القولبة بالحقن بنفسك: كيف تصنع قطعًا بلاستيكية داخل منشأتك؟

ما الذي تحتاجه للقولبة بالحقن اليدوي؟

طابعات SLA ثلاثية الأبعاد عالية الأداء على سطح المكتب

طابعات SLA ثلاثية الأبعاد لسطح المكتب هي آلات عالية الأداء يمكنها صنع قوالب ذات ميزات حادة وسطح أملس، مما يعني أنه يمكنك صنع أجزاء عالية الجودة. يمكنك استخدام طابعات SLA ثلاثية الأبعاد لأكثر من مجرد صنع القوالب البلاستيكية. فهي رائعة أيضًا في صنع النماذج الأولية وغيرها من الأشياء التي تحتاج إلى القيام بها عند تطوير منتج ما.

السعر: طابعات SLA أغلى من طابعات النمذجة بالترسيب المنصهر (FDM) وطابعات HP للدمج متعدد النفاثات بمسحوق النايلون (MJF) عند إعداد النماذج الأولية بمواد لدنة حراريًا، لكنها تقدم تفاصيل جيدة.

حجم الطباعة: صُممت الطابعات ثلاثية الأبعاد الاستهلاكية لإنتاج القطع الصغيرة والدفعات الصغيرة، فهي أشبه بنسخ مصغرة من الطابعات الكبيرة. ويكون متوسط حجم الطباعة متوسطًا، وعادة ما يبلغ 145 x 145 x 175 mm.

المواد: رغم صغر حجم الطابعة، تتوفر لها مواد كثيرة، منها راتنجات للقطع الشفافة والصلبة وقطع طب الأسنان والقطع المرنة. وأكثر مواد الطباعة المكتبية ثلاثية الأبعاد شيوعًا هي البولي كربونات (PC)، وأكريلونيتريل بوتادين ستايرين (ABS)، وراتنجات البولي يوريثان المرنة (EPU). كما تتوفر في السوق مواد أرخص بكثير، بسعر يقارب 15 يورو لكل 500 ml.

الدقة: تكون دقة الطابعات المكتبية ثلاثية الأبعاد جيدة عادةً قياسًا إلى فئتها السعرية، إذ تتراوح سماكة الطبقة بين نحو 25 و200 ميكرون. غير أن الدقة قد تتراجع أحيانًا بعد الاستخدام المكثف.

الوزن: يقل وزن طابعات SLA المكتبية التي تستخدم الراتنج عن 10 kg، ولذلك يسهل حملها كثيرًا.

مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد

مادة طباعة ثلاثية الأبعاد يمكنها تحمل درجة الحرارة والضغط على القالب أثناء عملية التشكيل بالحقن. وتشمل أهمها ما يلي:

راتنجات Rigid 10K هي مادة فائقة القوة مملوءة بالزجاج ويمكنها التعامل مع مجموعة واسعة من الأشكال الهندسية وعمليات القولبة بالحقن. وتبلغ درجة حرارته العالية 218 درجة مئوية عند 0.45 ميجا باسكال ومعامل شد يبلغ 10000 ميجا باسكال، مما يعني أنه قوي وفائق الصلابة ويمكنه تحمل الحرارة.

يتميز الراتنج عالي درجة الحرارة بدرجة حرارة انحراف حراري تبلغ 238 درجة مئوية عند 0.45 ميجا باسكال وهو جيد للقولبة بالحقن. إنه هش ولكن يوصى به للمواد ذات درجات الحرارة العالية للقولبة وأوقات التبريد المنخفضة.

يتميز الراتينج الرمادي الاحترافي الرمادي بموصلية حرارية أقل من الراتينج عالي الحرارة أو الراتينج الصلب، مما يعني أنه يستغرق وقتاً أطول ليبرد، ولكنه أكثر ليونة ويمكنه تحمل مئات الدورات من التآكل.

ماكينات القولبة بالحقن المكتبية.

القولبة بالحقن المكتبي هي عملية ميكانيكية تستخدم عادة في دورات الإنتاج المختلفة لتشكيل مجموعة متنوعة من المواد بشكل دائم، بما في ذلك البلاستيك. في هذه الصفحة، سوف تتعرف في هذه الصفحة على ماهية القولبة بالحقن، وأين يشيع استخدام القولبة بالحقن، وإنتاج الأجزاء والأجسام البلاستيكية، وإنتاج القوالب، والقولبة الدقيقة للمواد البلاستيكية.

هناك العديد من الأنواع المختلفة لماكينات القولبة بالحقن التي يستخدمها المصنعون. الأنواع الرئيسية للماكينات المستخدمة هي الطاقة الهيدروليكية والكهربائية والهجينة (مزيج من الطاقة الكهربائية والهيدروليكية)، ولكن آلات القولبة بالحقن المكتبية تعمل بالطاقة الكهربائية بشكل عام.

صُممت ماكينات القولبة بالحقن المكتبي لإجبار المواد المنصهرة (عادةً البلاستيك أو المعدن) على الدخول في قالب يتضمن تجويفًا لدفع المادة إلى داخله وتجهيزًا لقولبة الجزء وتأمينه في شكله النهائي. في الماكينة الواحدة، يمكن أن تكون القوالب ذات تجويف واحد أو تجويفات متعددة، مما يعني أنه يمكن تصنيع منتج واحد أو أكثر في عملية واحدة.

وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تشتمل القوالب متعددة التجاويف على تجاويف متطابقة أو فريدة من نوعها، وبالتالي يمكن أن تكون المنتجات التي يتم إنشاؤها متطابقة أو فردية. تم تصميم كل قالب لصنع أكثر من مليون قطعة على مدى عمره، مما يعني أنه يجب أن تكون متينة وذات تفاوتات منخفضة.

تعتمد فائدة ماكينة القولبة بالحقن المكتبية لك على حالة الاستخدام واحتياجات المستخدم. ويمكنها أن توفر لهواة الأعمال المنزلية والاستوديوهات الصغيرة طريقة رخيصة وسريعة وسهلة الاستخدام لصنع أجزاء ونماذج معقدة.

قولبة الحقن اليدوي بالحقن في خطوات

تصميم القالب في CAD

أولاً، اختر أداة برنامج CAD المفضلة لديك لتصميم إدراج القالب. يمكنك تصميم إدراج القالب الخاص بك باستخدام رسم تجويف إطار القالب الرئيسي.

قم بإحضار نصفي اللب والتصميم ثلاثي الأبعاد الذي تريد صنعه إلى أداة التصميم بمساعدة الحاسوب.

في بلندر، قم بحجب نصف القالب باستخدام أيقونة العين في مستكشف المشهد. بمجرد إعداد مساحة العمل بالطريقة التي تريدها، اضبط كلا نصفي القالب على نوع رسم “السلك” ضمن قائمة الكائن.

يمكنك الآن وضع القالب. أثناء عملية الحقن، تأكد من أن الجسم يتقاطع تمامًا مع مدخل البلاستيك المنصهر. استخدم الوضع التقويمي لجعل ذلك أسهل من خلال التبديل بين المنظور وطريقة العرض التقويمي.

قم بإخفاء قلب القالب الحالي، ثم قم بإخفاء الجانب الآخر. كرر هذه العملية، مع التأكد من أن الجسم يتقاطع تمامًا مع مدخل النصف الآخر من القلب. بمجرد اصطفاف الجسمين، يمكنك استخدام دالة الفرق المنطقي في بلندر لطرح مساحة الجسمين المتقاطعين.

حدِّد النصف الأمامي من الكائن، ثم حدِّد الخيار المنطقي ضمن قائمة المُعدِّل. حدِّد الجسم الذي ستقطعه، وتأكد من تحديد عملية “الفرق”. طبِّق عامل التشغيل وافعل الشيء نفسه مع الجانب الآخر.

قالبك جاهز الآن للطباعة. قم بتصدير كل نصف، مع التأكد من تحديد مربع “التحديد فقط” في مُصدِّر Blender.

قوالب الطباعة ثلاثية الأبعاد

لطباعة القوالب ثلاثية الأبعاد، تحتاج إلى اختيار مادة يمكنها التعامل مع درجة حرارة وضغط القالب أثناء عملية التشكيل بالحقن.

أثناء عملية صنع القالب، يتم دمج إطار القالب المصنوع من الألومنيوم مع القوالب الفولاذية وتتم معالجة أنصاف القوالب باستخدام مكبس الحفر لضمان إزالة فقاعات الهواء في الراتنج السائل بشكل فعال.

استنادًا إلى اختباراتنا الخاصة ودراسات حالة العملاء، قمنا بتجميع قائمة بأكثر راتنجات الطباعة ثلاثية الأبعاد شيوعًا.

راتنجات المعالجة الضوئية: تُعد من أكثر أنواع الراتنجات شيوعًا في الطباعة ثلاثية الأبعاد، إذ تتصلب سريعًا عند تعرضها للأشعة فوق البنفسجية. وتمتاز بسرعة التصلب وقدرتها الممتازة على إظهار التفاصيل، لذا تناسب صنع النماذج الدقيقة والأعمال الفنية وقطع الآلات عالية الجودة.

الراتنجات المركبة: تُصنع بخلط مادتين راتنجيتين أو أكثر. ويمكن تعديل قوتها وصلابتها بتغيير نسب المكونات، مما يتيح صنع منتجات تتراوح من اللينة إلى الصلبة. كما تتمتع بمقاومة جيدة للمواد الكيميائية والحرارة.

راتنجات السيليكون: هي مواد راتنجية عالية الأداء تتميز بقوة وصلابة مرتفعتين، وثبات عند درجات الحرارة العالية، وخصائص ميكانيكية ممتازة. كما تتمتع بمقاومة جيدة للعوامل الجوية وإحكام ضد تسرب الهواء، ولذلك تُستخدم كثيرًا في صنع قطع السيارات الفاخرة ومكونات صناعة الطيران والفضاء.

الراتنج الحراري اللدن: مادة راتنجية يمكن تشويهها لدنًا عند درجات الحرارة العالية. وتتميز بمقاومة جيدة للحرارة والتآكل وقابليتها للمعالجة.

الراتنج الحساس للضوء هو المادة التي تستخدمها لصنع الأشياء باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد التي تستخدم الضوء لتقوية الراتنج. إنه سائل يتحول إلى مادة صلبة عند تسليط الضوء عليه. وهو مصنوع من مجموعة من المواد الكيميائية المختلفة، ولكن المواد الرئيسية هي البوليمرات والمواد البادئة للضوء والمواد المخففة.

هناك 9 أنواع مختلفة من الراتنج الحساس للضوء يمكنك استخدامها مع طابعة ثلاثية الأبعاد: الراتنج العام والراتنج الصلب وراتنج الصب الاستثماري والراتنج المرن والراتنج المرن والراتنج المرن والراتنج عالي الحرارة والراتنج المتوافق حيويًا وراتنج السيراميك وراتنج ضوء النهار.

يستغرق إعداد الطباعة في PreForm، برنامج إعداد الطباعة لطابعات Formlabs ثلاثية الأبعاد، بضع ثوانٍ فقط. إذا كان تصميم القالب الخاص بك يحتاج إلى هيكل داعم للطباعة، فتأكد من وضع نصف القالب في PreForm بحيث يكون التجويف متجهًا لأعلى. هذا سيجعل المعالجة اللاحقة أسهل ويمنحك سطحًا عالي الجودة على الجزء المصبوب.

اعتمادًا على الهندسة والحجم، يمكنك طباعة عدة قوالب على منصة الإنشاء في وقت واحد لجعل الطباعة أكثر كفاءة.

الأجزاء البلاستيكية المصبوبة بالحقن

الآن بعد أن قمت بتصميم القالب الخاص بك وطباعته ثلاثي الأبعاد، يمكنك قولبة الأجزاء الخاصة بك بالحقن على ماكينة حقن البلاستيك المكتبية.

لديك مجموعة من المواد التي يمكنك الاختيار من بينها للقولبة بالحقن. فيما يلي بعض مواد القولبة بالحقن الأكثر شيوعًا.

الأكريليك؛ يُعرف أيضًا باسم بولي ميثيل ميثاكريلات، وهو لدائن حرارية خفيفة الوزن ذات قوة ميكانيكية جيدة ومظهر صافٍ وشفاف. وهو غير مطيل، لكنه يقاوم التشظي جيدًا.

ABS؛ يُعد ABS من أشهر مواد القولبة بالحقن. فهو يتمتع بقوة ومتانة جيدتين، ومقاومة للصدمات، ومقاومة كيميائية للأحماض والقواعد والزيوت. وهو معتم تمامًا ويمكن قولبته بالحقن بألوان متعددة. والأفضل أنه رخيص جدًا مقارنة بمواد قولبة البلاستيك بالحقن الأخرى في هذه القائمة.

النايلون؛ مادة ممتازة تتميز بالمتانة وتحمل الحرارة وخصائص احتكاك وتآكل جيدة. وقد يكون طبيعيًا أو مُصنّعًا في المختبر، والنوع الصناعي مناسب جدًا للقولبة بالحقن. كما أنه يمتص الاهتزازات جيدًا، مما يجعله ملائمًا لصنع المنتجات التي تحد من الضوضاء.

PC؛ يتميز PC بمتانة فائقة ومقاومة للتشظي والصدمات، وهو شفاف. كما يحتفظ بخصائصه الميكانيكية ومظهره عبر نطاق واسع من درجات الحرارة، ولذلك يعمل بكفاءة في البيئات مرتفعة الحرارة.

POM؛ يناسب POM التطبيقات التي تتطلب دقة عالية جدًا. فهو صلب وجامد، لذا لا يتغير شكله كثيرًا، كما أن سطحه زلق وناعم، مما يجعله مناسبًا للأجزاء كثيرة الاحتكاك. ويمكنه أيضًا تحمل درجات الحرارة شديدة الانخفاض.

PP؛ يوجد PP في كل مكان حولنا، ولا سيما في خزائن المطابخ على هيئة عبوات طعام. وهو من أكثر أنواع البلاستيك المعتمدة من FDA شيوعًا للاستخدام في قولبة البلاستيك بالحقن. كما أنه صلب ومقاوم للحرارة والمواد الكيميائية، ويمكن إعادة تدويره مرات عديدة، مما يسهل التعامل معه.

PS؛ يُعد PS من مواد القولبة بالحقن القليلة الهشة. وهو خفيف الوزن بصفة خاصة، ومقاوم للرطوبة والتفاعلات الكيميائية، ومناسب جدًا لقولبة البلاستيك بالحقن منزليًا لأنه ينكمش بصورة متجانسة عند تبرده داخل القالب.

PE؛ ينقسم PE إلى ثلاث فئات رئيسية مختلفة الكثافة: البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE)، والبولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE)، والبولي إيثيلين تيرفثالات (PET). وتكون درجات PE عمومًا مطيلة وذات مقاومة جيدة للصدمات والزحف، أي إنها تتحمل الأحمال الميكانيكية فترات طويلة من دون تشوه. كما أنها تقاوم التفاعلات الكيميائية.

TPE؛ يختلف TPE عن مواد القولبة بالحقن الأخرى لأنه مزيج من البلاستيك والمطاط، فيجمع أفضل خصائصهما. فهو مرن وقابل للتمدد بدرجة كبيرة وقوي وقابل لإعادة التدوير، والأفضل أنه رخيص مقارنة بمعظم بدائل المطاط.

TPU؛ هو مزيج آخر من المطاط والبلاستيك، ويتمتع مكوّنه المصنوع من البولي يوريثان بخصائص مرغوبة جدًا. فهو شديد الصلابة وذو مقاومة ممتازة للضغط والتآكل والمواد الكيميائية، ولا تتغير هذه الخصائص كثيرًا عند درجات الحرارة القصوى.

قبل أن تختار، فكر فيما تريد أن تقوم به الماكينة وما يمكن أن تقوم به الماكينة. بعد ذلك، ما عليك سوى اتباع تعليمات الماكينة لصنع الجزء الخاص بك.

اعتمادًا على ما تقوم بحقنه، يمكن أن يؤدي التصاق الجزء بالقالب إلى تلف القالب عند محاولة إخراج الجزء، خاصةً مع المواد المرنة مثل TPU أو TPE. يعد استخدام محرر القالب طريقة رائعة للمساعدة في فصل الجزء عن القالب. تعمل محررات قوالب السيليكون مع راتنج Formlabs Grey Pro، وراتنج عالي الحرارة، وراتنج 10K الصلب.

نصائح للمصممين الذين يجربون صب القوالب بالحقن الذاتي

عند تصميم القالب الخاص بك، فكر فيما إذا كان يمكن طباعته وما إذا كان يمكن تشكيله.

تختلف الطريقة الدقيقة لتنفيذ القولبة بالحقن بنفسك باختلاف التصميم والحجم المطلوبين، لكن هذه النصائح والحيل تساعد على رفع معدل النجاح. ولتقليل ظهور خطوط الطباعة على القطعة النهائية، اطبع القالب البلاستيكي بارتفاع طبقة أصغر، أي 50 أو 25 ميكرون لكل طبقة بدلًا من القيمة الافتراضية البالغة 100. وانتبه إلى أن ذلك سيزيد وقت الطباعة.

ستؤدي إضافة 2-5 درجات من السحب إلى الأسطح العمودية على اتجاه السحب إلى تسهيل إخراج الجزء وسيساعد على منع تلف القالب. يمكنك صنفرة الأسطح المنقسمة بورق صنفرة ناعم للتخلص من الوميض. يمكنك استخدام حمام مائي لتبريد القطعة بشكل أسرع ومنعها من الالتواء. يجب أن تكون التفاصيل المنقوشة والمحفورة على بعد 1 مم على الأقل من السطح.

إذا كنت تصمم إطارًا من الألومنيوم، أضف 0.125 مم من السماكة الإضافية إلى الجزء الخلفي من النموذج لإنشاء ضغط وضمان إحكام الإغلاق الكامل.

الخاتمة

غالبًا ما يتحدث الناس عن الطباعة ثلاثية الأبعاد والقولبة بالحقن وكأنهما عدوين لدودين، ولكن الأمر ليس دائمًا خيارًا ثنائيًا. يمكن أن تكون النماذج الأولية والإنتاج بكميات منخفضة، سواء تم ذلك عن طريق الطباعة ثلاثية الأبعاد مباشرة على جزء ما أو عن طريق الحقن بالقالب باستخدام قالب مطبوع ثلاثي الأبعاد، طريقة رائعة لمساعدة الشركات على الوصول إلى السوق بشكل أسرع وأكثر فعالية من حيث التكلفة وأقل مخاطرة.

احصل على أسعار تنافسية وملاحظات DFM وجدول الإنتاج من فريق ZetarMold الهندسي.

اطلب عرض سعر مجانيًا ← راجع دليل القولبة بالحقن الشامل للاطلاع على نظرة عامة وافية.