طراحی و ساخت قالب برای اکثر افراد هیجان انگیزترین و پرطرفدارترین بخش فرایندِ وکیوم فرمینگ است.
در این بخش شما به عنوان یک طراح، هنرمند و مهندس می توانید، طرحی که در ذهن دارید را به شکل یک شی فیزیکی در آورده ، مشاهده و درک کنید.
قالب وکیوم فرمینگ، که گاهی اوقات به عنوان “ابزار” نیز نامیده می شود، شیئی است که روی دستگاه وکیوم فرمینگ قرار می گیرد تا پلاستیک گرمانرم شده روی آن شکل بگیرد.
قالب وکیوم فرمینگ مهمترین بخش فرایند بسته بندی وکیوم فرمینگ است، زیرا بدون طرح قالب امکان شکل دهی وجود ندارد.
یک طراحی قالب خوب و استاندارد اپراتور دستگاه را قادر می سازد تا یک محصول را با شکل دهی دقیق و با کیفیت بالا به میزان مورد نیاز، قبل از بی کیفیت شدن قالب، تولید کند.
منظور از بی کیفیت شدن قالب از دست دادن شکل و پایداری قالب می باشد.
در طراحی قالب چندین نکته مثل شکل، مواد مورد استفاده، جریان هوا، اندازه و فاصله وجود دارد که در این مطلب سعی می کنیم به آن ها بپردازیم.
با سایت وکیوم فرمینگ خاور وکیوم همراه باشید.
مواد مورد استفاده در قالب وکیوم فرمینگ
انواع مختلفی از مواد و متریال برای ساخت قالب وکیوم فرمینگ وجود دارد، مانند چوب، ام دی اف، آلومینیوم و … که می توان بر اساس فهرستی از الزامات طراحی و محصول نهایی، یکی را برای ساخت قالب وکیوم فرمینگ انتخاب نمود.
- تعداد محصول مورد نیاز چقدر است؟
- جزئیات محصول چه مقدار اهمیت دارد؟
- چطور میخواهید به قالب شکل دهید یا ابزار زنی کنید؟
- چه مقدار میخواهید برای قالب مورد نظر هزینه کنید؟
- چقدر زمان برای تولید قالب دارید؟
اینها سوالاتی است که باید قبل از انتخاب مواد قالب در نظر گرفته شود. در ادامه قصد داریم هر کدام از مواد و متریال ذکر شده را بررسی کنیم و مزایا و معایب آن ها را بگوییم تا به شما در فرایند وکیوم فرمینگ کمکی کرده باشیم.
چوب و ام دی اف
چوب و ام دی اف به دلیل کم هزینه بودن و سهولت استفاده از ابزارهای قالب سازی، بسیار محبوب هستند. طراح با استفاده از طیف وسیعی از ابزارها و تکنیک های نجاری ساده، قادر به تولید یک قالب با سهولت نسبی است که می توان از آن برای تولید نمونه اولیه از محصول در فرایند وکیوم فرمینگ استفاده کرد.
چوب و ام دی اف بدلیل نامناسب و نامقاوم بودن به هیچ وجه برای تولیدات بالا قابل استفاده نمی باشد به همین دلیل برای تولید نمونه اولیه بسیار مناسب است.
قالب های چوبی و ام دی افی در ایران بیشتر برای تولید نمونه اولیه محصول و رفع ایرادات آن، بکار می رود. پس از رفع مشکلات و ایرادات و تایید، نوبت به طراحی و ساخت قالب آلومینیومی می رسد.
آلومینیوم
آلومینیوم یک ماده بسیار مناسب برای تولید قالب وکیوم فرمینگ و تولیدات انبوه در فرایند وکیوم فرمینگ می باشد. این ماده به شدت در برابر چرخه تولید زیاد و گرما مقاوم است و پس از فرایند شکل دهی اجازه می دهد گرما به سرعت کاهش یابد، بنابراین نیاز به خنک کردن نیز کاهش می یابد.
قالب آلومینیوم توسط کنترل انسانی و دستگاه سی ان سی ابتدا طراحی و سپس ماشین کاری می شود تا به شکل مورد نظر در آید
مواد دیگر
مواد دیگری که می توان در ساخت قالب وکیوم فرمینگ استفاده کرد، عبارتند از خاک رس، فوم، رزین اپوکسی و چاپ سه بعدی که بدلیل نامناسب و نامقاوم بودن، پیچیدگی و هزینه بالا به هیچ وجه توصیه نمیشود.
دستگاه سی ان سی
سی ان سی دستگاهی است که بطور گسترده در صنعت برای برش و شکل دهی به مواد مختلف بکار می رود.
این فرایند شامل ابزار های برش و شکل دهی است که توسط کامپیوتر کنترل می شود.
برای قالب سازی با دستگاه سی ان سی مواد قالب بصورت ثابت روی میز سی ان سی قرار می گیرد و سپس ابزار برشکاری با حرکت در طول و عرض و ارتفاع عمل برشکاری و شکل دهی و در نهایت سوراخکاری روی قالب را انجام می دهد.
دستگاه سی ان سی دقت بسیار بالایی دارد و امکان برشکاری و شکل دهی با دقت یک دهم(0.1) تا یک صدم میلیمتر (0.01) را دارا می باشد.
آلومینیوم، چوب و ام دی اف موادی هستند که دستگاه سی ان سی امکان برشکاری و شکل دهی به آنها را دارا می باشد.
طراحی قالب وکیوم فرمینگ، به چه عواملی بستگی دارد؟
در این رابطه باید اشاره کرد که طراحی قالب ارتباط تنگاتنگی با طراحی قطعه دارد و به عوامل زیر نیز وابسته می‌باشد:
- طراحی قطعه
- عمر محصول
- تجهیزات فرآیند و فرمینگ (شکل دهی)
- مواد مورد استفاده برای قالب
البته موارد دیگری هم در این رابطه دخیل هستند که ما تنها به چند عامل مهم آن اشاره کردیم.
در رابطه با موادی که در ساخت قالب وکیوم فرمینگ استفاده می‌شود، باید اشاره شود که این قالب‌ها با استفاده از مواد مختلفی ساخته می‌شوند و در بسیاری از موارد امتحان خود را به خوبی پس داده‌اند. برای مصارف کوتاه مدت و کم، معمولا از متریال چوب برای این کار استفاده می‌شود. همچنین قالب‌های phenolic فنولی و یا رزین اپوکسی ریخته‌گری، برای مصارف کوتاه مدت تا متوسط به خوبی عمل می‌کنند. با این حال اگر به تولید طولانی مدت نیاز باشد، ترجیحا باید از قالب‌های فلزی استفاده شود. چرا که چنین قالب‌هایی از طول عمر بیشتری برخوردار هستند و در هزینه‌های ساخت مجدد قالب صرفه جویی می‌کنند. همچنین قالب‌های فلزی از هدایت حرارتی خوبی برخوردار هستند و در کنترل دمای سطح قالب و ایجاد یکنواختی بیشتر در بخش به بخش آن بهتر عمل می‌نمایند.
خوب است اشاره کنیم که آلیاژ آلومینیوم به دلیل برخورداری از رسانایی حرارتی عالی و هزینه ساخت مطلوب، یکی از پرمصرف‌ترین مواد برای ساخت چنین قالب‌هایی است.
ماده چوب و ساخت قالب وکیوم فرمینگ
قالب‌های وکیوم فرمینگ ساخته شده با چوب، تنها برای آزمایش و یا تولیدات کوتاه مدت مناسب هستند. در واقع بهتر است از قالب‌های چوبی، برای تولید نمونه اولیه و آزمایش آن استفاده شود. برخی از سازندگان برای بهبود سطح و مقاومت چوب در برابر سایش، قالب‌های چوبی را با استفاده از یک رزین اپوکسی می‌پوشانند. سپس با کمک سمباده، اقدام به جلادهی آن می‌کنند. پوشاندن کل قالب چوبی با استفاده از اپوکسی باعث می‌شود تا از جذب رطوبت توسط چوب جلوگیری شود و پایداری آن بیشتر شود. با این کار میتوان از قالب چوبی استفاده بیشتری داشته و طول عمر آن را افزایش داد.
گچ‌های ساختمانی جهت ساخت قالب وکیوم فرمینگ
شاید عده کمی باشند که از گچ جهت ساخت قالب وکیوم فرمینگ استفاده کنند. چرا که این ماده در کنترل دما بسیار ناتوان است و ماندگاری و دوام کمی دارد. همچنین این قالب‌ها شکنندگی زیادی دارند و ممکن است خیلی راحت از بین بروند. با این حال از مزایای ساخت قالب وکیوم فرمینگ با استفاده از گچ، باید به کم هزینه بودن، شکل گیری آسان و همچنین سازگار بودن با دمای معمول اتاق اشاره کرد. از قالب گچی بیشتر برای تولید نمونه‌های اولیه استفاده می‌شود.
پلاستیک و ساخت قالب وکیوم فرمینگ
از دیگر متریالی که برای ساخت قالب وکیوم فرمینگ استفاده می‌شود، میتوان به پلاستیک اشاره کرد. البته این مواد هم جهت مصارف و تولیدهای طولانی مدت ایده آل نیستند. با این حال ساخت قالب پلاستیکی، با هزینه بسیار کم صورت می‌گیرد. جهت استحکام بیشتر قالب پلاستیکی میتوان کف آن را با فایبر گلاس آغشته به رزین مستحکم کرد و از آن برای مدت بیشتری استفاده کرد.
نتیجه گیری
قالب وکیوم فرمینگ یکی از مهمترین اجزای این فرآیند است که هم باید از مواد مناسبی ساخته شود و هم در طراحی و ساخت آن دقت زیادی صورت بگیرد. همانطور که ملاحظه کردید برای ساخت قالب وکیوم فرمینگ میتوان از مواد مختلفی استفاده کرد که این موضوع به مواردی چون تعداد محصولات تولیدی، جزئیات و مدت زمان لازم جهت تولید قالب ارتباط دارد. پس با توجه به موارد اشاره شده در متن، میتوانید قالب وکیوم فرمینگ با جنس مناسب را انتخاب کنید و از آن برای تولید محصولات مورد نظر خود استفاده نمایید.
سوالات متدوال:
1- طراحی قالب وکیوم با سی ان سی بهتر است یا ماکت سازی؟
هر یک از این روشها مزایا و معایب خود را دارند که با توجه به آنها میتوانید بهترین روش ساخت قالب وکیوم فرمینگ را در نظر بگیرید.
2- آیا برای تولید قالب وکیوم فرمینگ آلومینیومی، امکان استفاده از روش ریخته گری وجود داره؟
قالب آلومینیومی با استفاده از دستگاه سی ان سی و یا به روش ریخته گری قابل ساخت است که این روزها از روش ریخته گری به طور محدود و بسیار کمی استفاده می‌شود.