פיתוח תבניות לייצור בהזרקות פלסטיק

הזרקת פלסטיק (הנקראת לעיתים גם הזרקה תרמופלסטית) היא השיטה הנפוצה ביותר לייצור מוצרי פלסטיק.

תהליך ייצור זה ידוע כפשוט ואמין יותר, בהשוואה לשיטות אחרות של יציקת פלסטיק, והוא גם יעיל במיוחד.

באמצעות הזרקת פלסטיק מייצרים מגוון רחב של מוצרים לתעשיות שונות - החל מכלי בית ומוצרי צריכה ועד לחלקי רכב, רובוטיקה ומיכשור רפואי - בסדרות ייצור גדולות תוך הבטחת עקביות בייצור ויישום של עיצוב חדשני במיוחד.

מבין השלבים הראשונים והמהותיים בתכנון ייצור בהזרקת פלסטיק קיימת חשיבות רבה לפיתוח מדויק של התבנית שתשמש לייצור.

פיתוח וייצור תבניות פלסטיק הוא תהליך שמצריך ידע, מיומנות והבנה מקיפה בייצור פלסטיק.

ספק מומחה יידע לתכנן את ייצור ועיצוב התבנית באופן אופטימלי תוך התחשבות במגוון משתנים כגון סוג המוצר וייעודו, חומר הגלם המתאים, שיטת הייצור, הגימור המבוקש, אופן קירור התבנית, מספר החללים בתבנית ועוד.

פיתוח תבניות בחטיבת סאנרייז (תבניות) של קבוצת זריחה, מתחיל בבדיקה יסודית של המוצר, תוך הערכת הרכיב, התכונות והביצועים המבוקשים ובחינת אופן הייצור. בהתאם, אנו מפתחים תבנית שתספק את המענה היעיל ביותר מבחינת איכות, עלות וזמן ייצור.

ייצור התבניות נעשה באמצעות תוכנות מחשב ומיכון מתקדם ביותר.

הלקוחות שלנו זוכים לשירות מקיף החל מבחינת המוצר, תכנון התבניות וצרכי הלקוח, תוך התחשבות בצרכי השוק ועמידה בתקינה של התעשיות השונות (בטחוני, רפואי ועוד).

ממה עשויה התבנית?

תבניות להזרקת פלסטיק בנויות בדרך כלל מפלדה, אלומיניום או סגסוגת נחושת בריליום.

למרות שעלותן של תבניות פלדה גבוהה יותר, פעמים רבות קיימת העדפה לפלדה בגלל עמידותה הגבוהה ויכולתה לתת מענה מצוין בייצור של מאות אלפים ואפילו מליון רכיבים.

בסדרות ייצור קטנות או קטנות יחסית, ניתן להסתפק בחומר גלם אחר, פחות יקר, למשל אלומיניום.

בהתאם לרכיב המיוצר, לעתים נכון להוסיף סגסוגת נחושת באזורים מסויימים של תבנית, כאלו המצריכים הפחתת חום מהירה. פעולה זו מייעלת את זמן הייצור ומשפרת את הניראות האסטתית של הרכיב.

באיזו שיטה מייצרים את התבניות?

ייצור התבניות מתבסס על שתי שיטות עיקריות: עיבוד שבבי ועיבוד בהתפרקות חשמלית (EDM).

היתרונות העיקריים של הזרקת פלסטיק וחשיבות פיתוח התבנית להבטחת יתרונות אלה

 מהירות בייצור - התהליך עצמו מהיר ביותר בהשוואה לשיטות אחרות, וקצב תפוקת הייצור הגבוה הופך אותו גם ליעיל וחסכוני יותר. מהירות הייצור תלויה בעיקר במורכבות התבנית ובגודל שלה.

 יכולת יצור רכיבים עם עיצוב מורכב –

הזרקת פלסטיק נותנת מענה מצוין לרכיבים בעיצוב מורכב ומאפשרת ייצור אחיד ועקבי גם אם נדרש ייצור של מיליוני חלקים זהים.

גם כאן קיימת חשיבות רבה לתכנון מדויק של התבנית, המתייחס לאלמנטים העיצוביים המרכזיים.

עיצוב מתקדם של התבנית יאפשר ייצור רכיבים באופן איכותי ועקבי, ללא תכנון מדויק עשויות להידרש פעולות עיבוד משלימות אשר יאריכו את משך הייצור ויגדילו את עלותו.

 חוזק מוגבר -

אחד הגורמים העיקריים שיש לקחת בחשבון בתכנון הייצור הוא חוזק הרכיב והלחץ שהוא יידרש לעמוד בו. חשוב גם להבין איזה שימוש ייעשה בחלק ולאיזו סביבה הוא ייחשף.

בהתאם, יש למצוא את האיזון המדויק בין שיקולי העיצוב והצורך לתת מענה לכוח וליציבות הנדרשת. לבחירת חומר הגלם יש תפקיד מרכזי בכוח והלחץ הנדרש של הרכיב.

 גמישות בבחירת חומרי גלם וצבעים –

החדשנות בפלסטיקה ובפולימרים לאורך השנים תרמה לכך שקיים היום מבחר עשיר ומרשים של חומרי גלם וצבעים. בהתאם, אף קיימת חשיבות לבחירת ספק בעל ידע ונסיון בייצור רכיבים מחומרי גלם שונים.

בחירת חומר הגלם תלויה במשתנים כגון: חוזק ועמידות בלחץ, אלסטיות, הטייה בחום וספיגת מים.

חשיבות הגורמים הללו באים לידי ביטוי בכל פרויקט שאנו מעורבים בו, החל משלב התכנון, בחירת החומרים ועד לשלב ההרכבה והייצור הסופי. כך לדוגמא, בהצלחת פרויקט להנדסה גנטית של אצות.

בפרויקט זה סייענו לחברה המפתחת מערכת מבוססת אצות למתן אורלי של חלבוניים תרופתיים לשוק התרופות לבעלי חיים ולחומרי הדברה. הטכנולוגיה של חברה זו משתמשת באצות כבית חרושת לייצור חלבונים, וכליאתם של חלבונים אלה כך שישתחררו בצורה מבוקרת ויסייעו בחיסון תרופתי ובריא יותר של דגים. בעבר, כאשר בבריכת מיליוני דגים, הובחנה מחלה – הטיפול התרופתי התנהל באיטיות, משום שהיה הגורם הרפואי – להזריק לכל דג באופן ידני את התרופה, זהו תהליך יקר שבו עשרים אחוז מהדגים מתים בדרכך כלל. לכן, חברה זו המציאה אופציה לחיסון אוראלי שמבוצע ע"י הכנסת התרופה לתוך האצה שאותה אוכלים הדגים ומתחסנים. אגב, תהליך זה טרם קיים בקרב בני האדם, אך אנו מקווים לכך!

תכנון הפרויקט - תהליך גידול האצות הינו תהליך שדורש חממה בתנאי אור וחום בכמויות מדויקות ולכן היה עלינו לסייע בפן המכאני של תשתית חלקי הפלסטיק לגידול האצות.

תהליך הפרויקט החל בראשיתו של תהליך התכנון, כך שהצוות ההנדסי בזריחה השתלב עוד בשלב טרום התכנון ועד לייצור ההמוני. השילוב ההנדסי עוד בשלב זה תרם לתהליך תכנון נבון יותר שבו הוגדר חומר שיעבוד עם תנאי האצה בכל מזג אוויר. יתרה מכך, ההשתלבות של צוות ההנדסה תרמה לתכנון יעיל מתחילתו של הפרויקט, זאת לאור הדרישה הגבוהה לאטימות שתמנע דליפות מים לאזורים רבים והחשיבות להרכבה נוחה של הרבה חלקים. כך מנענו שלבי תכנון שעלייהם יש לחזור כמה פעמים, במידה והתכנון לא מותאם באופן מקצועי עוד בתחילתו של פרויקט.

לאחר שלבי התכנון, ייצרנו דגמים והרצנו אותם במשך חודש בחוות גידול האצות; לאחר כחודש כינסנו את הצוות ההנדסי לפידבקים ומסקנות והכנסנו מקצה שיפורים למוצר, בשלב הבא שיפרנו את הדגמים וביצענו ניסוי שטח נוסף שנחל הצלחה רבה ולכן המשכנו לשלב הייצור ההמוני – התבניות.

בשלב הסופי, שמחנו לגלות כי המוצר עובד באופן מושלם – עוד בפעם הראשונה ולכן המשכנו לשלב הייצור ההמוני ובו ייצרנו עשרות אלפים של מוצרים אשר הורכבו, בבדיקת 200 אטמים, לא הייתה אפילו נזילה אחת! זהו מאורע שלא יישכח לעולם! כך ניתן ללמוד כי ישנו יתרון מוכח בשילוב צוות הנדסי עוד בשלב תכנון הפרויקט, אשר ידע לנווט את תכנון החלקים, החומרים ויכולות התבנית המיועדת להזרקת הפלסטיק.

חומרי הגלם – בשיתוף פעולה עם הביולוגים של החברה, הבנו כי נכון לנו לבחור בפוליפופילן אשר הינו זול יותר ומבינה כימית לא מזיק לאצה. כמו כן, נדרשנו בפרויקט זה לחומרים פולימרים שעובדים טוב עם השמש  ותוסף יו.וי. במידה ולא היינו מגדירים את חומר הגלם המתאים והתוסף, רכיבי הפלסטיק בפרויקט היו מתפוררים לאחר כחצי שנה כתוצאה מהשמש המזיקה. לכן, כחלק משלב התכנון בפרויקט, יש לא רק לתכנן באופן מקצועי את הרכב החלקים, אלא גם את הרכב החומרים ובפרויקטים מסוג זה התאימות הביולוגית חשובה מאוד.

מה קורה אם בוחרים בחומר גלם לא מתאים?

חומר שגוי יכול היה לפגוע במוצר, באצות, ואף לגרום לתפקוד לא טוב של המוצר באטימות. עצם זה שידענו להשתמש בתוסף UV משום שאנחנו יודעים שמוצר שעומד בשמש חייב את התוסף, הענקנו לפרויקט את מימד ההצלחה – החל מהחלקים הראשונים, שלב הייצור ושלב העמידות לאורך זמן, עוד הרבה לאחר סיום שלבי הייצור.

לסיכום,

בין אם מדובר בפיתוח תבנית למוצר אבטיפוס (prototype) או לייצור המוני, פיתוח התבנית מהווה שלב מהותי עליו מתבסס הייצור כולו.

תכנון מקצועי ומדויק מאפשר להפיק את מירב התועלות משיטת הייצור הנבחרת. מדובר למעשה בשלב בו הרעיון של הלקוח מתורגם על ידי מומחים ומהנדסים לתכנית ייצור שמטרתה לממש את היעד למוצר הסופי.

צוות המומחים שלנו תמיד מצפה לאתגר הבא בייצור. הסיפוק שלנו נובע מהיכולת לחבור ללקוחותינו במסע המרגש של הפיכת יעד ייצור ראשוני למוצר מוגמר המספק תועלת וערך.