3. Ekleme Kalıplama İşleminde Ne Tür Malzemeler/Ek Parçalar Kullanılır?

3.1. Enjeksiyon Kalıplamada Kullanılan Malzemeler

Teorik olarak, çoğu termoplastik malzeme kalıp içine yerleştirme için uygundur, ancak kalıp parçası ile plastik arasında güçlü bir bağ sağlamak ve çatlamayı önlemek için, malzeme seçerken plastiğin büzülme oranını dikkate alınız. Büzülme oranı çok yüksekse, plastik soğuduktan sonra kalıp parçasının etrafında önemli iç gerilim oluşturabilir ve bu da nihai ürünün çatlamasına yol açabilir. Aşağıdaki malzemelere öncelik vermenizi öneririz:

•  Mühendislik Plastikleri

PA  (Naylon, örneğin PA6, PA66): Mükemmel dayanıklılık, metal somun ve bağlantı elemanlarının gömülmesi için idealdir.

PA66+30%GF:  Çok yüksek mukavemetli, yorulmaya dayanıklı, cam elyafı büzülmeyi önemli ölçüde azaltır, yüksek gerilim altındaki metal somunlar için uygundur.

PBT/PET:  Mükemmel boyutsal kararlılık, güçlü yalıtım, genellikle elektronik konektörlerde kullanılır.

PBT+GF:  Naylona göre daha düşük su emme özelliğine sahiptir ve nemli ortamlarda stabil kalır.

PPS  (Polifenilen Sülfür): Mükemmel yüksek sıcaklık ve kimyasal direnci, metalinkine en yakın termal genleşme katsayısı, otomotiv motor bölmelerinde veya zorlu endüstriyel ortamlarda kullanım için uygundur.

•  Genel Amaçlı Plastikler

PP  (Polipropilen): Ucuz, iyi kimyasal kararlılığa sahip, genellikle günlük ihtiyaç maddelerinde veya basit ev aletlerinin parçalarında kullanılır.

ABS/PC+ABS:  İyi yüzey parlaklığı, boyutsal kararlılık, dayanıklılık ve görünümü bir araya getirir; genellikle elektronik ürün kasalarında (örneğin akıllı giyilebilir cihazların iç kısımlarında) kullanılır ve elektronik bileşenler üzerinde minimum kimyasal etkiye sahiptir.

• Özel Plastikler:

PEI/PEEK : Havacılık ve uzay veya tıbbi uygulamalarda kullanılır, yüksek sıcaklıklara ve tekrarlanan sterilizasyona dayanıklıdır.

Yukarıda bahsedilen üç plastik türü, kalıplama yöntemiyle üretilen parçalarınızın yapısal dayanıklılık gereksinimlerini karşılamak için yeterlidir. Bununla birlikte, ürününüzün gerçek uygulamada kaymazlık, su geçirmezlik, şok emilimi ve entegre su geçirmezlik özelliklerine de ihtiyacı varsa, bu yaygın  termoplastik elastomer malzemeleri göz önünde bulundurabilirsiniz:

•  TPU  (Termoplastik Poliüretan): Son derece yüksek aşınma direnci, yırtılma direnci ve yağ direnci özelliklerine sahiptir. Spor ekipmanları ürünleri için çok uygundur.

•  TPE/TPR:  Günlük hayatta en sık gördüğümüz malzemedir. Çok kuru ve hassas, cilt benzeri bir dokuya sahiptir ve sertliği geniş bir aralıkta ayarlanabilir. Diş fırçası sapları, elektrikli aletler için kaymaz saplar, mutfak gereçleri sapları vb. için uygundur.

•  TPV:   Mükemmel hava koşullarına, ısıya ve kimyasallara karşı direnç gösterir, bu sayede uzun süreli su geçirmezlik ve toz geçirmezlik özellikleri sağlar. Ayrıca, çok düşük sıkıştırma kalıcı deformasyonuna sahip olması, onu dış mekan su geçirmez bağlantı elemanları ve bina yalıtım katmanları için uygun hale getirir.

3.2. Enjeksiyon Kalıplamada Yaygın Kullanılan Kalıp İçi Parça Türleri

Ekleme kalıplama yönteminde, kullanılan eklemeler metal malzemelerle sınırlı değildir. Aslında, nihai ürünün işlevsel ve çevresel gereksinimlerini karşılayabilen her türlü ekleme dikkate alınabilir.

Bilindiği üzere, endüstriyel uygulamalarda kullanılan en yaygın ve günümüzde baskın tip metal ek parçalardır. Bunların temel amacı, ürünün yapısal mukavemetini veya iletkenliğini artırmaktır.  Yaygın olarak kullanılan metaller  başlıca şu üç metali içerir:

Pirinç insertler:  İyi iletkenlik sunar, işlenmesi kolaydır ve hassas dişli bağlantılara olanak tanıyarak güvenli sabitleme sağlar. En yaygın olarak dişli insertlerde (örneğin pirinç somunlarda) kullanılırlar.

Paslanmaz çelik insertler:  Yüksek mukavemete ve korozyon direncine sahiptir ve genellikle tıbbi ekipmanlarda veya hassas parçalarda kullanılır.

Alüminyum alaşımlı insertler:  Hafif yapıları, yüksek mukavemet-ağırlık oranları ve verimli ısı iletkenlikleri sayesinde ağırlığa duyarlı elektronik cihazlar için uygundurlar.

Elbette, insert kalıplamada,  plastik malzemenin kendisi de insert olarak kullanılabilir . Örneğin, ürünün büyük bir kısmının ısıya dayanıklı olması gerekirken, belirli bir alanın şeffaf olması gerektiğinde, temel malzemenin belirli özelliklerden yoksun olduğu durumlarda, insert kalıplamada PC gibi şeffaf bir plastikten yapılmış önceden üretilmiş bir insert kullanılır; bu insert enjeksiyon kalıbına yerleştirilir ve daha sonra opak takviyeli bir plastik (örneğin PA66) ile kaplanır. Bir örnek, otomobil gösterge panelindeki yarı saydam sinyal lambası konumlarıdır. Başka bir örnek: Ürününüzün hem sağlam hem de iyi bir his vermesi gerektiğinde, örneğin elektrikli diş fırçası sapları veya tornavida sapları gibi, insert kalıplamada sert bir iç insert oluşturmak için mühendislik plastiği kullanılır ve daha sonra bunu kaplamak için yukarıda bahsedilen TPE/TPU gibi termoplastik bir elastomer erimiş malzeme olarak kullanılır. Ayrıca, ürününüzün “ağırlık azaltma” ve “korozyon direnci” sağlaması gerektiğinde, bu işlemde iç gerilim destek bileşeni olarak metalin yerine PEEK veya cam elyaf takviyeli naylon gibi yüksek performanslı mühendislik plastikleri kullanılır ve ardından bu plastikler sıradan bir plastik tabakasıyla kaplanır.

Metal ve plastiklere ek olarak, insert kalıplama yöntemi  , ısıya dayanıklı ve elektriksel olarak yalıtkan seramik insertler, algılama veya sürüş mekanizmaları oluşturabilen manyetik insertler ve elektronik modül insertleri (sensörler, PCB’ler ve RFI erişim kartı çipleri dahil olmak üzere) gibi diğer özel malzemelerden yapılmış insertleri de barındırabilir.

Bu nedenle, enjeksiyon kalıplama basit bir montaj işlemi değildir; ek montaj gerektirmeyen ve doğrudan şekillendirilen akıllı ürünler yaratmak için enjeksiyon kalıplama yoluyla birden fazla malzemeyi ve mikroelektronik teknolojisini birleştiren son derece entegre bir yöntemdir.

4. Dolgu Kalıplarının Yaygın Kullanım Alanları

Parçalarınız metal bileşenler içeriyorsa, temel malzemeniz teller, elektronik bileşenler veya devre kartları içeriyorsa, karmaşık iki renkli kalıpların maliyetinden kaçınmak istiyorsanız veya parçalarınızda dişli ek parçalar bulunması gerekiyorsa, ek parça kalıplama yöntemini kullanmayı düşünebilirsiniz. Ek parça kalıplama yöntemiyle parça üreten şirketler, aşağıdaki gibi kategorilere ayrılan birçok sektör için ürün üretmek amacıyla ek parça kalıplama işlemlerini kullanmaktadır:

4.1. Otomotiv

Bu, enjeksiyon kalıplama uygulamalarının en yaygın kullanıldığı alanlardan biridir. Isıya, titreşime, korozyona, hafifliğe ve gerilime dayanıklı yüksek performanslı otomotiv bileşenleri üretmek için enjeksiyon kalıplama işlemlerini kullanıyoruz; bunlar arasında sensörler, iç ve dış kaplamalar ve elektrik konektörleri yer almaktadır. Örneğin, önde gelen bir elektrikli el aletleri markası, hassas damgalanmış, sertleştirilmiş çelik rulman burçlarını ve ısı emicilerini tek bir enjeksiyon kalıplama işleminde yüksek mukavemetli cam elyaf takviyeli naylon (PA66+GF) bir gövde içine yerleştirmek için enjeksiyon kalıplama yöntemini kullanmaktadır. Bu, tamamen metal bir gövdenin pahalı ikincil işleme maliyetlerini ve karmaşık montaj prosedürlerini ortadan kaldırır. Plastik gövde, makinenin toplam ağırlığını yaklaşık %15 azaltır ve plastiğin doğal sönümleme özellikleri, yüksek frekanslı titreşimlerin %30’undan fazlasını emer.

4.2. Elektronik ve Elektrik

Modern elektronik ürünler incelik, kompaktlık ve hafifliğe öncelik vermektedir. Enjeksiyon kalıplama yöntemi, son derece ince metal parçaların plastikle bütünleştirilmesine olanak tanıyarak vida ihtiyacını ortadan kaldırır. Üreticiler, enjeksiyon kalıplama sayesinde çok ince metal parçaları plastikle birleştirerek vidaları ortadan kaldırarak yerden tasarruf sağlayabilirler. Ayrıca, metal koruyucu kapaklar veya iletken pimler yerleştirilerek, çok küçük bir alanda elektriksel bağlantılar ve EMC koruması sağlanabilir. Bu nedenle, akıllı giyilebilir cihazlarda, SIM kart tepsilerinde, konektörlerde ve anahtarlarda bulunan yaygın metal yapısal bileşenlerin tümü enjeksiyon kalıplama işleminden faydalanabilir.

4.3. Tıbbi Cihazlar

Tıp endüstrisi, hijyen ve hassasiyet konusunda katı standartlar talep etmektedir. Ekleme kalıplama, moleküler düzeyde/fiziksel olarak sıkı bir kapsülleme sağlayarak, etkili bir şekilde dezenfekte edilmesi kolay ve metal bileşenlerin çalışma sırasında ayrılmamasını sağlayan pürüzsüz yüzeyler oluşturur. Bu işlem, montaj boşluklarını güvenilir ve verimli bir şekilde azaltarak bakteri üremesini önler. Bu teknolojiyi kullanan ürünlere örnek olarak cerrahi neşter sapları, tıbbi kateter bağlantı elemanları, şırınga iğne gövdeleri ve kalp pili kılıfları verilebilir.

4.4. Endüstriyel Ekipman ve Aletler

Zorlu endüstriyel ortamlarda, gömülü kalıplanmış bileşenler yüksek yüklere ve aşınmaya dayanabilir. Örneğin, tamamen plastikten yapılmış bir düğme kuvvetlice çevrildiğinde kırılabilir. Ancak, gömülü çelik bir çekirdekle, plastik dokunma hissini sağlarken, çelik çekirdek torku karşılar. Ek olarak, sık sürtünmeye maruz kalan parçalar için sert metallerin kullanılması, makinenin genel ömrünü uzatır.

4.5. Premium Tüketim Malları ve Ev Aletleri

Günlük hayatta, mutfak gereçleri, elektrikli aletler ve kişisel bakım ürünleri gibi ihtiyaç duyduğunuz ürünler, genellikle metal ekleme yöntemiyle üretilebilen dokunsal his, estetik, kalite ve dayanıklılık gerektirir. Sadece plastikten yapılan bazı ürünler çok hafif olabilir; metal eklemeler ağırlık katarak ürünün algılanan kalitesini anında artırır. Dahası, enjeksiyon kalıplama işlemi, birkaç parçanın tek bir parçada birleştirilmesine olanak tanıyarak fabrikalarda montaj hatlarına olan ihtiyacı azaltır. Metal ekleme yöntemiyle üretilen ürünlere örnek olarak, yüksek kaliteli parfüm şişesi kapakları (ağırlık ve his katmak için) ve tıraş bıçağı sapları verilebilir.

5. Ekleme Kalıplama Yönteminin Avantajları ve Dezavantajları

5.1 Ekleme Kalıplama Yönteminin Avantajları Nelerdir?

Önceki bölümü okuduysanız, insert kalıplama işleminin çok yönlü ve birçok avantajı olan bir süreç olduğunu anlayacaksınız; bu avantajlardan bazıları aşağıda listelenmiştir:

#1. Montaj ve lojistik maliyetlerinde azalma

Enjeksiyon kalıplama makineleri her gün binlerce parça üretebilir. Bu ölçek ekonomisi, tek tek parçaların maliyetini önemli ölçüde düşürebilir. Ekleme kalıplama, normalde “montaj atölyesinde” yapılacak işlerin tek bir adımda “enjeksiyon kalıplama atölyesinde” tamamlanmasını sağlar. Bu, bağlantı elemanı montajı, yapıştırıcı uygulaması ve ultrasonik kaynak gibi zahmetli süreçleri ortadan kaldırarak maliyet tasarrufunu en üst düzeye çıkarır. Aynı zamanda, ekleme kalıplama daha ince ve daha kompakt tasarımlara olanak tanıyarak ürünün hafifletilmesini ve lojistik maliyetlerinin düşürülmesini sağlar.

#2. Genel parça performansında iyileşme

Genel olarak, plastik parçalar metal parçalar kadar güçlü değildir. Bununla birlikte, plastiklerin daha düşük maliyet, daha fazla tasarım esnekliği ve daha hafif ağırlık gibi başka avantajları da vardır. Metal ve plastik malzemeleri tek bir parçada birleştirmek, her ikisinin de avantajlarından tam olarak yararlanmayı sağlar. Mukavemet ve rijitlik gereken yerlerde metal ek parçalar kullanılabilirken, parçanın geri kalanı ağırlığı azaltmak için plastikten yapılabilir. Ayrıca, plastik parçaların aşınma direnci zayıftır, oysa metal ek parçalar parçanın dayanıklılığını artırarak çeşitli döngüsel yüklere dayanmasını sağlayabilir.

#3. Ürün tutarlılığı ve hassasiyetinde iyileşme

Kalıplama işleminde kullanılan ek parçalar, kalıp tarafından hassas bir şekilde konumlandırılır ve konumlandırma toleransları yüksek hassasiyetli kalıplar sayesinde garanti edilir. Manuel vida sıkma veya manuel yapıştırmaya kıyasla, otomatik ek parça kalıplama işlemi her ürünün tutarlılığını sağlayarak hurda oranını önemli ölçüde azaltır.

#4. Daha fazla ürün tasarım esnekliği ve estetik

Kauçuk, metal, seramik veya hatta başka bir plastik türünü ek parça olarak kullanarak, tek bir malzemeyle elde edilemeyen kompozit özellikler yaratabilirsiniz. Ayrıca, ek parçalar parçanın içine tamamen yerleştirilebilir, böylece dışarıda montaj izi kalmaz, daha pürüzsüz, daha profesyonel bir görünüm ve hoş bir dokunma hissi elde edilir.

5.2 Ekleme Kalıplama Yönteminin Dezavantajları

Enjeksiyon kalıplama önemli avantajlar sunar, ancak bazı sınırlamaları da vardır.

#1. Parça yerleştirme işlemi genellikle kalıp tasarımını karmaşıklaştırır, enjeksiyon kalıplama döngülerini uzatır, üretim maliyetlerini artırır ve otomasyonu zorlaştırır;

#2. Kalıp içi parçalar ve plastik arasındaki termal genleşme katsayılarındaki farklılıklar, nihai üründe iç gerilmelere yol açarak kırılmalara neden olabilir; bu durum özellikle somun kalıp içi parça üretiminde belirgindir;

#3. Alternatif olarak, farklı termal genleşme katsayıları ürün deformasyonuna neden olabilir.

#4. Ek parçaların (özellikle somun ek parçalarının) iç gerilimi azaltmak için genellikle ön ısıtma veya kurutma işlemine ihtiyaç duyulur;

#5. Erimiş malzemenin etkisi altında yerinden oynamasını veya deforme olmasını önlemek için, kalıp içindeki parçalar güvenli bir şekilde sabitlenmelidir;

#6. Enjeksiyon kalıplamada oluşan kusurlar (örneğin enjeksiyon hataları, eksik parçalar veya yanlış hizalama) ürünün tamamını kullanılamaz hale getirebilir ve önemli maliyetlere yol açabilir;

#7. Enjeksiyon kalıplama, ürünün geri dönüşümünü ve imhasını zorlaştırır.

6. Enjeksiyon Kalıplama İçin Tasarım Kılavuzları

Enjeksiyon kalıplama tasarımı yapılırken, süreci optimize etmek ve istenen sonuçlara ulaşmak için birkaç önemli faktör dikkate alınmalıdır:

#1. Parça Boyutu ve Derinliği: Parçaların boyutu ve derinliği, kalıplama işleminin süresini etkiler. Karmaşık parçalar, yeni kalıpların oluşturulmasını gerektirebilir; bu da üretim süresini ve maliyetlerini artırır. Stres noktaları oluşturabilecek keskin köşelerden kaçınmak için, ek parçalarda yuvarlak tırtıllama önerilir.

#2. Üretim Hacmi: Plastik kalıplanmış parçaların beklenen hacmi, otomatik ve manuel yükleme arasında seçim yapmayı belirler. Otomatik yükleme daha hızlı ve daha hassastır, ancak gelişmiş CNC makineleri gerektirir ve bu da maliyetleri artırabilir. En uygun maliyetli yükleme yöntemini belirlemek için üretim gereksinimlerinin dikkatli bir şekilde analiz edilmesi gerekir.

#3. Ürün Uygulaması:  Enjeksiyon kalıplama için malzeme seçerken ürünün özel uygulamasını göz önünde bulundurun. Enjeksiyon kalıplama çok çeşitli malzemelerle uyumlu olsa da, optimum performans sağlamak için her uygulama için en uygun malzemeyi belirlemek çok önemlidir.

#4. Proje Bütçesi:  Maliyet hususları, insert kalıplama için tasarım yaparken önemli bir rol oynar. Bütçe, insertlerin maliyetini ve bir üretim ortağıyla çalışma ile ilgili giderleri kapsamalıdır. Ayrıca, insert eklemek, kalıplanmış bir parçanın toplam maliyetini artırabilir.

Enjeksiyon kalıplama yönteminde en iyi sonuçları elde etmek için aşağıdaki tasarım yönergelerine uyun: