ติดตามฉันได้ที่: 
ทุกสิ่งที่คุณควรรู้เกี่ยวกับการหล่อแบบสุญญากาศ
การหล่อแบบสุญญากาศเป็นกระบวนการสำคัญอย่างหนึ่งในการผลิตต้นแบบ มีข้อดีคือต้นทุนต่ำและคุณภาพผลิตภัณฑ์ที่คงที่ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการทดสอบทางวิศวกรรมอย่างรวดเร็ว (การทดสอบโครงการอย่างรวดเร็ว) การตรวจสอบแนวคิดการออกแบบ และการแสดงผลทางกายภาพ (การแสดงโครงสร้างทางกายภาพของผลิตภัณฑ์) ก่อนที่จะพัฒนาจากแนวคิดหรือไอเดียไปสู่การผลิตจำนวนมากอย่างสมบูรณ์ นักออกแบบจำเป็นต้องค้นหาปัญหาและปรับปรุงการวางแผนผลิตภัณฑ์อย่างต่อเนื่อง ชิ้นส่วนพลาสติกอุตสาหกรรมหลายชนิด เช่น ชิ้นส่วนรถยนต์ หุ่นยนต์ อุปกรณ์ทางการแพทย์ และผลิตภัณฑ์ 3C มักใช้กระบวนการฉีดขึ้นรูป ผลิตได้หลายล้านชิ้น แต่ต้นทุนการเปิดแม่พิมพ์สูงมาก และระยะเวลาในการพัฒนาแม่พิมพ์ค่อนข้างนาน (และวงจรการออกแบบและการผลิตแม่พิมพ์ก็ยาวนาน) สิ่งที่ทำให้ยากยิ่งขึ้นสำหรับนักออกแบบคือ หากมีข้อผิดพลาดเล็กน้อยในแผนงาน ก็จะทำให้เกิดความสูญเสียมหาศาล (ต้นทุนในการแก้ไขแม่พิมพ์ค่อนข้างสูง) คุณต้องรู้ว่าแม่พิมพ์เหล็กชุดหนึ่งมักมีราคา 10,000 หรือแม้แต่หลายหมื่นดอลลาร์ และต้นทุนด้านเวลานั้นไม่สามารถชดเชยได้ ดังนั้น การผลิตชิ้นส่วนพลาสติกจำนวนน้อยเพื่อตรวจสอบการออกแบบ เช่น 20-500 ชิ้น จึงเป็นขั้นตอนที่สำคัญ ในขณะนี้ การหล่อแบบสุญญากาศเป็นวิธีการแปรรูปที่นิยมใช้
การหล่อสูญญากาศคืออะไร?
การหล่อแบบสุญญากาศหรือที่เรียกว่าแม่พิมพ์ซิลิโคนใช้แม่พิมพ์ซิลิโคนที่ผลิตขึ้นเพื่อทำซ้ำชิ้นส่วนพลาสติก วัสดุโพลียูรีเทนที่เทออกมาจะถูกทำให้เป็นฟอง กวน อุ่น และหล่อภายใต้สภาวะสุญญากาศ และกระบวนการบ่มแบบทุติยภูมิจะดำเนินการในเทอร์โมสตัทที่อุณหภูมิ 60°C-80°C เป็นเวลา 2-3 ชั่วโมง แบบจำลองที่ทำจากแม่พิมพ์คอมโพสิตซิลิโคนสามารถเข้าถึงความแข็งแรงและความแข็งของ ABS และวัสดุอื่น ๆ และยังสามารถติดตั้งสีได้ตามความต้องการ กระบวนการหล่อแบบสุญญากาศสามารถผลิตชิ้นส่วนพลาสติกเป็นชุดเล็กๆ ที่มีโครงสร้างซับซ้อน มีความหนาของผนังสม่ำเสมอ ตลอดจนมีฟังก์ชันและรูปลักษณ์บางอย่าง
กระบวนการผลิตการหล่อแบบสุญญากาศ
กระบวนการผลิตของการหล่อแบบสุญญากาศนั้นแบ่งออกเป็นสามขั้นตอน: การสร้างต้นแบบแม่พิมพ์หลัก การสร้างแม่พิมพ์ และการเทชิ้นส่วน
ขั้นตอนที่ 1: สร้างต้นแบบต้นแบบแม่พิมพ์
คุณสามารถเลือกวัสดุที่มีลักษณะคงที่เพื่อสร้างต้นแบบแม่พิมพ์หลัก มักทำจากวัสดุพลาสติกหรือโลหะ ข้อกำหนดเพียงอย่างเดียวคือวัสดุนี้ต้องมีความเสถียรในช่วงระยะเวลาหนึ่งที่อุณหภูมิสูง 40°C
เป็นที่น่าสังเกตว่าต้นแบบมีบทบาทสำคัญในคุณภาพของชิ้นส่วนที่คัดลอก หากคุณต้องการประมวลผลชิ้นส่วนพลาสติกที่มีความแม่นยำสูง มีความมันวาวสูง หรือแม้แต่มีความโปร่งใสสูง ต้นแบบแม่พิมพ์หลักจะได้รับการประมวลผลที่ดีที่สุดด้วยเครื่องจักรซีเอ็นซี
นอกจากนี้ยังเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมในการผลิตต้นแบบต้นแบบโดยกระบวนการ SLA แต่เมื่อเทียบกับต้นแบบต้นแบบต้นแบบที่ประมวลผลด้วย CNC ต้นทุนของชิ้นส่วนสุดท้ายอาจแตกต่างกันมาก (ความแม่นยำจะแย่กว่าเล็กน้อย และราคาต่อหน่วยจะ ต่ำกว่าเล็กน้อย); ในกรณีนี้ เมื่อคุณเลือกกระบวนการหล่อแบบสุญญากาศเพื่อผลิตชิ้นส่วน ใบเสนอราคาของผู้ผลิตแต่ละรายจะแตกต่างกันค่อนข้างมาก แม้จะต่างกันหลายครั้ง (สาเหตุหนึ่งที่ทำให้ใบเสนอราคาของผู้ผลิตแต่ละรายแตกต่างกัน)
พื้นผิวของต้นแบบโมเดลหลักสามารถออกแบบให้มีพื้นผิวแบบสเปรย์หรือแบบด้านได้ แม่พิมพ์ซิลิโคนจะสร้างรายละเอียดและพื้นผิวได้อย่างแม่นยำ และพื้นผิวของแบบจำลองขั้นสุดท้ายจะรักษาความสม่ำเสมอในระดับสูงกับต้นแบบ
ขั้นตอนที่ 2: ทำแม่พิมพ์ซิลิโคน
แม่พิมพ์เททำจากซิลิโคนเหลวหรือที่เรียกว่าแม่พิมพ์ RTV ซิลิโคนมีความเสถียรทางเคมี คลายตัวได้เองและยืดหยุ่น ลดการหดตัวและจำลองรายละเอียดของชิ้นส่วนจากต้นแบบไปยังแม่พิมพ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ คนซิลิกาเจลและสารบ่มให้เข้ากัน ลักษณะของแม่พิมพ์ซิลิกาเจลเป็นของเหลวไหล ส่วนประกอบ A เป็นซิลิกาเจล และส่วนประกอบ B เป็นสารบ่ม ตัวอย่าง: นำซิลิกาเจล 100 กรัม เติมสารทำให้แข็งตัว 2 กรัม (หมายเหตุ: ต้องคนซิลิกาเจลและสารช่วยให้แข็งตัวเท่าๆ กัน หากคนไม่เข้ากัน แม่พิมพ์ส่วนหนึ่งจะแข็งตัวและอีกส่วนหนึ่งจะไม่แข็งตัว แข็งตัวและซิลิโคนจะแข็งตัวไม่สม่ำเสมอจะส่งผลต่ออายุการใช้งานของแม่พิมพ์ซิลิโคนและจำนวนครั้งในการเปลี่ยนแม่พิมพ์และอาจทำให้แม่พิมพ์เสียได้
ติดเทปลงบนพื้นที่เรียบรอบ ๆ ต้นแบบเพื่อสร้างพื้นผิวแยกส่วนหลังจากตัดแม่พิมพ์ในภายหลัง จากนั้นต้นแบบจะถูกแขวนไว้ในกล่องหล่อ และติดกาวแท่งบนชิ้นส่วนเพื่อให้มีรูพรุนและรูระบายอากาศในระหว่างกระบวนการขึ้นรูปซิลิโคน เทซิลิกาเจลลงในกล่อง จากนั้นไล่ฟองอากาศออก เวลาไม่ควรนานเกินไป ภายใต้สถานการณ์ปกติ ไม่ควรเกินสิบนาทีเพื่อป้องกันไม่ให้การแปรงหรือการเทไม่สามารถทำได้หลังจากเกิดปฏิกิริยาการเชื่อมขวาง
ใส่กล่องหล่อในเตาอบเพื่อรักษาอุณหภูมิ 40 ℃ เวลา 8-16 ชั่วโมง เวลานี้ขึ้นอยู่กับปริมาตรของแม่พิมพ์
หลังจากยางซิลิโคนแข็งตัวแล้ว ให้ถอดกล่องและแท่งกาวออก ตัดตามแนวแบ่ง และนำต้นแบบออกมา ในเวลานี้ยางซิลิโคนสร้างโพรงซึ่งมีรูปร่างเหมือนกับต้นแบบทุกประการ ด้วยวิธีนี้จะทำให้แม่พิมพ์ซิลิโคนประสบความสำเร็จ
ขั้นตอนที่ 3: การหล่อแบบสุญญากาศ
ใส่แม่พิมพ์ลงในเตาอบเพื่อให้แข็งตัวและเปิดเครื่องที่อุณหภูมิ 60-70 ℃
เลือกสารคลายตัวที่เหมาะสมและใช้อย่างถูกต้องก่อนปิดแม่พิมพ์ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญมากในการหลีกเลี่ยงการติดและข้อบกพร่องของพื้นผิว
เตรียมเรซินโพลียูรีเทนตามความต้องการในการออกแบบของคุณ ผสมเรซินสององค์ประกอบในอัตราส่วนที่ถูกต้อง จากนั้นคนให้เข้ากันและไล่ก๊าซออกภายใต้สุญญากาศเป็นเวลา 50-60 วินาที และอุ่นให้ร้อนที่อุณหภูมิประมาณ 40°C ก่อนใช้งาน
เทเรซินยูรีเทนลงในโพรงของแม่พิมพ์ หลังจากเติมโพรงแล้ว ให้ใส่แม่พิมพ์ลงในสภาพแวดล้อมสุญญากาศเพื่อไล่อากาศออกจากโพรง และเติมซิลิโคนเหลวทุกตำแหน่งของแม่พิมพ์เพื่อให้แน่ใจว่ารูปร่างของผลิตภัณฑ์ที่ขึ้นรูปจะเหมือนกับต้นแบบทุกประการ
ใส่แม่พิมพ์ในเตาอบเพื่อรักษาอีกครั้ง เวลาบ่มโดยเฉลี่ย: 1-3 ชั่วโมงสำหรับชิ้นเล็ก 3-6 ชั่วโมงสำหรับชิ้นใหญ่
หลังจากการบ่ม นำชิ้นส่วนที่หล่อออกจากแม่พิมพ์ซิลิโคน แล้วคุณจะได้ชิ้นส่วนจำลองของต้นฉบับ
ทำซ้ำขั้น ตอนนี้
การเลือกวัสดุสำหรับการหล่อแบบสุญญากาศ
เรซิน โพลียูรีเทนเป็นพอลิเมอร์ที่มีคุณสมบัติและการใช้งานหลากหลาย ผู้ผลิตแม่พิมพ์สุญญากาศเลือกใช้เรซินโพลียูรีเทนจากหลายแหล่ง รวมถึง Hei-Cast จากประเทศญี่ปุ่น และ Axson จากประเทศฝรั่งเศส คุณสมบัติของวัสดุคล้ายกับพลาสติกวิศวกรรม เช่น ABS, PMMA, PC, PP, PA เป็นต้น ประเภทของเรซินสำหรับหล่อขึ้นรูปมีตั้งแต่โปร่งใส โปร่งแสง ไปจนถึงสีต่างๆ ยางนุ่มหรือพลาสติกแข็ง และแม้กระทั่งวัสดุที่ทนต่อแรงกระแทก ทนต่ออุณหภูมิสูง (120°C) หรือทนไฟ (UL94-V0) กระบวนการหล่อขึ้นรูปสุญญากาศสามารถใช้สำหรับการฉีดขึ้นรูปครั้งที่สอง และสามารถเพิ่มชิ้นส่วนแทรกได้ด้วย
พารามิเตอร์ทางเทคนิคของการหล่อแบบสุญญากาศ
รายละเอียด | หมายเหตุความอดทน |
ความถูกต้อง | เนื่องจากการขยายตัวทางความร้อนของของเหลวและคุณสมบัติตามธรรมชาติของแม่พิมพ์ที่ยืดหยุ่น อัตราการหดตัวที่คาดไว้คือ +0.15% ความคลาดเคลื่อนมาตรฐานคือ ±0.15 มม./100 มม. และความแม่นยำสูงสุดถึง ±0.05 มม. |
ขนาดสูงสุด | อุปกรณ์เทสุญญากาศสามารถรองรับขนาดสูงสุด 2d.0M*1.2M*1.0M |
ส่วนความหนาของผนังขั้นต่ำ | เพื่อให้แน่ใจว่าเติมแม่พิมพ์เพียงพอ จำเป็นต้องมีความหนาของผนังอย่างน้อย 0.75 มม. เพื่อผลลัพธ์ที่ดีที่สุด เราขอแนะนำความหนาของผนังอย่างน้อย 1.5 มม. |
จำนวนแบบจำลองทั่วไป | มากถึง 25 แบบจำลองต่อแม่พิมพ์ (ขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของแม่พิมพ์และวัสดุหล่อ) สามารถทำแบบจำลองได้เพียง 12 หรือ 10 แบบสำหรับแม่พิมพ์ หากชิ้นส่วนนั้นต้องการคุณภาพสูง (เช่น โครงสร้างโปร่งใสหรือซับซ้อน) |
เวลานำทั่วไป | สามารถผลิตตัวอย่างหล่อได้สูงสุด 50 ตัวอย่างภายใน 10 ถึง 15 วัน ขึ้นอยู่กับขนาดและปริมาตรของชิ้นส่วน |
ตัวเลือกการตกแต่งสำหรับการขึ้นรูปด้วยสุญญากาศ
ผิวด้าน/ผิวฝ้าต้นแบบหลักมีผิวด้านแบบพ่นทราย ชิ้นส่วนจำลองมีผิวเรียบเนียนแบบซาติน และชิ้นส่วนโปร่งใสและโปร่งแสงที่มีผิวแบบนี้จะดูเป็นผิวด้าน ผิวแบบด้านมีประโยชน์สำหรับชิ้นส่วนที่ถือด้วยมือและบริเวณที่สัมผัสบ่อย เนื่องจากช่วยลดรอยนิ้วมือได้
ผิวเคลือบเงากึ่งด้าน เป็นผิวเคลือบที่มีความเงาเล็กน้อยแต่ไม่สะท้อนแสงมากนัก ผิวเคลือบเงากึ่งด้านอยู่ระหว่างผิวเคลือบเงามากและผิวเคลือบด้าน มีพื้นผิวเรียบ ทำความสะอาดง่าย
ความเงางามสูงสร้างพื้นผิวที่สะท้อนแสงได้ดีเยี่ยมโดยการขัดเงาต้นแบบก่อนทำแม่พิมพ์ มีความโปร่งใสสูงสุดสำหรับชิ้นส่วนโปร่งใส สามารถใช้กับโมเดลเครื่องสำอาง เลนส์ และอื่นๆ ได้
โพลียูรีเทนสามารถผสมกับผงสีเพื่อให้ได้สีที่หลากหลาย สีดำ สีธรรมชาติ สีใส และสีแบบกำหนดเองที่หลากหลาย (สี Raoul หรือ Pantone ที่ใกล้เคียงที่สุดที่คุณเลือก)
ข้อดีของการหล่อแบบสุญญากาศ
ผลิตได้รวดเร็วสามารถส่งมอบชิ้นส่วนได้มากถึง 50 ชิ้นภายใน 7-15 วัน หรือน้อยกว่านั้น ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของชิ้นส่วน (ขนาด โครงสร้าง) และปริมาณ เมื่อเทียบกับการฉีดขึ้นรูปแล้ว การหล่อแบบสุญญากาศใช้เวลาในการผลิตสั้นกว่า แม่พิมพ์ฉีดแบบดั้งเดิมใช้เวลา 4 ถึง 8 สัปดาห์ในการผลิตให้เสร็จสมบูรณ์ ในขณะที่แม่พิมพ์ซิลิโคนใช้เวลาเพียง 1-2 สัปดาห์ในการผลิตให้เสร็จสมบูรณ์ และสามารถผลิตชิ้นส่วนที่ซับซ้อนทั้งหมดได้ในเวลาอันสั้น
ต้นทุนต่ำซิลิโคนมีราคาถูกกว่าเมื่อเทียบกับแม่พิมพ์ฉีดขึ้นรูป การฉีดขึ้นรูปนั้นใช้เหล็กหรืออลูมิเนียมเป็นวัสดุหลัก ต้นทุนของแม่พิมพ์ซิลิโคนอาจอยู่ระหว่างหลักร้อยถึงหลักพัน ในขณะที่ต้นทุนของการฉีดขึ้นรูปหนึ่งชิ้นอาจอยู่ระหว่างหลักพันถึงหลักหมื่น
สามารถผลิตชิ้นส่วนขนาดใหญ่ได้ ขึ้นอยู่กับประเภทของอุปกรณ์ที่ใช้ การหล่อแบบสุญญากาศสามารถสร้างชิ้นส่วนขนาดใหญ่มากได้ เช่น ตู้ครอบชิ้นส่วนยานยนต์ ตู้ครอบชิ้นส่วนหุ่นยนต์ขนาดใหญ่ ตู้ครอบชิ้นส่วนทางการแพทย์สำหรับเครื่อง CT เป็นต้น
ผิวชิ้นงานเรียบเนียนกว่าการฉีดขึ้นรูป กระบวนการดูดอากาศช่วยขจัดฟองอากาศและทำให้วัสดุยึดติดกับแม่พิมพ์ได้อย่างสมบูรณ์ ทำให้เก็บรายละเอียดได้ดี
การหล่อแบบสุญญากาศสามารถผลิตชิ้นส่วนหรือแบบที่ซับซ้อนตามต้องการได้ในครั้งเดียวในขณะที่การผลิตด้วยเครื่อง CNC จำเป็นต้องแบ่งชิ้นงานออกเป็นส่วนๆ และผลิตตามขนาดและโครงสร้างเป็นส่วนใหญ่
มีสีให้เลือกมากมายสามารถเติมสีลงในเรซินเพื่อให้ได้สีที่หลากหลาย
ความสามารถในการใช้งานซ้ำได้แม่พิมพ์ซิลิโคนสามารถใช้ซ้ำได้ประมาณ 20 ครั้งก่อนที่จะต้องเปลี่ยนใหม่
การประยุกต์ใช้การหล่อแบบสุญญากาศ
เหมาะสำหรับการผลิตในปริมาณน้อยการขึ้นรูปสองชั้นด้วยระบบสุญญากาศเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตในปริมาณน้อย เมื่อปริมาณไม่เพียงพอที่จะลงทุนในแม่พิมพ์ฉีดพลาสติก และสำหรับชิ้นส่วนการผลิตครั้งแรก (first run) ซึ่งสามารถผลิตเสร็จได้หลายสัปดาห์ก่อนที่แม่พิมพ์สำหรับการผลิตจะพร้อมใช้งาน
กระบวนการหล่อแบบสุญญากาศมีต้นทุนค่อนข้างต่ำทำให้การเปลี่ยนแปลงการออกแบบที่จำเป็นทำได้ง่ายและประหยัด นอกจากนี้ ยังสามารถใช้วัสดุที่แตกต่างกันสำหรับแม่พิมพ์เดียวกันได้ ทำให้สามารถทดสอบการออกแบบด้วยวัสดุหลายชนิดได้
การทดสอบตลาดชิ้นส่วนหล่อสุญญากาศที่มีคุณภาพสูงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการทดสอบผู้บริโภค การประเมินผู้ใช้ และแบบจำลองต้นแบบ ภายใต้แนวคิดการออกแบบเดียวกัน หากคุณไม่ทราบว่าสีใดเหมาะสมที่สุดสำหรับผลิตภัณฑ์ คุณสามารถสร้างแม่พิมพ์ซิลิโคน หล่อชิ้นงาน 10-15 ชิ้น และทาสีและพื้นผิวตามแบบที่คุณต้องการลงบนชิ้นงานแต่ละชิ้น เพื่อนำไปใช้ในแผนกออกแบบได้ แม้แต่การหารือภายในในการประชุมผู้บริหารก็ช่วยให้สามารถปรับเปลี่ยนได้อย่างรวดเร็วเพื่อการทดสอบเพิ่มเติมหรือการเปิดตัวสู่ตลาด
ในเดือนสิงหาคม 2021 ผู้ผลิตจักรยานรายหนึ่งในสหรัฐอเมริกาต้องการผลิตฝาครอบไฟท้ายจำนวน 50 ชิ้นที่มีลวดลายเพชรแบบสม่ำเสมอ และชิ้นส่วนเหล่านั้นต้องโปร่งใส เนื่องจากงบประมาณมีจำกัด จึงแนะนำ กระบวนการหล่อแบบสุญญากาศและทำการขัดเงาหลังการหล่อ ทีมผู้เชี่ยวชาญได้ตรวจสอบผลิตภัณฑ์ และลูกค้ารู้สึกพึงพอใจเกินความคาดหมายหลังจากได้รับชิ้นส่วนต้นแบบ สรุปได้ว่า ชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปด้วยแม่พิมพ์ที่ซับซ้อนสามารถจำลองโครงสร้าง รายละเอียด และลวดลายของต้นแบบได้อย่างแม่นยำ และให้ผิวสำเร็จที่เหมือนกับต้นแบบ ทำให้ได้ผลลัพธ์การผลิตที่คล้ายคลึงกับการฉีดขึ้นรูป
