Overmolding คืออะไร?

การขึ้นรูปทับเป็นกระบวนการฉีดขึ้นรูปแบบพิเศษเฉพาะที่ส่งผลให้เกิดการผสมผสานวัสดุหลายชนิดเข้าด้วยกันอย่างราบรื่นในชิ้นส่วนหรือผลิตภัณฑ์เดียว โดยทั่วไปจะประกอบด้วยส่วนประกอบฐานพลาสติกแบบแข็งที่ทับด้วยชั้นภายนอกเทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ (TPE) ที่บางและยืดหยุ่นได้คล้ายยาง หรือวัสดุอื่นๆ ที่ใช้เทคนิคการฉีดแบบช็อตเดียว (การขึ้นรูปด้วยชิ้นส่วนแทรก) หรือสองช็อต (การขึ้นรูปหลายช็อต)

การออกแบบสำหรับการขึ้นรูปทับ (Overmolding) การออกแบบสำหรับการขึ้นรูปทับอาจเป็นเรื่องยาก อย่างไรก็ตาม การตรวจสอบให้แน่ใจว่าชิ้นส่วนของคุณได้รับการออกแบบอย่างถูกต้องสำหรับกระบวนการขึ้นรูปทับเป็นสิ่งสำคัญ กระบวนการออกแบบเริ่มต้นด้วยการทำความเข้าใจฟังก์ชันการทำงานของชิ้นส่วน ต่อไปนี้คือคำถามที่ดีที่ควรถามล่วงหน้า: ● ชิ้นส่วนของคุณทำอะไรได้บ้าง? – เนื่องจากกระบวนการขึ้นรูปทับมีการใช้งานที่หลากหลาย คุณจึงจำเป็นต้องเข้าใจฟังก์ชันหลักของชิ้นส่วน ตัวอย่างเช่น หากคุณกำลังขึ้นรูปซีลบนเคสกันน้ำ การปิดผนึกที่เหมาะสมน่าจะเป็นฟังก์ชันที่สำคัญที่สุด ● ชิ้นส่วนจะต้องสัมผัสกับอะไร? – การสัมผัสกับแสงยูวีจากดวงอาทิตย์หรือสารเคมีรุนแรงอาจทำให้พลาสติกบางชนิดเสียหายได้ หากคุณเข้าใจว่าชิ้นส่วนควรไปอยู่ที่ไหนและสัมผัสกับอะไร คุณก็สามารถเลือกวัสดุที่ทนทานต่อแสงยูวีได้มากกว่าวัสดุอื่นๆ ● ทำไมชิ้นส่วนจึงต้องขึ้นรูปทับ? – หากคุณกำลังเพิ่ม TPE (พลาสติกที่มีลักษณะคล้ายยาง) ลงในด้ามจับ อาจใช้เพื่อการจับยึด หลักสรีรศาสตร์ ความสบาย หรือการลดการสั่นสะเทือน (ดูด้านบน) การตอบคำถามนี้จะช่วยให้คุณตัดสินใจได้ว่าวัสดุใดเหมาะสมกับวัตถุประสงค์ของคุณมากที่สุด ตัวอย่างเช่น คุณอาจเลือกเกรด TPE บางชนิด (มีหลายชนิด) เพื่อให้มีการยึดเกาะที่ดีในสภาวะเปียก และอีกเกรดหนึ่งเพื่อลดการสั่นสะเทือน ● ความต้องการในการผลิตในระยะยาวคืออะไร? – ปัจจัยการออกแบบชิ้นส่วน เช่น ความหนาของผนัง สามารถส่งผลต่อเวลาในการผลิตและราคาต่อชิ้น ตัวอย่างเช่น การยึดเกาะที่ดูดซับการสั่นสะเทือนได้ดี TPE อาจหนากว่าเพื่อให้ดูดซับการสั่นสะเทือนได้ดีขึ้น แต่อาจทำให้ระยะเวลาในการผลิตยาวนานขึ้น ต้นทุนระยะยาวของวัสดุที่เพิ่มเข้ามาและเวลาในการผลิตอาจสูงมากเมื่อผลิตเป็นจำนวนมาก อย่างไรก็ตาม อาจ “คุ้มค่า” สำหรับการใช้งานในปริมาณน้อย เมื่อคุณเข้าใจหน้าที่ของชิ้นส่วนของคุณอย่างชัดเจนแล้ว คุณควรพิจารณาการออกแบบชิ้นส่วนและตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้รับการปรับให้เหมาะสมที่สุดสำหรับกระบวนการผลิต ข้อควรพิจารณาอื่นๆ ในการออกแบบ ได้แก่ ความหนาของผนัง ตำแหน่งเกต การหดตัว คุณสมบัติการปิดผนึก และคุณสมบัติการล็อกเชิงกล ● ความหนาของผนัง – เช่นเดียวกับชิ้นส่วนที่ฉีดขึ้นรูป ความหนาของผนังตลอดทั้งชิ้นส่วนควรสม่ำเสมอ และควรหลีกเลี่ยงบริเวณที่มีความหนา ความหนาของผนังที่สม่ำเสมอจะสร้างการไหลแบบพลาสติกที่สม่ำเสมอ การใช้พลาสติกที่หนาเกินไปอาจทำให้เกิดรอยหดตัวและช่องว่าง ● ตำแหน่งเกต - พลาสติกจำเป็นต้องเคลื่อนตัวจากเครื่องฉีดไปยังพื้นที่ที่ต้องการของชิ้นส่วน เมื่อพลาสติกเข้าไปในชิ้นส่วน (ที่เกต) อาจมีรอยเล็กๆ เกิดขึ้น สำหรับชิ้นส่วนเพื่อความสวยงาม จำเป็นต้องวางแผนสำหรับสิ่งนั้น ● คุณสมบัติการปิดผนึก - แม่พิมพ์ต้องปิดผนึกกับพื้นผิวของวัสดุพิมพ์อย่างถูกต้องเพื่อให้ได้ขอบที่สะอาดระหว่างวัสดุพิมพ์และแม่พิมพ์แบบโอเวอร์โมลด์ หากวัสดุพิมพ์เป็นพลาสติก อาจมีการออกแบบการรบกวนบางอย่างในแม่พิมพ์แบบโอเวอร์โมลด์เพื่อบีบอัดและปิดผนึก ● การหดตัว - เช่นเดียวกับพลาสติกอื่นๆ แม่พิมพ์แบบโอเวอร์โมลด์จะหดตัวตามข้อกำหนดของผู้ผลิตวัสดุและการออกแบบชิ้นส่วน เนื่องจากการหดตัวจะเกิดขึ้นมากขึ้นเมื่อความหนาของผนังมากขึ้น จึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าแม่พิมพ์แบบโอเวอร์โมลด์จะไม่หดตัวออกจากวัสดุพิมพ์

วัสดุขึ้นรูปทับ หลังจากดำเนินการตามสองขั้นตอนข้างต้น (การทำความเข้าใจฟังก์ชันการทำงานของชิ้นส่วนและการปรับปรุงการออกแบบชิ้นส่วนให้เหมาะสมที่สุดสำหรับการผลิต) คุณควรมีชุดพารามิเตอร์ที่ชัดเจนสำหรับการเลือกวัสดุ ความท้าทายในการเลือกวัสดุคือมีวัสดุขึ้นรูปทับให้เลือกหลายพันชนิด และมีการพัฒนาวัสดุใหม่แทบทุกสัปดาห์ ดังนั้นเมื่อเราประเมินโครงการขึ้นรูปทับใหม่ เราจึงติดต่อซัพพลายเออร์ของเราโดยตรงเพื่อให้แน่ใจว่าเรามีวัสดุที่ดีที่สุดสำหรับงานนั้นๆ ผู้ผลิตพลาสติกส่วนใหญ่มีวิศวกรฝ่ายประยุกต์เพื่อประเมินการใช้งานแต่ละประเภทและติดตามความคืบหน้าล่าสุด ไม่มีเหตุผลที่จะไม่ใช้ประโยชน์จากประสบการณ์และความรู้ของพวกเขา ในขณะเดียวกัน เราต้องการทำความเข้าใจปัจจัยทั่วไปบางประการในการเลือกวัสดุ เช่น การยึดเกาะ เรายังต้องการความเข้าใจอย่างถ่องแท้เกี่ยวกับคุณสมบัติของวัสดุ เช่น ความแข็งและแรงเสียดทาน เมื่อเลือกวัสดุ ควรพิจารณาทั้งวัสดุตั้งต้นและวัสดุขึ้นรูปทับ พลาสติก TPE มีหลายรูปแบบขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางกายภาพ เช่น ความยืดหยุ่นและความแข็ง รวมถึงความสามารถในการยึดติดกับพลาสติกชนิดอื่นๆ ตัวอย่างเช่น TPE หนึ่งชนิดอาจ "ให้ความรู้สึก" เหมือนกับชนิดอื่น แต่อาจยึดติดกับวัสดุพอลิโพรพิลีนได้ไม่ดีนัก ปัจจัยที่ควรพิจารณามีดังนี้: ● การยึดติด - วัสดุบางชนิดจะยึดติดเข้าด้วยกันเมื่อขึ้นรูปทับ (Overmolding) ในขณะที่บางชนิดจะไม่ยึดติด การยึดติดอย่างสมบูรณ์เป็นสถานการณ์ที่เหมาะสมที่สุด แม้ว่าจะไม่จำเป็นเสมอไปก็ตาม หากวัสดุไม่สามารถยึดติดเข้าด้วยกันหรือไม่จำเป็นต้องยึดติด สามารถออกแบบคุณสมบัติเชิงกล เช่น รอยตัดและรอยบุ๋ม เพื่อให้มั่นใจว่าการเชื่อมต่อจะคงทนยาวนาน ● อุณหภูมิ - เนื่องจากคุณกำลังขึ้นรูปพลาสติกทับพลาสติก วัสดุจึงต้องไม่เสียรูปภายใต้ความร้อนและแรงกดของกระบวนการฉีดขึ้นรูป คุณสมบัติของวัสดุมีความสำคัญสำหรับการใช้งานที่ต้องการฟังก์ชันเฉพาะ (เช่น การดูดซับแรงสั่นสะเทือนหรือการยึดเกาะ) สำหรับการขึ้นรูปวัสดุ TPE แบบขึ้นรูปทับ มีคุณสมบัติสำคัญบางประการดังนี้: ● คุณสมบัติที่เกี่ยวข้องกับแรงดึง - เอกสารข้อมูลส่วนใหญ่จะมีคุณสมบัติหลายประการที่เกี่ยวข้องกับความต้านทานแรงดึง การยืดตัว โมดูลัสแรงดึง ฯลฯ คุณสมบัติแรงดึงจะระบุถึงประสิทธิภาพของวัสดุภายใต้สภาวะการยืด หากโครงการของคุณต้องการให้วัสดุที่ขึ้นรูปทับยืดและคืนตัวได้อย่างถูกต้อง คุณสมบัตินี้ถือเป็นคุณสมบัติที่สำคัญ คุณอาจต้องพิจารณาตำแหน่งของเกตและทิศทางการไหลของพลาสติกด้วย สมบัติแรงดึงอาจมีความแตกต่างอย่างมากกับการไหลของพลาสติก ● คุณสมบัติการบีบอัด – เนื่องจากพลาสติก TPE เป็นที่นิยมใช้กันมากที่สุดเนื่องจากความยืดหยุ่น จึงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับโครงการของคุณที่จะต้องเข้าใจว่าชิ้นส่วนสามารถถูกบีบอัดได้มากเพียงใดโดยไม่เกิดความเสียหายถาวร ● ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน – แรงเสียดทานคือปริมาณแรงที่ใช้ในการเคลื่อนย้ายพื้นผิวหนึ่งไปยังอีกพื้นผิวหนึ่ง ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานจะแตกต่างกันไปตามประเภทของ TPE พื้นผิวของแม่พิมพ์ก็เป็นปัจจัยหนึ่งเช่นกัน ● ความแข็ง – คุณสมบัติความแข็งคือความสามารถของวัสดุในการต้านทานการเยื้อง เนื่องจากความแข็งของวัสดุแต่ละชนิดอาจแตกต่างกันอย่างมาก (เช่น TPE กับเหล็กกล้าชุบแข็ง) จึงมีการใช้สเกลที่แตกต่างกัน หากคุณกำลังเปรียบเทียบวัสดุสองชนิด โปรดตรวจสอบให้แน่ใจว่าทั้งสองชนิดอยู่ในสเกลเดียวกัน แม้ว่า “ความแข็ง” ของวัสดุมักจะสัมพันธ์กับความรู้สึกของพลาสติก TPE แต่การเพิ่มโมดูลัสการดัดงอเข้าไปจะทำให้เห็นภาพรวมทั้งหมด ● โมดูลัสการดัด – ความต้านทานการดัดงอของวัสดุคือโมดูลัสการดัด คุณสมบัตินี้เป็นปัจจัยที่สองใน “ความรู้สึก” ของ TPE และควรนำมาพิจารณาสำหรับคุณสมบัติการยึดเกาะ ● ความหนาของวัสดุ – จากมุมมองการออกแบบ ความหนาของวัสดุจะเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพของคุณสมบัติของวัสดุ ผนังส่วนที่หนากว่าของ TPE จะดูดซับแรงสั่นสะเทือนได้มากกว่าและให้ความรู้สึกนุ่มกว่า การมีผนังส่วนที่บางกว่าของ TPE จะทำให้ความสามารถในการดูดซับแรงสั่นสะเทือนของวัสดุลดลง

การขึ้นรูปพลาสติกแบบโอเวอร์โมลด์โดยทั่วไปแล้ว กระบวนการขึ้นรูปพลาสติกแบบโอเวอร์โมลด์จะเหมือนกับกระบวนการฉีดขึ้นรูป ยกเว้นพลาสติกจะถูกขึ้นรูปทับบนส่วนประกอบอื่น ความแตกต่างอยู่ที่การทำงาน สำหรับการขึ้นรูปพลาสติกแบบโอเวอร์โมลด์ จะมีการใส่วัสดุพิมพ์ลงในแม่พิมพ์ในแต่ละรอบ นอกจากนี้ วิธีการใส่วัสดุพิมพ์ยังทำให้เกิดการขึ้นรูปพลาสติกแบบโอเวอร์โมลด์ที่แตกต่างกันสองแบบ: 1) การขึ้นรูปด้วยมือ สำหรับการขึ้นรูปด้วยมือ วัสดุพิมพ์จะถูกฉีดขึ้นรูปผ่านกระบวนการฉีดขึ้นรูปแบบดั้งเดิม จากนั้นวัสดุพิมพ์จะถูกบรรจุด้วยมือลงในแม่พิมพ์อีกอันสำหรับการขึ้นรูปพลาสติกแบบโอเวอร์โมลด์ ผู้ปฏิบัติงานจะนำชิ้นส่วนสำเร็จรูปออกจากแม่พิมพ์ ตรวจสอบ และบรรจุชิ้นส่วน การขึ้นรูปพลาสติกแบบโอเวอร์โมลด์ด้วยมือเป็นขั้นตอนที่พบบ่อยที่สุดสำหรับการขึ้นรูปพลาสติกแบบโอเวอร์โมลด์ปริมาณน้อยถึงปานกลาง ข้อดีของการขึ้นรูปพลาสติกแบบโอเวอร์โมลด์ด้วยมือคือความเรียบง่าย เครื่องมือที่จำเป็นสำหรับการขึ้นรูปวัสดุพิมพ์และโอเวอร์โมลด์นั้นง่าย (เมื่อเทียบกับการขึ้นรูปสองช็อต) และไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์สำรอง ข้อเสียคือการจัดสรรแรงงานและโอกาสที่รอบเวลาการทำงานจะไม่สม่ำเสมอซึ่งเกิดจากผู้ปฏิบัติงาน เมื่อปริมาณคำสั่งซื้อรายปีเพิ่มขึ้น แรงงานที่เกี่ยวข้องอาจมากพอที่จะคุ้มค่ากับการลงทุนในระบบอัตโนมัติหรือการขึ้นรูปสองช็อต 2) การขึ้นรูปสองช็อต เครื่องฉีดพลาสติกขั้นสูงสามารถใช้พอลิเมอร์สองชนิดที่แตกต่างกันได้ในเวลาเดียวกัน การขึ้นรูปสองช็อตใช้แม่พิมพ์ที่ซับซ้อนและหุ่นยนต์เพื่อขึ้นรูปวัสดุพิมพ์ด้านหนึ่ง แล้วถ่ายโอนไปยังอีกครึ่งหนึ่ง ซึ่งเกิดขึ้นในทุกรอบ กระบวนการนี้จำเป็นต้องใช้เครื่องฉีดพลาสติกและแม่พิมพ์ที่ทันสมัยกว่า แต่อาจทำให้ราคาชิ้นส่วนต่ำกว่าเมื่อเทียบกับการทำงานด้วยมือ การตัดสินใจเลือกระหว่างการขึ้นรูปสองแบบนี้จะพิจารณาเป็นกรณีๆ ไป ไม่มีกฎเกณฑ์ตายตัวว่าการขึ้นรูปแบบโอเวอร์โมลด์อัตโนมัติจะคุ้มค่าเมื่อใด เพื่อให้ผู้ใช้มีตัวเลือกที่ดีที่สุด ผู้ขึ้นรูปพลาสติกจะพิจารณาจากตัวแปรต่างๆ เช่น การจัดสรรแรงงาน ปริมาณการสั่งซื้อต่อปี งบประมาณ การใช้วัสดุ เวลาในการผลิต ฯลฯ การขึ้นรูปแบบโอเวอร์โมลด์เทียบกับการขึ้นรูปแบบอินเสิร์ท การขึ้นรูปแบบอินเสิร์ทและการขึ้นรูปแบบโอเวอร์โมลด์เป็นกระบวนการที่ใช้กระบวนการฉีดขึ้นรูปเพื่อขึ้นรูปพลาสติกรอบๆ ชิ้นงาน ความแตกต่างที่สำคัญก็คือ การขึ้นรูปทับโดยทั่วไปคือการขึ้นรูปพลาสติกที่คล้ายยางทับบนส่วนประกอบพลาสติกอื่น ในขณะที่การขึ้นรูปด้วยชิ้นส่วนแทรกเกี่ยวข้องกับการขึ้นรูปพลาสติกรอบส่วนประกอบที่ไม่ใช่พลาสติก