Η μικρομορφοποίηση δεν είναι απλώς χύτευση με έγχυση που γίνεται μικρότερη. Κάτω από ένα συγκεκριμένο μέγεθος εξαρτήματος, πολλά πράγματα σταματούν να κλιμακώνονται και αρχίζουν να συμπεριφέρονται διαφορετικά και ο εξοπλισμός που έχει διαμορφωθεί για συμβατική χύτευση παράγει άσχημα αποτελέσματα ανεξάρτητα από την ικανότητα του χειριστή.
Η μετατόπιση συμβαίνει σταδιακά και όχι σε ένα καθορισμένο κατώφλι, αλλά τα μέρη που ζυγίζουν πολύ λιγότερο από ένα γραμμάριο ή με χαρακτηριστικά μετρημένα σε δεκάδες μικρά, βρίσκονται σταθερά στην περιοχή μικροκαλουπώματος. Τα εξαρτήματα ιατρικών συσκευών, οι ηλεκτρονικοί σύνδεσμοι, τα οπτικά μέρη και οι μικρορευστικές συσκευές είναι οι συνήθεις εφαρμογές.
Αυτός ο οδηγός καλύπτει τι πραγματικά αλλάζει, τι σημαίνει για το σχεδιασμό και τι να ζητήσετε από έναν προμηθευτή.
Γιατί τα μικρά εξαρτήματα χρειάζονται διαφορετικό εξοπλισμό
Μέγεθος βολής και Μέγεθος μηχανής
Μια συμβατική μηχανή χύτευσης έχει μέγεθος γύρω από την ικανότητα βολής της. Η χρήση μιας μεγάλης μηχανής για ένα μικροσκοπικό εξάρτημα σημαίνει ότι το υλικό κάθεται στο βαρέλι πολύ περισσότερο από το προβλεπόμενο, κάτι που για πολλά πολυμερή μηχανικής σημαίνει θερμική υποβάθμιση.
Ο χρόνος παραμονής είναι το πρακτικό ζήτημα. Ένα μηχάνημα μεγέθους 100 γραμμαρίων που τρέχει ένα εξάρτημα 0,05 γραμμαρίων ανακυκλώνει το ίδιο υλικό μέσα από την κάννη επανειλημμένα. Τα ευαίσθητα στη θερμότητα πολυμερή αποικοδομούνται και η αποικοδόμηση δεν είναι πάντα ορατή στο εξάρτημα αλλά εμφανίζεται στις ιδιότητες.
Οι μηχανές μικρομορφοποίησης χρησιμοποιούν πολύ μικρότερες μονάδες έγχυσης, συχνά με διαφορετικές διατάξεις μέτρησης από μια συμβατική παλινδρομική βίδα, ειδικά για τον έλεγχο του μεγέθους της βολής με ακρίβεια σε αυτούς τους όγκους και τον περιορισμό του χρόνου παραμονής.
Ανάλυση ελέγχου έγχυσης
Η έγχυση ενός κλάσματος του γραμμαρίου απαιτεί με ακρίβεια ανάλυση που δεν έχουν τα συμβατικά μηχανήματα. Μικρές παραλλαγές που θα ήταν αμελητέες σε μεγάλο μέρος αντιπροσωπεύουν ένα μεγάλο ποσοστό μιας μικροσκοπικής λήψης.
Ο εξοπλισμός Micro molding έχει κατασκευαστεί για αυτόν τον έλεγχο, με λεπτότερη ανάλυση θέσης και πίεσης.
Αναλογία Runner προς Part
Σε ένα μικροεξάρτημα, ο δρομέας συχνά ζυγίζει πολύ περισσότερο από το ίδιο το εξάρτημα. Μερικές φορές πολλές φορές περισσότερο.
Αυτό έχει δύο συνέπειες. Τα υλικά απόβλητα γίνονται σημαντικά σε σχέση με το μερικό βάρος και η θερμική ιστορία του υλικού κυριαρχείται από τον δρομέα και όχι από το μέρος. Τα εργαλεία Micro molding συχνά χρησιμοποιούν μικροσκοπικούς θερμούς δρομείς ή προσεκτικά σχεδιασμένα συστήματα micro runner για να το διαχειριστούν.
Διαφορές εργαλείων
Οι ανοχές στο εργαλείο είναι πιο αυστηρές.Εάν ένα χαρακτηριστικό εξαρτήματος είναι 100 μικρά και χρειάζεται συγκράτηση εντός λίγων τοις εκατό, το εργαλείο πρέπει να κατασκευαστεί σε ένα κλάσμα αυτού. Αυτό ωθεί τα εργαλεία στην κατεργασία ακριβείας, το σύρμα EDM και μερικές φορές στην περιοχή micro EDM.
Ο εξαερισμός γίνεται κρίσιμος.Ο αέρας πρέπει να διαφεύγει καθώς γεμίζει η κοιλότητα, αλλά οι αεραγωγοί με συμβατικό μέγεθος θα αναβοσβήνουν σε ένα μικροεξάρτημα. Τα βάθη εξαερισμού που μετρώνται σε λίγα μικρά είναι συνηθισμένα, κάτι που απαιτεί ακριβή μηχανική επεξεργασία και προσεκτική συντήρηση, καθώς μπλοκάρουν εύκολα.
Η εκτόξευση είναι πιο δύσκολη.Οι ακίδες εξαγωγής σε ένα πολύ μικρό μέρος μπορεί να είναι συγκρίσιμοι σε μέγεθος με χαρακτηριστικά και το τμήμα μπορεί να είναι πολύ ευαίσθητο για να το σπρώξετε. Εναλλακτικές στρατηγικές εκτίναξης, συμπεριλαμβανομένου του αέρα, των διατάξεων απογυμνωτή ή του προσεκτικού σχεδιασμού της πύλης, καθίστανται απαραίτητες.
Χειρισμός και συσκευασία.Τα πολύ μικρά εξαρτήματα για να παραληφθούν μεμονωμένα χρειάζονται αυτοματοποιημένο χειρισμό και η συσκευασία πρέπει να αποτρέπει την απώλεια και τη ζημιά. Αυτό ακούγεται ασήμαντο και δεν είναι, καθώς ένα εξάρτημα που δεν μπορεί να μεταφερθεί αξιόπιστα από καλούπι σε συσκευασία δεν μπορεί να κατασκευαστεί σε όγκο.
Ανοχές
Τα μικροδιαμορφωμένα εξαρτήματα μπορούν να έχουν αυστηρές απόλυτες ανοχές, αλλά η σχέση μεταξύ ανοχής και μεγέθους εξαρτημάτων συμπεριφέρεται διαφορετικά από ό,τι υποδηλώνει η διαίσθηση.
Η επιτεύξιμη ανοχή δεν μειώνεται αναλογικά με το μέγεθος του εξαρτήματος. Μια ανοχή που είναι ρουτίνα ως ποσοστό σε μεγάλο μέρος γίνεται πολύ απαιτητική σε ένα μικρό, επειδή η απόλυτη τιμή πλησιάζει τα όρια της ακρίβειας εργαλείων, της προβλεψιμότητας συρρίκνωσης και της ικανότητας μέτρησης.
Τρεις παράγοντες θέτουν το όριο:
Ακρίβεια εργαλείου.Η κοιλότητα δεν μπορεί να κατασκευαστεί με μεγαλύτερη ακρίβεια από όσο επιτρέπει η διαδικασία μηχανικής κατεργασίας.
Προβλεψιμότητα συρρίκνωσης.Τα πολυμερή συρρικνώνονται καθώς ψύχονται και ενώ η συρρίκνωση αντισταθμίζεται στο σχεδιασμό του εργαλείου, η παραλλαγή του δεν είναι απολύτως ομοιόμορφη. Σε ένα μικρό μέρος, μικρές απόλυτες διακυμάνσεις συρρίκνωσης αντιπροσωπεύουν μεγαλύτερο μερίδιο της ζώνης ανοχής.
Μέτρηση.Κάτι που οδηγεί σε ένα σημείο που εκπλήσσει πολλούς αγοραστές.
Η επιθεώρηση είναι ένα ξεχωριστό πρόβλημα
Η μέτρηση μικροεξαρτημάτων απαιτεί διαφορετικές μεθόδους. Η μέτρηση επαφής μπορεί να παραμορφώσει το εξάρτημα. Οι τυπικές μηχανές μέτρησης συντεταγμένων ενδέχεται να μην έχουν την απαιτούμενη ανάλυση και ο ανιχνευτής τους μπορεί να είναι μεγαλύτερος από το χαρακτηριστικό.
Τα συστήματα οπτικής μέτρησης και μέτρησης της όρασης, και σε ορισμένες περιπτώσεις η σάρωση με αξονική τομογραφία για εσωτερικά χαρακτηριστικά, είναι οι συνήθεις οδοί.
Αυτό έχει εμπορική σημασία για δύο λόγους. Πρώτον, ένας προμηθευτής που υποστηρίζει αυστηρές μικροανοχές πρέπει να είναι σε θέση να αποδείξει πώς τις μετράει και το "έχουμε CMM" δεν αρκεί σε αυτήν την κλίμακα. Δεύτερον, η αβεβαιότητα των μετρήσεων καταναλώνει μέρος της ζώνης ανοχής σας. Εάν η ανοχή σας είναι 10 μικρά και το σύστημα μέτρησης φέρει σημαντική αβεβαιότητα, λιγότερα από 10 μικρά αυτής της ζώνης είναι πραγματικά διαθέσιμα στη διαδικασία.
Ρωτήστε συγκεκριμένα ποιος εξοπλισμός χρησιμοποιείται, ποια είναι η ανάλυσή του και πώς υπολογίζεται η αβεβαιότητα των μετρήσεων.
Υλικά
Τα περισσότερα θερμοπλαστικά μηχανικής μπορούν να χυτευθούν μικροσκοπικά, αλλά η επιλογή υλικού περιορίζεται περισσότερο από ό,τι σε συμβατική κλίμακα.
Το μέγεθος πλήρωσης έχει σημασία.Οι ίνες γυαλιού που έχουν μέγεθος για συμβατικά εξαρτήματα μπορεί να είναι συγκρίσιμες σε μήκος με χαρακτηριστικά μικροεξαρτημάτων, γεγονός που προκαλεί προβλήματα πλήρωσης και ασυνεπείς ιδιότητες. Γενικά προτιμώνται οι απλήρωτες ποιότητες ή αυτές με λεπτά πληρωτικά.
Τα χαρακτηριστικά ροής έχουν μεγαλύτερη σημασία.Η πλήρωση μιας πολύ μικρής κοιλότητας μέσα από μια πολύ μικρή πύλη απαιτεί καλή ροή. Οι ποιότητες υψηλού ιξώδους που γεμίζουν επαρκώς τα συμβατικά μέρη ενδέχεται να μην γεμίζουν τις μικροκοιλότητες.
Η θερμική σταθερότητα έχει μεγαλύτερη σημασία.Λόγω του χρόνου παραμονής και της αναλογίας δρομέα προς εξαρτήματα, τα ευαίσθητα στη θερμότητα υλικά υφίστανται μεγαλύτερη θερμική έκθεση ανά μονάδα μερικού βάρους από ό,τι στη συμβατική κλίμακα.
Συνηθισμένα μικρο-υλικά χύτευσηςπεριλαμβάνουν PEEK, LCP, POM, PC, PP, ποιότητες νάιλον και διάφορα πολυμερή ιατρικής ποιότητας. Όπου απαιτείται συγκεκριμένος βαθμός, επιβεβαιώστε την καταλληλότητα μικρομορφοποίησης τόσο με τον προμηθευτή του υλικού όσο και με τον μορφοποιητή.
Θεωρήσεις Σχεδιασμού
Πολλοί συμβατικοί κανόνες σχεδιασμού εξακολουθούν να ισχύουν, και μερικοί ισχύουν πιο αυστηρά.
Ομοιόμορφο πάχος τοιχώματοςπαραμένει σημαντικό και οι συνέπειες της παραβίασής του είναι οι ίδιες: διαφορική συρρίκνωση, στρέβλωση και βύθιση.
Πρόχειρες γωνίεςπαραμένουν απαραίτητοι. Τα πολύ μικρά εξαρτήματα είναι πιο επιρρεπή σε ζημιές από εκτίναξη, επομένως το κατάλληλο βύθισμα έχει μεγαλύτερη σημασία, όχι λιγότερο.
Θέση πύληςγίνεται πιο περιορισμένη. Η πύλη είναι μεγάλη σε σχέση με το τμήμα, επομένως η θέση της και τα απομεινάρια που αφήνει είναι σημαντικά σχεδιαστικά ζητήματα παρά λεπτομέρειες.
Ακτίνες στις γωνίεςβοηθούν στο γέμισμα και στη μείωση της πίεσης και σε μικροκλίμακα οι αιχμηρές γωνίες είναι επίσης πιο δύσκολο να επεξεργαστούν με ακρίβεια το εργαλείο.
Αναλογίες διαστάσεωνχρειάζονται φροντίδα. Τα πολύ βαθιά, πολύ λεπτά χαρακτηριστικά είναι δύσκολο να γεμίσουν και να εκτοξευθούν δύσκολα, και ο χάλυβας εργαλείων που τα σχηματίζει είναι εύθραυστος.
Οι ανοχές θα πρέπει να προσδιορίζονται μόνο όπου απαιτείται η λειτουργία.Όπως σε κάθε κλίμακα, αλλά η ποινή του κόστους είναι πιο απότομη εδώ.
Όγκος και Κόστος
Τα εργαλεία μικρομορφοποίησης κοστίζουν περισσότερο από τα συμβατικά εργαλεία συγκρίσιμης σπηλαίωσης, επειδή η απαιτούμενη ακρίβεια είναι μεγαλύτερη και η κατεργασία πιο απαιτητική.
Σε αντίθεση με αυτό, οι χρόνοι κύκλου είναι συνήθως σύντομοι, καθώς τα μικρά μέρη ψύχονται γρήγορα και η χρήση εργαλείων πολλαπλών κοιλοτήτων είναι συνηθισμένη. Όταν υπάρχουν εργαλεία, το μοναδιαίο κόστος σε όγκο μπορεί να είναι πολύ χαμηλό.
Το συμπέρασμα είναι ο υψηλότερος νεκρός όγκος από τη συμβατική χύτευση. Το Micro molding ταιριάζει με καθιερωμένα προγράμματα μεγάλου όγκου αντί για διερευνητικές εργασίες μικρού όγκου. Για τις ποσότητες επικύρωσης, τα κατεργασμένα ή τρισδιάστατα εκτυπωμένα εξαρτήματα ή τα πρωτότυπα εργαλεία σε μειωμένη σπηλαίωση, είναι συνήθως η λογική διαδρομή πριν από τη δέσμευση εργαλείων παραγωγής.
Εφαρμογές
Ιατρικές συσκευέςείναι η μεγαλύτερη περιοχή εφαρμογής: εξαρτήματα καθετήρα, εξαρτήματα χορήγησης φαρμάκων, εξαρτήματα χειρουργικής συσκευής, διαγνωστικά αναλώσιμα. Η χύτευση καθαρού χώρου και η πλήρης ιχνηλασιμότητα είναι κοινές απαιτήσεις.
Ηλεκτρονικά και βύσματαχρειάζονται μικρά ακριβή εξαρτήματα σε υλικά με συγκεκριμένες ηλεκτρικές και θερμικές ιδιότητες, συχνά LCP για τα χαρακτηριστικά ροής και θερμοκρασίας.
Οπτικήαπαιτεί ποιότητα επιφάνειας και ακρίβεια διαστάσεων που ωθούν σκληρά τα εργαλεία και τον έλεγχο της διαδικασίας.
Μικρορευστικάχρειάζεται πολύ λεπτή γεωμετρία καναλιού με σταθερή διατομή, η οποία συνδυάζει τη σφιχτή ανοχή με το δύσκολο γέμισμα.
Τι να ζητήσετε από έναν προμηθευτή Micro Molding
- Τι μηχανήματα χρησιμοποιείτε και ποιο είναι το εύρος μεγέθους βολής;
- Πώς διαχειρίζεστε τον χρόνο παραμονής για ευαίσθητα στη θερμότητα υλικά;
- Ποιες ανοχές μπορείτε να κρατήσετε σε ένα χαρακτηριστικό του μεγέθους μου και σε τι βασίζεται αυτό;
- Τι εξοπλισμό επιθεώρησης χρησιμοποιείτε και ποια είναι η ανάλυσή του;
- Πώς εξηγείτε την αβεβαιότητα μέτρησης εντός της ζώνης ανοχής;
- Πώς γίνεται ο χειρισμός και η συσκευασία των εξαρτημάτων μετά τη χύτευση;
- Ποια είναι η εμπειρία σας με το υλικό και την εφαρμογή μου;
Οι ερωτήσεις μέτρησης είναι το πιο χρήσιμο φίλτρο. Ένας προμηθευτής που έχει σκεφτεί προσεκτικά τη μετρολογία σε αυτήν την κλίμακα είναι ένας προμηθευτής που κατανοεί τη μικροκαλούπωση. Αυτός που απαντά με συμβατικό εξοπλισμό επιθεώρησης είναι πιθανό να εφαρμόζει συμβατική πρακτική χύτευσης σε μικρά εξαρτήματα, το οποίο είναι το βασικό πρόβλημα που περιγράφει αυτό το άρθρο.
Λήψη ρεαλιστικής αξιολόγησης
Η σκοπιμότητα της μικρομορφοποίησης εξαρτάται από συγκεκριμένους συνδυασμούς γεωμετρίας, υλικού και ανοχής και ένα γενικό άρθρο δεν μπορεί να σας πει εάν το εξάρτημά σας είναι βιώσιμο. Μερικά σχέδια που φαίνονται προκλητικά είναι ρουτίνα και μερικά που φαίνονται απλά δεν είναι.
Η Elite Mold Tech εκτελεί χύτευση με μικροκαλούπωμα παράλληλα με τη συμβατική χύτευση με έγχυση, τα εργαλεία και την κατεργασία ακριβείας από μία μόνο εγκατάσταση. Η αποστολή ενός αρχείου ανταλλακτικών με ανοχές και προβλεπόμενο υλικό παράγει μια αξιολόγηση σκοπιμότητας που καλύπτει την προσέγγιση εργαλείων, την εφικτή ανοχή και τη μέθοδο επιθεώρησης και όχι μόνο μια τιμή.
Συχνές Ερωτήσεις
Ε: Πόσο μικρά μπορεί να είναι τα χυτευμένα με έγχυση μέρη;
Α: Πολύ μικρά εξαρτήματα που ζυγίζουν μικρά κλάσματα του γραμμαρίου παράγονται τακτικά, με χαρακτηριστικά μετρημένα σε μικρά. Το πρακτικό όριο εξαρτάται από τη γεωμετρία, τα χαρακτηριστικά ροής υλικού και την ακρίβεια εργαλείων που μπορεί να επιτευχθεί.
Ε: Γιατί τα μικροεξαρτήματα χρειάζονται εξειδικευμένα μηχανήματα;
Α: Τα συμβατικά μηχανήματα δεν μπορούν να μετρήσουν μικροσκοπικές βολές με ακρίβεια και το υλικό κάθεται σε ένα μεγάλο βαρέλι αρκετά μεγάλο ώστε να υποβαθμίζεται θερμικά. Οι μηχανές μικρομορφοποίησης χρησιμοποιούν μικρότερες μονάδες έγχυσης με λεπτότερο έλεγχο και μικρότερο χρόνο παραμονής.
Ε: Ποιες ανοχές μπορεί να έχει το μικροκαλούπωμα;
Α: Οι αυστηρές απόλυτες ανοχές είναι εφικτές, αλλά δεν μειώνονται αναλογικά με το μέγεθος του ανταλλακτικού. Η ακρίβεια του εργαλείου, η διακύμανση συρρίκνωσης και η ικανότητα μέτρησης θέτουν πρακτικά όρια που πρέπει να αξιολογούνται ανά εξάρτημα.
Ε: Μπορούν τα υλικά γεμάτα γυαλί να χυτευθούν σε μικροκαλούπι;
Α: Με προσοχή. Οι ίνες που έχουν μέγεθος για συμβατικά εξαρτήματα μπορεί να είναι συγκρίσιμες σε μήκος με μικροχαρακτηριστικά, προκαλώντας προβλήματα πλήρωσης και ασυνεπείς ιδιότητες. Γενικά προτιμώνται οι απλήρωτες ποιότητες ή τα λεπτά πληρωτικά.
Ε: Πώς επιθεωρούνται τα μικρομορφοποιημένα εξαρτήματα;
Α: Συνήθως με οπτικά συστήματα ή συστήματα όρασης και μερικές φορές σάρωση CT για εσωτερικά χαρακτηριστικά, καθώς η μέτρηση επαφής μπορεί να παραμορφώσει το εξάρτημα και οι τυπικοί ανιχνευτές μπορεί να υπερβούν το μέγεθος των χαρακτηριστικών.