قالب گیری تزریقی خودرو: هر آنچه که باید بدانید

قطعات پلاستیکی بزرگ مانند داشبورد را نیز می توان قالب گیری تزریقی کرد.

این مقاله توضیح می‌دهد که چگونه طراحان می‌توانند از قالب‌گیری تزریقی خودرو برای زنده کردن ایده‌های خود استفاده کنند و در عین حال به چالش‌های طراحی و ساخت بپردازند. شامل بخش های زیر می باشد.

    سبک سازی خودرو
    مدیریت NVH
    دوام مواد
    بازیافت مواد
    گواهینامه IATF 16949
    سطوح کلاس A
     فینیش های براق بالا و بافت سطح
    ROI در قالب گیری تزریقی

Fictiv جایی است که تخصص قالب‌گیری تزریقی خودرو را پیدا می‌کنید و بازخورد طراحی برای تولید (DFM) دریافت می‌کنید که به شما کمک می‌کند هزینه‌ها را کاهش دهید و جدول زمانی پروژه را تسریع کنید. ما همچنین دارایی‌های قابل دانلود مانند «راهنمای طراحی قالب‌گیری تزریقی» را ارائه می‌کنیم. این منبع رایگان شامل بهترین روش‌ها برای انتخاب مواد، ضخامت دیوار، زوایای پیش نویس، شعاع گوشه و موارد دیگر است.    

راهنمای طراحی قالب گیری تزریقی را دانلود کنید

با ترکیب آنچه از راهنما می آموزید با آنچه در این مقاله می خوانید، در مسیر موفقیت آمیز قالب گیری تزریقی خودرو قرار خواهید گرفت.
مانند خودروهای برقی و ICE، خودروهای برقی هیبریدی پلاگین (PHEV) از مواد سبک وزن استفاده می کنند.

مانند خودروهای برقی و ICE، خودروهای برقی هیبریدی پلاگین (PHEV) از مواد سبک وزن استفاده می کنند.

سبک سازی خودرو

سبک وزن یک استراتژی طراحی است که وزن قطعات و مجموعه ها را کاهش می دهد. در صنعت خودرو، به عنوان راهی برای افزایش بهره وری سوخت و بهبود هندلینگ خودرو آغاز شد. اگرچه خودروهای برقی به جای سوخت مایع، با باتری های الکتریکی کار می کنند، وزن سبک خودرو همچنان مهم است زیرا خودروهای الکتریکی به طور قابل توجهی سنگین تر هستند. صرف نظر از اینکه یک وسیله نقلیه چگونه نیرو می گیرد، طراحان می توانند ابتکارات سبک وزن را از طریق جایگزینی مواد، بهینه سازی طراحی و حذف اجزا دنبال کنند.

قالب‌گیری تزریقی خودرو به طراحان اجازه می‌دهد تا از هر سه رویکرد استفاده کنند. به عنوان مثال، نایلون پر از شیشه می تواند جایگزین مواد فلزی سنگین تر در چرخ دنده ها، بلبرینگ ها، تیغه های فن، چفت ها، منیفولدها و درپوش مخزن سوخت شود. برای بهینه‌سازی طراحی خودرو، مهندسان می‌توانند از قطعات آیرودینامیکی مانند اسپویلرهای پلاستیکی تزریقی استفاده کنند. قالب‌گیری بیش از حد، یک تکنیک قالب‌گیری تزریقی، می‌تواند بست‌ها یا گیره‌ها را همراه با فرآیندهای ثانویه که هزینه‌های تولید را افزایش می‌دهند و زمان‌بندی پروژه را افزایش می‌دهند، حذف کند.

با قالب گیری بیش از حد یک ماده بر روی ماده دیگر، بیش از حد به طراحان قطعات اجازه می دهد تا از بهترین خواص هر دو ماده استفاده کنند، در حالی که نیاز به عملیات پس از قالب گیری (مانند اعمال چسب یا نصب بست) را از بین می برد. در قطعات خودرو، الاستومرهای نرم‌تر گاهی روی ترموپلاستیک‌های سخت‌تر قالب‌گیری می‌شوند. به عنوان مثال می توان به محفظه موتورهای الکتریکی در خودروهای برقی اشاره کرد که مستعد لرزش هستند. پلاستیک و لاستیک هر دو سبک تر از فلز هستند، اما لاستیک به کاهش نویز، لرزش و سختی (NVH) کمک می کند.

مدیریت NVH

مانند وزن سبک خودرو، مدیریت NVH یکی از نکات مهم طراحی در صنعت خودرو است. رانندگان و مسافران نمی خواهند صدای بیش از حد جاده را بشنوند، و همچنین نمی خواهند صدای وزوز، جیر جیر و سر و صدا (BSR) ناشی از ارتعاش قطعات را بشنوند. فلزات به راحتی ارتعاشات را منتقل می کنند، که می تواند صدای قابل شنیدن را هنگام عبور از عناصر ساختاری ایجاد کند. هنگامی که ارتعاشات به اجزای داخلی مانند پنجره ها منتقل می شود، BSR می تواند طراحی ضعیف را برای خریداران بالقوه خودرو نشان دهد.

در خودروهای الکتریکی، قطعات بیش از حد قالب‌گیری شده مانند محفظه موتورهای الکتریکی، بیش از جبران وزن سیستم‌های باتری سنگین انجام می‌دهند. لاستیک به دلیل مدول برشی بالا و مقاومت در برابر تغییر شکل دائمی یکی از بهترین مواد برای جذب ارتعاش است. با استفاده از محفظه ای با لاستیک قالب گیری تزریقی روی پلاستیک، یک OEM خودرو می تواند NVH را کاهش دهد، مشکلی که به ویژه در خودروهای برقی به دلیل سواری آرام تر آنها قابل توجه است.
طراحان باید مدیریت NVH را در مقابل سایر الزامات متعادل کنند.

دوام مواد

دوام به توانایی یک محصول برای حفظ عملکرد در هنگام مواجهه با چالش های عملکرد عادی در طول عمر طراحی آن اشاره دارد. خواه برای قطعات زیر کاپوت، قطعات ایمنی یا لوازم الکترونیکی داخل خودرو، سازنده قطعات پلاستیکی خودرو باید دوام مواد را در برابر سبک وزنی خودرو و مدیریت NVH متعادل کند. فلزات از پلاستیک قوی تر هستند و دوام بیشتری دارند. با این حال، دوام فقط در مورد استحکام نیست.

از طریق قالب‌گیری تزریقی خودرو، مواد پلاستیکی رایج می‌توانند دوام مورد نیاز برای کاربردهای خاص را فراهم کنند. به عنوان مثال، پلی پروپیلن (PP) در ضربه گیرهای قالب گیری تزریقی استفاده می شود زیرا ترکیبی از مقاومت عالی در برابر رطوبت و نور خورشید با مقاومت خوب در برابر خستگی است. پلی کربنات (PC) در چراغ‌های جلوی خودرو استفاده می‌شود، زیرا در درجه‌هایی با انتقال نور 80 تا 90 درصد وجود دارد. بعلاوه، کامپیوتر خصوصیات خود را در محدوده دمایی وسیعی حفظ می کند. اکریلیک (PMMA) به دلیل شفافیت نوری، استحکام و مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش (UV) در روشنایی خودروها نیز استفاده می شود.

نایلون یک ترموپلاستیک قالب‌گیری تزریقی است که در درجه‌های شیشه‌ای با مقاومت در برابر سایش، استحکام، استحکام، چقرمگی و پایداری ابعادی بالا عرضه می‌شود. اکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS) هم سخت و هم براق است که آن را به انتخاب خوبی برای قطعات قالب‌گیری تزریقی مانند روکش چرخ‌های پلاستیکی تبدیل می‌کند. سیلیکون یک الاستومری است که در مقابل پیری حرارتی مقاومت می‌کند و در طول زمان به دلیل قرار گرفتن در معرض حرارت زیاد، خواص فیزیکی را کاهش می‌دهد. TPE قالب‌گیری تزریقی به اندازه‌ای بادوام است که بتواند عناصر بیرونی را تحمل کند، اما این تنها مزیت برای کاربردهای خودرو نیست.

آئودی از قطعات ساخته شده از ضایعات پلاستیکی مخلوط خودرو استفاده می کند. تصویر: CompositesWorld

بازیافت مواد

برخلاف لاستیک EPDM، یک ماده سنتی برای آب بندی درب و پنجره خودرو، TPE ها به دلیل خواص ترموپلاستیک قابل بازیافت هستند. این یک ملاحظات مهم برای OEM های خودرو و تامین کنندگان قطعات پلاستیکی است که به دنبال طرح های پایداری زیست محیطی هستند. لاستیک سیلیکونی را نیز می توان بازیافت کرد، اما این الاستومر مصنوعی با هر بار استفاده تخریب می شود. در مقابل، مواد کاملاً ترموپلاستیک مانند پلی پروپیلن قالب‌گیری شده، پلی کربنات، ABS، اکریلیک و نایلون را می‌توان بازیافت و سپس دوباره قالب‌گیری تزریقی کرد. زباله های پلاستیکی مخلوط را می توان در خودروها نیز استفاده کرد.
گواهینامه IATF 16949

بسته به نیاز پروژه، یک طراح قطعه ممکن است به خدمات یک شرکت قالب‌گیری تزریق پلاستیک خودرو که دارای گواهینامه ITAF 16949:2016 است نیاز داشته باشد. این گواهینامه صنعت که توسط کارگروه بین المللی خودرو (IATF) توسعه یافته است، الزامات یک سیستم مدیریت کیفیت (QMS) را که شامل بهبود مستمر، پیشگیری از نقص و مدیریت زنجیره تامین است را ایجاد می کند. ITAF 16949 بر اساس ISO 9001 است، اما انطباق با ITAF 16949 فراتر از الزامات QMS است که برای ISO 9001:2015 لازم است، گواهینامه ای که توسط بسیاری از شرکت های قالب گیری تزریقی ارائه می شود.
سطوح کلاس A

از قالب گیری تزریقی خودرو می توان برای تولید قطعات پلاستیکی با سطوح کلاس A استفاده کرد. به طور معمول، این سطح از کیفیت سطح به صورت بصری توسط جریان و صاف بودن بازتاب ها، نورها و سایه ها ارزیابی می شود. سطوح کلاس A نیز بدون خط و خش و عیب قابل توجه هستند. قطعات خودروهای خارجی با سطوح کلاس A شامل ضربه گیرها، پانل های بدنه و تزئینات بدنه بیرونی و مهر و موم ستون ها هستند. اجزای داخلی با سطوح کلاس A شامل پانل های ابزار، کنسول های مرکزی، و داشبورد و همچنین مکانیسم های قفل بسته و ضربه گیرهای تثبیت کننده است.

از آنجایی که خودروهای الکتریکی قیمت بیشتری نسبت به خودروهای بنزینی یا دیزلی خود دارند، برخی از OEM های خودرویی خودروهای برقی را به عنوان خریدهای ممتازی می دانند که به سطوح کلاس A بیشتری نیاز دارند. در نتیجه، طراحان باید توجه زیادی به خطوط جداکننده داشته باشند - ناحیه ای که دو نیمه قالب تزریق (هسته و حفره) برای آزاد کردن قطعه از هم جدا می شوند. اگر خط جدایی در ناحیه ای به شدت قابل مشاهده باشد، ممکن است به دلیل فرار پلاستیک مذاب، نقص قالب تزریقی به نام فلاش رخ دهد. یک قالب تزریق می تواند با در نظر گرفتن جریان مواد و نقاط تزریق در هنگام طراحی قالب تزریق خودرو، خطر فلاش را به حداقل برساند.  
قالب‌گیری تزریقی خودرو می‌تواند سطوح براق و بافت‌دار تولید کند.

قالب‌گیری تزریقی خودرو می‌تواند سطوح براق و بافت‌دار تولید کند.
فینیش های براق بالا و بافت سطح

برخی از قطعات خودروهای قالب‌گیری تزریقی، مانند روکش‌های پلاستیکی وسایل روشنایی داخلی، به روکش‌های براق بالا نیاز دارند. در پایان فرآیند ساخت ابزار، یک سازنده قالب یک سطح قالب گیری تزریقی مناسب را روی قالب اعمال می کند. سپس در طی فرآیند قالب گیری، این پرداخت از ابزار به سطوح قطعات قالب گیری منتقل می شود. دو انجمن صنفی، انجمن صنعت پلاستیک (SPI) و انجمن مهندسان آلمانی (VDI)، پوشش های براق بالا مورد استفاده در صنعت خودرو را تعریف می کنند. به ویژه در آمریکای شمالی، استانداردهای SPI A-1، A-2 و A-3 برای پرداخت های براق بالا استفاده می شود.  

قطعات قالب‌گیری شده با تزریق پلاستیک می‌توانند به جای پرداخت صیقلی، بافتی داشته باشند. صدها گزینه بافت وجود دارد، اما SPI و VDI دو سیستم اصلی مورد استفاده در صنعت هستند. علاوه بر بافت‌های سبک، متوسط ​​و سنگین، گزینه‌های دیگر شامل دانه‌های شبیه‌سازی شده از چوب یا چرم و تخته شطرنجی و الگوهای الماس است. برای طراحان، مهم است که زاویه کشش سنگین تری را روی قطعات بافتی اعمال کنند تا بتوانند به راحتی و بدون علائم کشش از قالب خارج شوند. معمولاً 2 درجه پیش نویس استفاده می شود.

ROI در قالب گیری تزریقی

در قالب گیری تزریقی خودرو، بازگشت سرمایه (ROI) در مورد هزینه ابزار نسبت به تعداد قطعات تولید شده است. اگرچه بسیاری از طراحان قطعات، قالب‌گیری تزریقی پلاستیک را با قالب‌های فولادی سخت شده برای تولید در حجم بالا مرتبط می‌کنند، اما می‌توان نمونه اولیه و ابزارهای کم‌حجم را از آلومینیوم، فولادهای نرم‌تر یا فولادهای نیمه سخت‌شده ماشین‌کاری کرد. آلومینیوم کم‌هزینه‌ترین فلزات ارزان‌قیمت است، اما آلومینیوم نمی‌تواند با سطوح تحمل قالب‌های فولادی مطابقت داشته باشد. بعلاوه، اگر از نایلون پر از شیشه استفاده شود یا نگهداری ابزار نادیده گرفته شود، قالب‌های آلومینیومی ممکن است زودرس فرسوده شوند.

برای قالب‌گیری تزریقی نمونه اولیه ، کیفیت قطعه مهم‌تر از عمر ابزار است، به‌ویژه برای بازرسی‌های اولین مقاله (FAI). زمان چرخه نیز اهمیت کمتری دارد، حداقل برای طراحانی که به حجم کمتری از قطعات پیش تولید نیاز دارند. با این حال، می توان با استفاده از قالب های ساخته شده از فولادهای نرم تر یا فولادهای نیمه سخت که در کمتر از دو هفته آماده می شوند، تولید قطعات را تسریع کرد. طراحانی که نگران ROI در قالب‌گیری تزریقی هستند، می‌توانند از قالب‌های اصلی واحد یا قالب‌های MUD که از یک قاب استاندارد و صفحات قابل تعویض تشکیل شده‌اند، استفاده کنند. قالب های MUD به زمان ماشینکاری کمتری نیاز دارند و برای حجم های کمتر مقرون به صرفه هستند.

فیکتیو به طراحان خودرو امکان انتخاب مواد قالب را می دهد.  

قالب سازی خودرو را از Fictive انتخاب کنید

بسیاری از تامین کنندگان قالب تزریق خودرو وجود دارد، اما طراحان قطعات به تخصص طراحی و ساخت نیاز دارند تا ایده های خود را به واقعیت تبدیل کنند. Fictiv کمک متخصص DFM را همراه با پاسخ ما به درخواست شما برای نقل قول ارائه می دهد. به علاوه، ما با یک شبکه جهانی شرکای تولیدی که به دقت بررسی شده است، از جمله گزینه هایی برای تولید محلی کار می کنیم. در زمانی که مدیریت زنجیره تامین بیش از هر زمان دیگری اهمیت دارد، آیا زمان آن نرسیده است که خطر عیوب قالب‌گیری تزریقی را کاهش دهیم و در عین حال قطعات را سریع‌تر دریافت کنیم؟ اگر برای برداشتن مرحله بعدی آماده هستید، یک حساب کاربری رایگان در Fictiv ایجاد کنید و درخواست قیمت دهید .