ואקום פורמינג בישראל: חומרים, תבניות ותכן לייצור – מדריך הנדסי ליישום תעשייתי

במאמר הקודם סקרנו את העקרונות ההנדסיים והפיזיקליים של ואקום פורמינג. כעת נצלול ליישום המעשי.

תקציר מנהלים

חלק זה ממיר את הידע התאורטי של ואקום פורמינג לכללי החלטה תעשייתיים: כיצד לבחור חומר יריעה, סוג תבנית ושיטת עבודה, ואיך לתכנן מוצר כך שיהיה יציב, אסתטי ויעמוד ביעדי עלות וזמן. המגבלה המרכזית בתהליך היא חלוקת עובי לא אחידה; היריעה נמתחת באופן דיפרנציאלי, ולכן ניהול התכן והעובי הוא מנוף לרווחיות ולא רק נושא של בקרת איכות.

התהליך משגשג במיוחד כאשר נדרשת מעטפת גדולה, סדרות קצרות עד בינוניות, או גישור מהיר בין אב טיפוס לייצור כמותי. הבנה של הצד הקוסמטי מול הצד הפונקציונלי מאפשרת הגעה לייצור מהיר תוך שמירה על עלות כלי נמוכה יחסית.

1. בחירת חומרי גלם לפי חלון עיבוד ודרישות שימוש

כמעט כל תרמופלסט ניתן לעיבוד בוואקום פורמינג, אך הבחירה מוכרעת לפי חלון העיבוד התרמי, חוזק הנתך ודרישות השימוש:

• ABS: החומר הנפוץ ביותר לזיוודים ומעטפות. הוא משלב קשיחות עם יכולת עיבוד מצוינת. הסיכון המרכזי בעבודה עם ABS הוא ספיגת לחות; ללא ייבוש מקדים בתנור, עלולות להיווצר בועות (בליסטרים) בזמן החימום.

• פוליקרבונט (PC): מיועד ליישומים הדורשים עמידות מכנית קיצונית ושקיפות. בדומה ל-ABS, הוא היגרוסקופי מאוד ומחייב פרוטוקול ייבוש קפדני לפני העיבוד.

• PETG: בחירה מובילה לאריזות שקופות וציוד רפואי. הוא קל לעיבוד, בעל חלון עבודה רחב ומתאים לתהליכי סטריליזציה (קרינה או אתילן אוקסיד) ללא שינוי צבע.

• פוליפרופילן (PP): מאתגר יותר לעיבוד בשל "חוזק נתך" נמוך ונטייה לצניחה (Sagging) בחימום. דורש בקרת טמפרטורה הדוקה וטיפול מקדים (כמו פלזמה או קורונה) אם נדרשת הדבקה או צביעה.

• חומרים מוליכים (ESD): בשימוש בתעשיית האלקטרוניקה למניעת פריקה סטטית. אלו יריעות הכוללות תוספי פחמן או ציפויים מיוחדים להגנה על רכיבים רגישים.

2. שליטה בפיזור עובי: טכניקות מתקדמות

עובי הדופן הסופי נגזר מהמתיחה, ולכן הוא אינו אחיד. כדי לשפר את חלוקת החומר, משתמשים בעזרים טכניים:

• פרה-מתיחה בבועה (Pre-stretch): ניפוח היריעה לבועה לפני המגע עם התבנית מאפשר מתיחה ראשונית אחידה ומונע דיקוק חריג בפינות של תבנית זכר.

• Plug Assist: בוכנה מכנית הדוחפת את החומר לתוך תבנית נקבה עמוקה. היא מונעת מהחומר להתקרר במגע מוקדם עם דפנות התבנית ומבטיחה עובי דופן תקין בתחתית החלק.

• תבנית זכר מול נקבה: תבנית זכר (החומר נמתח מעליה) מבטיחה דיוק במידות הפנימיות. תבנית נקבה (החומר נשאב לתוכה) מבטיחה דיוק במידות החיצוניות וגימור פני שטח חיצוני איכותי יותר.

3. תבניות וכלי ייצור: מאבות טיפוס לייצור סדרתי

התבנית היא הלב של בקרת התהליך. בחירת החומר לתבנית תלויה בנפח הייצור המתוכנן:

1. תבניות זמניות (עץ/גבס/אפוקסי): מתאימות לניסויים, אבות טיפוס או סדרות של עשרות יחידות בלבד בשל בלאי מהיר והולכת חום נמוכה.

2. תבניות מתכת (אלומיניום): הסטנדרט לייצור סדרתי. אלומיניום מספק הולכת חום מצוינת המאפשרת קירור מהיר ואחיד, מה שמקצר את זמן המחזור ומשפר את הטולרנסים.

3. תבניות נקבוביות (Porous Aluminum): טכנולוגיה מתקדמת המאפשרת יניקה דרך כל שטח התבנית ללא צורך בחורי אוורור גלויים, מה שמבטיח פני שטח מושלמים ללא סימני "נקודות".

4. תבניות מודפסות (Rapid Tooling): שימוש בהדפסת תלת-ממד לייצור תבניות מאפשר סבבי למידה מהירים תוך ימים ספורים לפני שמשקיעים בתבנית אלומיניום יקרה.

4. DFM פרקטי: כללי תכנון לקיצור סבבי פיתוח

כדי להבטיח ייצור חלק, יש להקפיד על הכללים הבאים בשלב התכנון:

• זוויות חליצה (Draft): מינימום 1.5-2 מעלות לתבנית נקבה, ו-4-6 מעלות לתבנית זכר (כיוון שהחומר מתכווץ על התבנית).

• רדיוסים: יש להימנע מפינות חדות שיוצרות ריכוז מאמצים ודיקוק. ככל שהחלק עמוק יותר, הרדיוסים צריכים להיות גדולים יותר.

• Undercuts: דורשים חלקים נעים בתבנית, מה שמעלה את עלותה. מומלץ להימנע מהם או למקם אותם הרחק מהפינות.

• טרימינג (גימור): יש להחליט מראש מה ייחתך בשטנץ (זול ומהיר) ומה דורש כרסומת CNC בעלת 5 צירים לקבלת דיוק גבוה.

שאלות DFM שחוסכות זמן מול המפעל:

• מהו הצד הקוסמטי ומהו צד התבנית?

• מהו יחס המשיכה (עומק מול רוחב) והאם נדרש Plug Assist?

• האם נדרש ייבוש מקדים לחומר?

• מהו יעד הטולרנס הריאלי לפני ואחרי חיתוך CNC?

רוצים לדעת מתי השיטה הופכת למשתלמת כלכלית ואיך פותרים כשלי איכות? המשיכו לחלק ג': כלכלה, בקרת איכות וקיימות

למידע על שירותי הייצור שלנו, היכנסו לדף קטגוריית ואקום פורמינג