگاه سی ان سی استفاده می شود.

نکات مهم در طراحی و ساخت قالب

علاوه بر متریال قالب، باید به الزامات و نکات مهم در طراحی نیز توجه شود تا به محصولی با کیفیت و ایده‌آل رسید.

در این بخش ما چند مورد اساسی و ضروری را بصورت مختصر بررسی میکنیم.

زاویه ها و شیب ها

زاویه ها و شیب های قالب باید بصورتی طراحی شوند که هنگام فرایند شکل دهی، مواد ترموپلاستیک به خوبی روی تمام سطح قالب جذب و توزیع شود، و آزاد سازی قالب نیز براحتی و بدون مشکل انجام شود.

منافذ تخلیه هوا

شکل دهی و وکیوم فرمینگ به شدت به جریان هوا وابسته است تا پلاستیک حرارت دیده را از طریق منافذ تعبیه شده، جذب قالب نماید.

بسیار ساده است؛ هر چه میزان جریان هوا و شرایط تخلیه هوا مناسب باشد، فرایند وکیوم فرمینگ و شکل‌دهی موفقیت آمیزتر خواهد شود.

با در نظر گرفتن این موضوع، هر قالب ساخته شده باید دارای منافذ تخلیه هوا باشد، تا هوای بین ورق پلاستیکی و قالب تخلیه شود.

این منافذ باید روی قالب ایجاد شوند تا یک کانال برای تخلیه هوا توسط پمپ خلا ایجاد شود.

هر جایی روی قالب که در آن فرو رفتگی‌ و شیار قابل توجه ای داشته باشد، به 1 الی 2 سوراخ تخلیه نیاز خواهد داشت.

این سوراخ‌ها وظیفه جذب ورق پلاستیکی به قالب را به عهده دارند و بر روی محصول نهایی قابل مشاهده نخواهند بود.

منافذ تخلیه هوا قالب وکیوم فرمینگ
منافذ تخلیه هوا

نر و ماده بودن قالب (مثبت و منفی)

اصولاً دو نوع قالب وکیوم فرمینگ وجود دارد: نر(مثبت) و ماده(منفی)

شکلهای زیر را مشاهده کنید:

قالب وکیوم فرمینگ نر و ماده
قالب سمت راست: نر - قالب سمت چپ: ماده

عوامل متعددی در انتخاب و ساخت قالب وکیوم فرمینگ مناسب تاثیر گذار است، در ادامه به نکاتی مفیدی که ارائه می‌نماییم توجه نمایید.

سطح بالایی یک قطعه وکیومی (قسمتی که با قالب در تماس نیست) بدون شک سطح تمام شده بهتری است، زیرا نمی‌تواند ناخالصی‌هایی مثل گرد و غبار را از قالب به خود بگیرد.

این عامل به تنهایی می تواند تعیین کند که آیا قالب نر مورد نیاز است یا قاب ماده.

اغلب اوقات ساخت یک قالب نر برای قطعاتی که عمق زیادی دارند ساده تر و مناسبتر می باشند.

از طرف دیگر برای شکلدهی به قطعاتی مثل ظروف یکبار مصرف یا سینی ها یک قالب ماده مناسب می باشد.

بنابراین, سطحی که میخواهیم با کیفیت تر باشد باید در بخش بیرونی قالب قرار بگیرد و با قالب در تماس نباشد.

تصاویر زیر یک قالب ترکیبی نر و ماده را برای بسته بندی صدفی نشان می‌دهد:

قالب وکیوم فرمینگ ترکیبی صدفی
قالب ترکیبی ماده و نر برای بسته بندی صدفی
قطعه شکدهی شده صدفی
قطعه وکیومی صدفی برش خورده

آندرکات (undercut)

آندرکات به فرورفتگی یا برآمدگی که از جدا کردن قطعه شکل گرفته از قالب ممانعت کند گفته می شود.

آندرکات دو نوع داخلی و بیرونی دارد و به ندرت در قالبهای وکیوم فرمینگ دیده می‌شود.

مواردی که طراح قالب باید به آن توجه کند:

  • تا جایی که ممکن است از وجود آندرکات باید جلوگیری کرد تا فرایند تولید با سهولت و کم هزینه شود.
  • در صورت ممکن آندرکات را با شگردهای طراحی بصورت قالب ماده یا نر مرتفع کنید یا با مواد دیگر پوشش دهید تا خللی در شکل دهی قطعه به وجود نیاید.
  • اگر این کار ممکن نیست ، باید از قالبهای پیشرفته استفاده شود و این کار شامل هزینه های زیادی خواهد شد.
آندرکات در وکیوم فرمینگ
در تصویر بالا نقاط A و B آندرکات می باشد