ترموفرمینگ، به‌عنوان یکی از روش‌های پرکاربرد شکل‌دهی پلاستیک‌ها، در صنایع مختلف از جمله بسته‌بندی، خودرو و الکترونیک کاربرد گسترده‌ای دارد. در این فرایند، یک ورق پلاستیکی حرارت دیده و تحت‌فشار به شکل قالب موردنظر در می‌آید. با وجود سادگی ظاهری این فرایند، بسیاری از تولیدکنندگان با چالش‌های مختلفی در حین انجام آن مواجه می‌شوند. این چالش‌ها اغلب ناشی از عدم توجه به نکات فنی و اشتباهات رایج در مراحل مختلف ترموفرمینگ است.
اشتباهات در فرایند ترموفرمینگ می‌تواند منجر به کاهش کیفیت محصول نهایی، افزایش هزینه‌های تولید و کاهش راندمان شود. از جمله این اشتباهات می‌توان به انتخاب نامناسب نوع پلاستیک، تنظیم نادرست دمای قالب و ورق، اعمال فشار ناکافی یا بیش از حد، و طراحی نامناسب قالب اشاره کرد.
هدف از این مقاله، شناسایی و بررسی دقیق این اشتباهات رایج و ارائه راهکارهایی برای اجتناب از آنها است. با مطالعه این مقاله، تولیدکنندگان می‌توانند کیفیت محصولات خود را بهبود بخشیده، هزینه‌های تولید را کاهش داده و راندمان فرایند ترموفرمینگ را افزایش دهند. در ادامه، به بررسی هر یک از این اشتباهات و ارائه راهکارهای مناسب خواهیم پرداخت.
1. انتخاب نامناسب نوع پلاستیک در صنعت
یکی از اشتباهات بنیادین در صنعت، اغلب پیش از آغاز فرایند تولید رخ می‌دهد: انتخاب نامناسب مواد اولیه. تأمین‌کنندگان طیف وسیعی از انواع پلاستیک را در اختیار تولیدکنندگان قرار می‌دهند، از جمله پلی‌استیرن، پلی‌اتیلن، پلی‌وینیل‌کلراید (PVC)، پلی‌اتیلن با چگالی بالا (HDPE)، آکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS)، اکریلیک و پلی‌اتیلن‌ترفتالات گلیکول (PETG).
هر نوع پلاستیک دارای ویژگی‌های متمایزی همچون شفافیت، استحکام، مقاومت ضربه و تحمل حرارتی است. این ویژگی‌ها برای برآورده‌سازی الزامات عملکردی قطعة نهایی و انتخاب صحیح مواد اولیه حیاتی هستند.
برای مثال، PVC به دلیل تحمل پایین در برابر تنش‌های وارده، ممکن است برای اشیایی که نیاز به انعطاف‌پذیری بالایی دارند، مناسب نباشد. در چنین مواردی، ABS می‌تواند گزینة بهتری باشد، چرا که مقاومت بیشتری در برابر ضربه داشته و در صورت اعمال نیرو، کمتر دچار خم‌شدگی و یا شکستگی می‌گردد. به مهندسین توصیه می‌شود جهت انتخاب دقیق‌تر، به برگه‌های مشخصات فنی مواد مراجعه نموده و داده‌های مربوط به واکنش مواد تحت شرایط مختلف را بادقت بررسی نمایند.
2. محاسبه اشتباه ضخامت مواد
ضخامت، یا گیج، ورق پلاستیکی نقش اساسی در نتیجه نهایی کار دارد. اگر ماده خیلی نازک باشد، ممکن است در مرحله فرم دهی مقاومت کافی نداشته باشد. برعکس، اگر ماده خیلی ضخیم باشد، به طور کامل با شکل قالب مطابقت نخواهد کرد و شروع به تار شدن و ترک‌خوردن می‌کند.
اجرای شبیه‌سازی‌های پیشرفته که تنش‌های فیزیکی و محیطی اعمال شده بر ماده را تقلید می‌کند، در تعیین بهترین ضخامت ممکن بسیار مفید است. علاوه بر این، بررسی سوابق گذشته از مشاغل مشابه می‌تواند معیاری برای آنچه درگذشته به‌خوبی کارکرده و آنچه ممکن است با فناوری‌های امروزی انتظار داشته باشد، ارائه دهد.
3. نادیده‌گرفتن نقایص در طراحی قالب
طراحی قالب، یکی دیگر از بخش‌هایی است که در آن، صرفه‌جویی‌های بی‌مورد می‌تواند عواقب جدی به دنبال داشته باشد. عدم توجه به پیچیدگی‌های شکل قالب می‌تواند منجر به زیبایی‌شناسی ضعیف، حبس هوا و سایر نقص‌های عملکردی شود.
برای دورزدن این مشکلات، قالب باید با زاویه شیب مناسب و اندازه لبه صحیح برای پشتیبانی از ساختار ساخته شود. همچنین، مکانیزم‌های رهاسازی کافی باید در ابزار تعبیه شوند تا در هنگام خارج‌کردن قطعه، آسیب نبیند یا ضعیف نشود.
برخی از تصمیمات کلیدی که مهندسان در مورد قالب‌ها با آن مواجه هستند عبارت‌اند از:
• انتخاب بین ابزار نر یا ماده.
• بررسی مزایای سیستم خنک‌کننده آبی.
• تعیین اینکه آیا قالب با حفره عمیق به یاری کمکی نیاز دارد.
• انتخاب بین ابزار آلومینیومی و چوبی.
• تشخیص اینکه آیا محصول می‌تواند لوگو را بر روی خود داشته باشد.
• سنجش امکان‌پذیر بودن طراحی با چاپ سه‌بعدی.
4. گرمایش نامناسب
در فرایند گرمایش، قطعه توپر ترموپلاستیک نرم شده و دچار حالتی به نام “افتادگی” می‌شود. برای دستیابی به شکل دقیق، گرما باید به طور یکنواخت در کل ورق توزیع شود.
روش‌های گرمایش نامناسب می‌توانند باعث نازک شدن مواد، پارگی و کشش نامنظم شوند. این معایب با کالیبره کردن (تنظیم) اجاق فر دستگاه با دمای دقیق موردنیاز برای نوع خاص پلاستیک قابل‌کاهش است.
استفاده از دماسنج مادون‌قرمز یا تصویربرداری حرارتی، روش عالی برای کنترل دما و نظارت بر توزیع گرما است. در واقع، تولیدکنندگان پیشرو در زمینه وکیوم فرمینگ مانند خاور وکیوم، در ماشین‌آلات پیشرفته با بخاری‌های دوگانه و چندمنطقه‌ای که امکان گرمایش سفارشی را فراهم می‌کنند، سرمایه‌گذاری می‌کنند.
5. سرمایش نامناسب
همان‌طور که گرمایش یکنواخت اهمیت دارد، سرمایش نیز نقشی کلیدی ایفا می‌کند. زمان خنک‌سازی باید باتوجه‌به پیچیدگی قالب و ضخامت آن تنظیم شود تا قطعه به‌درستی سفت شده و ابعاد موردنظر خود را حفظ کند.
خنک‌سازی سریع یا غیریکنواخت می‌تواند باعث ایجاد تنش و ناهمواری در محصول نهایی شود که اغلب به‌صورت تاب برداشتن و انقباض ظاهر می‌شود. این مشکلات ظاهری را می‌توان با استفاده از گرمایش و سرمایش کنترل شده و پایدار، به طور کامل جلوگیری کرد.
در تولیدات حجمی، گاهی اوقات این مرحله با استفاده از قالب‌های خنک‌شونده با آب که باعث کاهش یکنواخت دما می‌شوند، سرعت می‌گیرد. استفاده از فن‌های داخلی در برخی از تجهیزات نیز می‌تواند با گردش سریع‌تر هوا، خنک‌سازی را تسریع کند.
6. نگهداری ضعیف تجهیزات
نگهداری ضعیف تجهیزات منجر به توقف‌های طولانی‌مدت تولید و تعمیرات اضطراری پرهزینه می‌شود. اتخاذ رویکردی پیشگیرانه در زمینه نگهداری، نه‌تنها برای جلوگیری از تأخیر، بلکه برای کاهش زمان چرخه (مدت‌زمان تولید یک محصول) و افزایش طول عمر تجهیزات ضروری است.
ماشین‌های ترموفرمینگ با یک کامپیوتر داخلی برنامه‌ریزی‌شده برای حداکثر کارایی و دقت بالا (تا حد سانتی‌متر) کار می‌کنند و جای کمی برای خطا باقی می‌گذارند.
به همین دلیل، آنها برای عملکرد روان به توجه روزانه نیاز دارند که شامل تخلیه خطوط آب، انجام تعویض روغن روتین، تنظیم تنظیمات فر و حفظ تراز صحیح فریم می‌شود.
7. کنترل کیفیت ضعیف
اگر قطعات در طول فرایند تولید به طور کامل بازرسی نشوند، ممکن است عیوب تا مراحل نهایی پروژه کشف نشوند؛ جایی که برای اصلاح آنها بسیار دیر است. این که یک دستگاه برای آماده‌شدن قطعات برای تست نهایی، نیاز به تنظیمات متعدد در یک‌چرخه داشته باشد، امری نسبتاً رایج است.
برای برآوردن و در حالت ایده‌آل، فراتر رفتن از انتظارات مشتری، هر قطعه باید تحت بازرسی دقیق قرار گیرد. بسیاری از تولیدکنندگان به ابزارهای تخصصی مانند میکرومترهایی که قادر به اندازه‌گیری ضخامت مواد تا ۰.۰۰۰۱ اینچ هستند، تکیه می‌کنند.
اجرای یک سیستم کنترل کیفیت قوی که شامل بررسی‌های ابعادی، ارزیابی‌های بصری و تست عملکرد است، برای تقویت پایداری خروجی (محصول نهایی) ضروری است.
کلیدهای موفقیت در ترموفرمینگ
تسلط بر هنر ترموفرمینگ فراتر از صرفاً دنبال‌کردن مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها است؛ بلکه نیازمند درک روابط بین خواص مواد، مشخصات طراحی، پارامترهای فرایند و پروتکل‌های اطمینان عملیاتی می‌باشد.
ظرافت‌های این فرایند نه‌تنها به تخصص فنی، بلکه به تعهد به بهبود مستمر و انعطاف‌پذیری نیز نیاز دارد.
کارآفرینان و شرکت‌های تولیدی که بهترین شیوه‌های اثبات‌شده را در آغوش بگیرند و از اشتباهات رایج برجسته‌شده در این مقاله اجتناب کنند، در مسیر ایجاد شهرت قوی برای کیفیت و قابلیت اطمینان گام‌های بلندی برخواهند داشت.
