Pedoman Desain Ahli untuk Cetak Injeksi Berkualitas Tinggi

Proses cetak injeksi banyak digunakan dalam produksi volume besar karena menghasilkan pemborosan yang relatif rendah dan memiliki repeatabilitas yang tinggi. Serbaguna proses cetak injeksi menuntut pertimbangan desain yang jauh lebih luas. Sebagian besar pertimbangan desain akan dibuat pada cetakan setelah menetapkan persyaratan produk.

Beberapa faktor yang mempengaruhi desain cetak injeksi antara lain: bagaimana bagian akan digunakan (produk tunggal atau untuk perakitan), persyaratan dimensi dan mekaniknya, dan kemampuannya untuk menahan elemen seperti kimia atau tekanan. Beberapa tips penting yang perlu dipertimbangkan saat merancang untuk cetak injeksi dijelaskan di bawah.

1. Pilih bahan yang cocok untuk desain Anda dengan hati-hati

Berbagai bahan cetak injeksi menawarkan properti yang berbeda. Misalnya, beberapa bahan cetak injeksi memberikan stabilitas dimensi yang lebih baik dari yang lain. Demikian pula, beberapa lebih baik terlekat dengan perekat dari yang lain. Desain bahan mempertimbangkan hal-hal berikut: suhu, tekanan, interaksi biologis dan kimia.

Resin termoplastik dapat secara kasar diklasifikasikan menjadi amorpik dan semi-kristal. Sementara termoplastik semi-kristal menawarkan ketahanan kimia dan listrik yang lebih baik, koponan amorpiknya jauh lebih stabil dimensi dan lebih tahan terhadap benturan. Pemilihan bahan dapat mempengaruhi tingkat toleransi yang diperlukan atau fitur tertentu, seperti ketebalan dinding.

	Resin semi-kristal	Resin amorpik
Keuntungan	• Sangat baik untuk aplikasi bantalan, aus, dan struktural • Ketahanan kimia dan listrik yang baik • Koefisien gesekan rendah	• Terlekat baik dengan perekat • Stabilitas dimensi tinggi • Ketahanan benturan yang baik
Kerugian	• Sulit terlekat dengan perekat • Ketahanan benturan rata-rata	• Ketahanan rendah terhadap kelelahan dan retakan stres

2. Perhatikan toleransi bagian

Toleransi dipengaruhi oleh penyusutan yang terjadi selama proses pendinginan. Bahan amorpik seperti PLA umumnya memiliki toleransi yang lebih ketat dari bahan semi-kristal seperti PEEK.

Toleransi yang ketat membuat produksi lebih mahal, tetapi mungkin diperlukan agar bagian Anda pas atau berfungsi dengan benar, terutama jika digunakan dalam perakitan.

Kami merekomendasikan menghubungi pemasok Anda pada tahap desain untuk membahas standar toleransi yang mereka gunakan.

Misalnya, DIN 16901 berisi tabel toleransi umum sebagai referensi untuk berbagai bahan. Jika pemasok Anda menggunakan standar ini dan Anda membutuhkan toleransi yang lebih ketat atau standar lain, mereka akan meminta Anda untuk menyediakan gambar 2D.

3. Pilih ketebalan dinding yang tepat

Ada beberapa poin penting yang perlu dipertimbangkan untuk memastikan Anda memilih ketebalan dinding yang tepat untuk desain cetak injeksi Anda:

• Dinding tipis memperpendek waktu siklus dan menurunkan biaya bagian Anda. Untuk banyak aplikasi ketebalan dinding 1.5-2.5 mm cukup, tetapi Anda juga dapat merujuk pada ketebalan dinding yang direkomendasikan untuk berbagai bahan
• Tidak seperti bagian yang dimesin CNC, bagian injeksi plastik mendapat manfaat dari ketebalan dinding yang konsisten. Jika bagian lebih tebal di satu bagian dari yang lain, sink mark akan muncul di lokasi tersebut.
• Ketebalan dinding yang tidak seragam juga menyebabkan keroncongan, karena dinding-dinding ini mendingin dan menyusut dengan tingkat yang berbeda. Jika Anda memerlukan ketebalan yang tidak seragam, perubahan ketebalan tidak boleh melebihi 15% dari ketebalan dinding nominal dan harus selalu memiliki transisi yang halus atau runcing untuk mencapai bagian berkualitas tinggi.

Berikut adalah ketebalan dinding yang direkomendasikan untuk berbagai bahan:

Bahan	Ketebalan dinding yang direkomendasikan
ABS	1.143 mm – 3.556 mm
Acetal	0.762 mm – 3.048 mm
Acrylic (PMMA)	0.635 mm – 12.7 mm
Liquid Crystal Polymer	0.762 mm – 3.048 mm
Long-Fiber Reinforced Plastics	1.905 mm – 27.94 mm
Nylon	0.762 mm – 2.921 mm
PC (Polycarbonate)	1.016 mm – 3.81 mm
Polyester	0.635 mm – 3.175 mm
Polyethylene (PE)	0.762 mm – 5.08 mm
Polyphenylene Sulfide (PSU)	0.508 mm – 4.572 mm
Polypropylene (PP)	0.889 mm – 3.81 mm
Polystyrene (PS)	0.889 mm – 3.81 mm
Polyurethane	2.032 mm – 19.05 mm

4. Tambahkan sudut draft ke desain Anda

Banyak proses pengosongan bahan seperti pemesinan CNC dapat menghasilkan dinding vertikal. Namun, membuat desain bagian untuk cetak injeksi dengan dinding vertikal akan menyebabkan bagian terjebak, terutama pada core, saat bagian menyusut pada pendinginan.

Jika terlalu banyak gaya diberikan untuk mengeluarkan bagian, risiko merusak pin ejektor dan bahkan cetakan menjadi sangat tinggi. Desain dinding bagian dengan sedikit kemiringan untuk menghindari masalah ini. Kemiringan ini disebut draft.

Karena kompleksitas tinggi yang ditimbulkannya dalam desain, draft biasanya ditambahkan pada tahap akhir desain bagian. Berbagai permukaan memerlukan draft yang berbeda. Permukaan bertekstur memerlukan draft paling banyak. Beberapa permukaan umum yang ditemukan dalam cetak injeksi dan sudut draft minimum mereka adalah sebagai berikut.

• Untuk kebutuhan “hampir vertikal”: 0.5°
• Situasi paling umum: 1 ~ 2°
• Semua permukaan shutoff: 3°
• Wajah dengan tekstur ringan: 1 ~ 3°
• Wajah dengan tekstur sedang: 5°+

5. Tambahkan ribs dan gussets ke bagian tertentu

Beberapa bagian memerlukan ribs. Ribs dan gussets memberikan kekuatan tambahan pada bagian dan membantu menghilangkan cacat kosmetik seperti keroncongan, sink, dan voids. Fitur-fitur ini esensial untuk komponen struktural. Oleh karena itu, lebih disarankan untuk menambahkannya pada bagian daripada meningkatkan ketebalan bagian untuk meningkatkan kekuatan.

Namun, jika tidak dirancang dengan benar, ini dapat menyebabkan penyusutan. Penyusutan terjadi ketika tingkat pendinginan bagian tertentu jauh lebih cepat dari yang lain, sehingga menyebabkan pembengkokan permanen pada beberapa bagian. Keroncongan dapat dikurangi secara efektif dengan menjaga ketebalan ribs antara 50 – 60% dari dinding yang dilampirinya.

6. Tambahkan radii dan fillet ke desain bagian

Menerapkan radii pada bagian, jika memungkinkan, menghilangkan sudut tajam, yang meningkatkan aliran bahan dan integritas struktural bagian. Sudut tajam menyebabkan kelemahan pada bagian karena bahan cair dipaksa untuk mengalir melalui sudut atau ke dalam sudut. Tempat-tempat satu-satunya di mana sudut tajam tidak dapat dihindari adalah permukaan parting atau permukaan shut-off.

Radii dan fillets juga membantu dalam ejeksi bagian karena sudut bundar cenderung tidak terjebak selama ejeksi daripada sudut tajam. Selain itu, sudut tajam juga tidak direkomendasikan secara struktural karena menyebabkan titik stres yang dapat gagal. Radii membantu meratakan stres di sudut.

Juga, menyertakan sudut tajam dalam bagian Anda akan meningkatkan biaya produksi secara eksponensial karena ini akan mengharuskan cetakan untuk memiliki sudut tajam yang hanya dapat dicapai dengan teknik manufaktur yang sangat mahal.

Tambahkan radii dalam setidaknya 0,5 kali ketebalan dinding yang berdekatan dan radii luar 1,5 kali ukurannya.

7. Hindari undercuts dan sediakan slot jika memungkinkan

Snap fits dapat diperoleh melalui undercuts. Cetakan straight-pull, yang terdiri dari dua bagian, dan merupakan desain paling sederhana, tidak cocok untuk memproduksi bagian dengan fitur undercut. Ini karena kesulitan memesin cetakan seperti itu dengan CNC dan kecenderungan bahan untuk terjebak pada ejeksi.

Undercuts biasanya dibuat menggunakan side cores. Namun, side cores secara signifikan meningkatkan biaya alat cetakan. Untungnya ada beberapa tips desain untuk mencapai fungsi undercut tanpa menggunakan side cores. Salah satu caranya adalah dengan memperkenalkan slot alih-alih.

Ini juga disebut sebagai pass-through core. Cara lain adalah menyesuaikan atau memindahkan garis parting bagian. Saat melakukan ini, juga sesuaikan sudut draft sesuai. Memindahkan garis parting paling cocok untuk undercut yang di luar bagian.

Anda juga dapat menggunakan stripping undercuts, juga disebut bump offs. Namun, gunakan fitur ini hanya ketika bagian cukup fleksibel untuk berubah bentuk dan melebar selama ejeksi dari cetakan.

Juga, berikan cukup ruang: bump-offs harus memiliki sudut leading 30° hingga 45° untuk ejeksi yang efektif. Semua alternatif ini terhadap side cores yang mahal memerlukan redesign yang signifikan pada bagian. Ketika redesign bagian tidak mungkin karena kemungkinan dapat mempengaruhi fungsionalitas bagian, maka Anda harus menggunakan sliding side-actions dan cores untuk menangani undercuts.

Fitur-fitur ini geser masuk saat cetakan ditutup dan geser keluar saat dibuka. Side cores harus bergerak secara tegak lurus dan memiliki sudut draft yang tepat.

8. Lampirkan bosses ke dinding samping atau ribs

Bosses adalah standoff silinder yang dicetak injeksi ke dalam bagian plastik untuk menerima insert, self-tapping screw, atau pin untuk perakitan atau pemasangan bagian.

Diameter luar (OD) boss harus 2,5 kali diameter baut untuk aplikasi self-tapping.

Bosses tidak boleh berdiri sendiri. Selalu lampirkan bosses ke dinding samping atau lantai dengan ribs atau gussets. Ketebalannya tidak boleh melebihi 60% dari ketebalan bagian keseluruhan untuk meminimalkan sink mark yang terlihat di luar bagian.

Misalnya, bagian dengan dinding luar 3 mm harus memiliki ribs internal yang tidak lebih tebal dari 1,7 mm.

9. Gating: Sorot permukaan yang penting secara visual pada bagian Anda di mana tidak boleh ada tanda

Untuk merancang dan memproduksi bagian Anda dengan benar menggunakan cetak injeksi, penting bagi produsen untuk memahami dari awal persyaratan Anda dalam hal penampilannya.

Salah satu poin kunci yang dipertimbangkan pembuat alat adalah lokasi gate. Gate adalah bagian masuk tempat bahan cair memasuki cetakan. Pembuat alat harus memilih jenis gate dan menempatkannya secara strategis untuk meminimalkan potensi masalah kualitas.

Gate juga meninggalkan gate vestige atau indikasi visual bahwa bagian telah di-gate—bahkan jika hal itu halus.

Itulah sebabnya kami merekomendasikan untuk memberitahu pemasok Anda tentang persyaratan estetika dan fungsional apa pun serta menentukan di mana tidak boleh di-gate.

Desain bagian Anda untuk cetak injeksi dan sourcing dengan Xometry

Di Xometry Europe, kami menawarkan layanan cetak injeksi dengan lebih dari 30 bahan, seperti plastik, karet sintetis dan silicone, dan elastomer. Cukup kunjungi Quoting Engine kami untuk mengunggah model Anda dan memilih preferensi bagian Anda untuk menerima penawaran 24 jam.