การออกแบบชิ้นงานสำหรับฉีดพลาสติก

การออกแบบชิ้นงานสำหรับ ฉีดพลาสติก (Plastic Injection Molding) เป็นหนึ่งในวิธีที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในอุตสาหกรรมการผลิต เนื่องจากสามารถผลิตชิ้นงานที่มีความซับซ้อน รูปทรงหลากหลาย และมีความแม่นยำสูงได้ในปริมาณมาก การออกแบบชิ้นงานที่เหมาะสมสำหรับการฉีดพลาสติกจึงเป็นหัวใจสำคัญที่จะช่วยให้ได้ชิ้นงานที่มีคุณภาพ ลดปัญหา defect ประหยัดต้นทุน และเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิต

บทความนี้จะอธิบายหลักการออกแบบชิ้นงานสำหรับการฉีดพลาสติกอย่างละเอียด พร้อมแนวทางป้องกันปัญหาที่พบบ่อย เพื่อเป็นแนวทางสำหรับนักออกแบบ วิศวกร และผู้ที่เกี่ยวข้องกับงานฉีดพลาสติกโดยตรง

• ขั้นตอนหลักของการฉีดพลาสติก
• บทบาทของฉีดพลาสติกในยานยนต์
• เคล็ดลับ และความสำคัญในการดูแลรักษาแม่พิมพ์สำหรับงานฉีดพลาสติก

1. ความสำคัญของการออกแบบชิ้นงานสำหรับฉีดพลาสติก

หลายครั้งที่การผลิตชิ้นงานพลาสติกเกิดปัญหา เช่น ชิ้นงานโก่งงอ (Warping), เกิดรอยเชื่อม (Weld Line), หรือมีรอยบุ๋ม (Sink Marks) ปัญหาเหล่านี้ไม่ได้เกิดจากกระบวนการฉีดพลาสติกเพียงอย่างเดียว แต่ต้นเหตุสำคัญมาจากการออกแบบชิ้นงานที่ไม่เหมาะสม

หากมีการออกแบบที่ถูกต้องตั้งแต่ต้น ไม่เพียงแต่ช่วยลดปัญหาในการผลิต แต่ยังช่วยให้ชิ้นงานมีความทนทาน ตรงตามมาตรฐานการใช้งาน และลดต้นทุนได้อย่างมีนัยสำคัญ

2. หลักการออกแบบชิ้นงานสำหรับฉีดพลาสติก

^{2.1 ความหนาของผนัง (Wall Thickness)}

• สม่ำเสมอ: ผนังชิ้นงานควรมีความหนาสม่ำเสมอเพื่อลดการหดตัวและการโก่งงอ
  
• บางแต่แข็งแรง: ไม่ควรออกแบบให้หนาเกินความจำเป็น เพราะจะทำให้ cycle time นานและเกิด sink marks ได้ง่าย
  

^{2.2 มุมลาดเอียง (Draft Angle)}

• การเพิ่ม draft angle ช่วยให้ชิ้นงานหลุดออกจากแม่พิมพ์ได้ง่าย
  
• ปกติควรมีมุมเอียงประมาณ 1–2 องศา หรือมากกว่านั้นขึ้นอยู่กับพื้นผิวชิ้นงาน
  

_{2.3 รัศมีมุมโค้ง (Radii & Fillet)}

• ไม่ควรออกแบบให้มีมุมแหลมเกินไป เพราะทำให้เกิด stress concentration
  
• การเพิ่มรัศมีโค้งที่มุมช่วยให้การไหลของพลาสติกดีขึ้นและลดความเสี่ยงในการแตกร้าว
  

^{2.4 จุดฉีด (Gate Location)}

• การกำหนดตำแหน่ง Gate ที่เหมาะสมช่วยให้พลาสติกไหลเข้าสู่ cavity ได้อย่างสม่ำเสมอ
  
• ถ้าเลือกตำแหน่ง gate ไม่ดี อาจทำให้เกิด weld line หรือ air trap ได้
  

_{2.5 การเสริมโครงสร้าง (Ribs & Bosses)}

• การเพิ่ม Ribs ช่วยเพิ่มความแข็งแรงโดยไม่ต้องเพิ่มความหนาของผนัง
  
• การออกแบบ Bosses ควรมีขนาดและระยะห่างที่เหมาะสม เพื่อลด sink marks
  

_{2.6 Venting และการไล่อากาศ}

• การออกแบบช่องระบายอากาศช่วยป้องกัน air trap และ burn mark
  
• Vent ควรมีขนาดเล็กพอที่จะไม่ทำให้พลาสติกไหลออก แต่ใหญ่พอให้ไล่อากาศได้

3. ปัญหาที่พบบ่อยในการออกแบบชิ้นงานฉีดพลาสติก

1. Warping (โก่งงอ)
   เกิดจากความหนาไม่สม่ำเสมอหรือการหดตัวไม่สมดุล
   
   • วิธีแก้: รักษาความหนาให้สม่ำเสมอ และออกแบบโครงสร้างรองรับ
     
2. Sink Marks (รอยบุ๋ม)
   มักเกิดบริเวณที่มี Boss หรือ Ribs หนามากเกินไป
   
   • วิธีแก้: ลดความหนา และใช้ Ribs ให้เหมาะสม
     
3. Weld Lines (รอยเชื่อม)
   เกิดจากการไหลของพลาสติกที่มาบรรจบกัน
   
   • วิธีแก้: ปรับตำแหน่ง gate และเพิ่มอุณหภูมิ melt
     
4. Air Trap (อากาศค้าง)
   เกิดจากการไหลของพลาสติกที่กักอากาศไว้ใน cavity
   
   • วิธีแก้: เพิ่ม venting ที่เหมาะสม
     
5. Flash (เนื้อเกิน)
   เกิดจากการปิดแม่พิมพ์ไม่สนิทหรือตำแหน่ง parting line ไม่ดี
   
   • วิธีแก้: ปรับแรงกดและออกแบบแม่พิมพ์ใหม่
     

4. การใช้ซอฟต์แวร์ช่วยออกแบบ (Mold Flow Analysis)

ในปัจจุบันการใช้ซอฟต์แวร์วิเคราะห์การไหลของพลาสติก (Mold Flow Analysis) มีความสำคัญอย่างมาก ช่วยให้สามารถจำลองการไหล ความดัน อุณหภูมิ และตำแหน่งที่อาจเกิดปัญหาก่อนการผลิตจริง

ข้อดีคือ:

• ลดความเสี่ยง defect
  
• ประหยัดเวลาในการ trial & error
  
• ควบคุมต้นทุนการผลิตได้ดียิ่งขึ้น

5. แนวทางการออกแบบที่ดีเพื่อลดต้นทุน

• ออกแบบให้สามารถผลิตได้ง่าย โดยใช้แม่พิมพ์ที่ซับซ้อนน้อยที่สุด
  
• ลดการใช้ชิ้นส่วน insert หรือ slide ที่ไม่จำเป็น
  
• เลือกวัสดุที่เหมาะสมกับการใช้งานจริง โดยไม่เกินมาตรฐานความแข็งแรงที่ต้องการ

การออกแบบชิ้นงานสำหรับ ฉีดพลาสติก ไม่ใช่เพียงเรื่องความสวยงามหรือฟังก์ชันการใช้งาน แต่เป็นการผสมผสานทั้งด้านวิศวกรรม การวิเคราะห์ และความเข้าใจในกระบวนการผลิต หากออกแบบอย่างถูกต้องตั้งแต่ต้น จะช่วยลดปัญหาที่อาจเกิดขึ้นในอนาคต ประหยัดต้นทุนการผลิต และสร้างความเชื่อมั่นให้กับลูกค้าได้อย่างยั่งยืน

ช่องทางติดต่อ

DEEMARK INDUSTRY CO.,LTD

3/27 หมู่ 2 ซ.วัดศรีเรืองบุญ ถ.กาญจนาภิเษก

ต.ปลายบาง อ.บางกรวย จ.นนทบุรี 11130

email : sukhumlee@gmail.com

Phone : 02-985-1546, 081-844-8224

Fax : 02-984-1538

line : 081.844.8224