Tips Desain untuk Cetakan Injeksi

Proses pencetakan injeksi banyak digunakan dalam produksi volume besar karena menghasilkan produksi skrap yang relatif rendah dan memiliki pengulangan yang tinggi. Fleksibilitas proses pencetakan 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 cetakan injeksi meliputi:bagaimana bagian tersebut akan digunakan (produk tunggal atau untuk perakitan), persyaratan dimensi dan mekanisnya, dan kemampuannya untuk menahan elemen seperti bahan kimia atau tekanan. Beberapa tips penting yang perlu dipertimbangkan saat merancang cetakan injeksi dieksplorasi di bawah ini.

1. Pilih dengan cermat bahan yang sesuai dengan desain Anda

Bahan cetakan injeksi yang berbeda menawarkan sifat yang berbeda-beda. Misalnya, beberapa bahan cetakan injeksi memberikan stabilitas dimensi yang lebih besar daripada yang lain. Demikian pula, beberapa ikatan lebih baik dengan perekat daripada yang lain. Desain material mempertimbangkan hal-hal berikut:suhu, tekanan, interaksi biologis dan kimia.

Resin termoplastik dapat secara luas diklasifikasikan menjadi amorf dan semi-kristal. Sementara termoplastik semi-kristal menawarkan ketahanan kimia dan listrik yang lebih baik, rekan amorf mereka jauh lebih stabil secara dimensi dan lebih tahan terhadap benturan. Pemilihan material dapat memengaruhi tingkat toleransi yang diperlukan atau fitur tertentu, seperti ketebalan dinding.

	Resin semi-kristal	Resin amorf
Keuntungan	• Sangat baik untuk aplikasi bantalan, keausan, dan struktural • Ketahanan kimia dan listrik yang baik • Koefisien gesekan lebih rendah	• Rekatkan dengan baik dengan perekat • Stabilitas dimensi tinggi • Ketahanan benturan yang baik
Kekurangan	• Sulit untuk merekat dengan perekat • Resistensi dampak rata-rata	• Ketahanan rendah terhadap kelelahan dan retak akibat stres

2. Memperhitungkan toleransi bagian

Toleransi dipengaruhi oleh penyusutan yang terjadi selama proses pendinginan. Bahan amorf seperti PLA umumnya memiliki toleransi yang lebih ketat daripada bahan semi-kristal seperti MENGINTIP.

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

Sebaiknya hubungi pemasok Anda pada tahap desain untuk membahas standar toleransi yang mereka gunakan.

Misalnya, DIN 16901 berisi tabel toleransi umum sebagai referensi untuk bahan yang berbeda. Jika pemasok Anda menggunakan standar ini dan Anda memerlukan toleransi yang lebih ketat atau standar lain, mereka akan meminta Anda untuk memberikan 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 cetakan injeksi Anda:

• Dinding yang lebih tipis mempersingkat waktu siklus dan menurunkan biaya suku cadang Anda. Untuk banyak aplikasi, ketebalan dinding 1,5-2,5 mm sudah cukup, tetapi Anda juga dapat merujuk pada ketebalan dinding yang direkomendasikan untuk bahan yang berbeda
• Tidak seperti suku cadang mesin CNC, suku cadang cetakan injeksi plastik mendapat manfaat dari ketebalan dinding yang konsisten. Jika suatu bagian lebih tebal di satu bagian dari yang lain, tanda tenggelam akan muncul di lokasi tersebut.
• Ketebalan dinding yang tidak seragam juga menyebabkan lengkungan, karena dinding ini mendingin dan menyusut dengan kecepatan 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 mulus atau meruncing untuk mencapai bagian berkualitas tinggi.

Berikut ini adalah ketebalan dinding yang direkomendasikan untuk bahan yang berbeda:

Bahan	Ketebalan dinding yang disarankan
ABS	1.143 mm – 3.556 mm
Asetal	0,762 mm – 3,048 mm
Akrilik (PMMA)	0,635 mm – 12,7 mm
Polimer Kristal Cair	0,762 mm – 3,048 mm
Plastik Bertulang Serat Panjang	1,905 mm – 27,94 mm
Nilon	0,762 mm – 2,921 mm
PC (Polikarbonat)	1.016 mm – 3.81 mm
Poliester	0,635 mm – 3,175 mm
Polietilen (PE)	0,762 mm – 5,08 mm
Polifenilen Sulfida (PSU)	0,508 mm – 4,572 mm
Polipropilena (PP)	0,889 mm – 3,81 mm
Polistirena (PS)	0,889 mm – 3,81 mm
Poliuretan	2,032 mm – 19,05 mm

4. Tambahkan sudut draf ke desain Anda

Banyak proses pemindahan material seperti permesinan CNC dapat menghasilkan dinding vertikal. Namun, membuat desain bagian untuk cetakan injeksi dengan dinding vertikal akan menyebabkan bagian tersebut macet, terutama di bagian inti, karena bagian tersebut berkontraksi pada pendinginan.

Jika terlalu banyak kekuatan diterapkan untuk mengeluarkan bagian, risiko merusak pin ejektor dan bahkan cetakan menjadi sangat tinggi. Rancang dinding bagian dengan sedikit miring untuk menghindari masalah ini. Kemiringan ini disebut draft.

Karena kerumitannya yang tinggi, dalam mendesain, draft biasanya ditambahkan pada tahap akhir dari desain bagian. Permukaan yang berbeda memerlukan draf yang berbeda. Permukaan bertekstur membutuhkan draft paling banyak. Beberapa permukaan umum yang ditemukan dalam cetakan injeksi dan sudut draf minimumnya adalah sebagai berikut.

• Untuk persyaratan “mendekati vertikal”:0,5°
• Situasi yang paling umum:1 ~ 2°
• Semua permukaan penutup:3°
• Wajah dengan tekstur ringan:1 ~ 3°
• Wajah dengan tekstur sedang:5°+

5. Tambahkan iga dan gusset ke bagian tertentu

Bagian tertentu membutuhkan tulang rusuk. Ribs dan gussets memberikan kekuatan tambahan pada bagian-bagian dan membantu menghilangkan cacat kosmetik seperti lengkungan, wastafel, dan rongga. Fitur-fitur ini sangat penting untuk komponen struktural. Oleh karena itu, lebih baik menambahkannya ke bagian daripada menambah ketebalan bagian untuk meningkatkan kekuatan.

Namun, jika tidak dirancang dengan benar, ini dapat menyebabkan penyusutan. Penyusutan terjadi ketika laju pendinginan bagian tertentu jauh lebih cepat daripada yang lain, mengakibatkan pembengkokan permanen pada beberapa bagian. Lengkungan dapat dikurangi secara efektif dengan menjaga ketebalan tulang rusuk antara 50 – 60% dari dinding yang menempel.

6. Tambahkan jari-jari dan fillet ke desain bagian

Menerapkan jari-jari ke bagian, jika memungkinkan, menghilangkan sudut tajam, yang meningkatkan aliran material dan integritas struktural bagian. Sudut yang tajam menyebabkan kelemahan pada bagian tersebut karena bahan cair dibuat mengalir melalui sudut atau ke sudut. Satu-satunya tempat di mana sudut tajam tidak dapat dihindari adalah permukaan perpisahan atau permukaan penutup.

Jari-jari dan fillet juga membantu dalam pengeluaran sebagian karena sudut yang membulat cenderung tidak macet selama pengeluaran daripada sudut yang tajam. Selain itu, sudut tajam juga tidak disarankan secara struktural karena mengarah ke titik stres yang bisa gagal. Jari-jari membantu menghaluskan tekanan di sudut.

Selain itu, menyertakan sudut tajam di bagian Anda akan secara eksponensial meningkatkan biaya produksi karena cetakan akan memerlukan fitur sudut tajam yang hanya dapat dicapai dengan menggunakan teknik manufaktur yang sangat mahal.

Tambahkan jari-jari internal setidaknya 0,5 kali ketebalan dinding yang berdekatan dan jari-jari eksternal 1,5 kali ukuran.

7. Hindari undercut dan sediakan slot jika memungkinkan

Snap cocok dapat diperoleh melalui undercut. Cetakan tarik lurus, yang terdiri dari dua bagian, dan merupakan desain yang paling sederhana, tidak cocok untuk membuat komponen dengan fitur undercut. Hal ini disebabkan kesulitan dalam pemesinan cetakan seperti itu dengan CNC dan kecenderungan material untuk tersangkut saat dikeluarkan.

Undercut biasanya dibuat menggunakan core samping. Namun, inti samping secara signifikan meningkatkan biaya perkakas. Untungnya ada beberapa tip desain untuk mencapai fungsi undercut tanpa menggunakan core samping. Salah satu cara untuk melakukan ini adalah dengan memperkenalkan slot sebagai gantinya.

Ini juga disebut sebagai inti pass-through. Cara lain adalah dengan menyesuaikan atau memindahkan garis perpisahan bagian. Saat melakukan ini, sesuaikan juga sudut draf. Memindahkan garis perpisahan paling cocok untuk undercut yang berada di luar bagian.

Anda juga dapat menggunakan stripping undercut, juga disebut sebagai bump off. Namun, hanya gunakan fitur ini jika bagian tersebut cukup fleksibel untuk berubah bentuk dan mengembang saat dikeluarkan dari cetakan.

Juga, berikan izin yang cukup :bump-off harus memiliki sudut lead 30° sampai 45° untuk ejeksi yang efektif. Semua alternatif untuk inti samping yang mahal ini memerlukan desain ulang bagian yang signifikan. Ketika desain ulang bagian tidak mungkin karena kemungkinan hal itu dapat mempengaruhi fungsionalitas bagian, maka Anda harus menggunakan aksi samping geser dan inti untuk menangani undercut.

Fitur-fitur ini meluncur saat cetakan menutup dan meluncur keluar saat terbuka. Inti samping harus bergerak tegak lurus dan memiliki sudut draf yang sesuai.

8. Pasang bos ke dinding samping atau rusuk

Bos adalah penyangga silinder yang dibentuk menjadi bagian plastik untuk menerima sisipan, sekrup, atau pin untuk merakit atau memasang bagian.

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

Atasan tidak boleh berdiri sendiri. Selalu pasang bos ke dinding samping atau ke lantai dengan tulang rusuk atau gusset. Ketebalannya tidak boleh melebihi 60% dari keseluruhan ketebalan bagian untuk meminimalkan tanda tenggelam yang terlihat di bagian luar.

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

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

Untuk merancang dan memproduksi suku cadang Anda dengan benar menggunakan cetakan injeksi, penting bagi pabrikan untuk memahami sejak awal apa persyaratan Anda dalam hal penampilannya.

Salah satu poin penting yang harus dipertimbangkan oleh pembuat alat adalah lokasi gerbang. Gerbang adalah bagian masuk melalui mana bahan cair memasuki cetakan. Pembuat alat harus memilih jenis gerbang dan menempatkannya secara strategis untuk meminimalkan potensi masalah kualitas.

Gerbang juga meninggalkan sisa-sisa gerbang atau indikasi visual bahwa bagian tersebut dipagari—meskipun tidak kentara.

Itulah mengapa kami menyarankan agar pemasok Anda mengetahui tentang persyaratan estetika dan fungsional apa pun, serta menentukan tempat yang tidak boleh dibuka.

Desain suku cadang Anda untuk cetakan injeksi dan sumbernya dengan Xometry

Di Xometry Europe, kami menawarkan layanan pencetakan injeksi dengan lebih dari 30 bahan, seperti plastik, karet sintetis dan silikon, dan elastomer. Cukup kunjungi Mesin Penawaran kami untuk mengunggah model Anda dan pilih preferensi suku cadang Anda untuk menerima penawaran harga 24 jam.