การออกแบบผลิตภัณฑ์พลาสติก plastic product design ตอน 1

เพื่อให้การออกแบบผลิตภัณฑ์หรือชิ้นส่วนด้วยพลาสติก ออกมาอย่างถูกต้อง มีคุณภาพ ตรงกับความต้องการ ไม่เสียเวลา และค่าใช้จ่ายที่เกินความจำเป็น ก่อนที่จะเริ่มทำการออกแบบ จำเป็นอย่างมากที่ข้อมูลทั้งหลายต้องถูกรวบรวมจากหลายๆ ฝ่าย เช่น conceptaul desgin หรือ สไตล์ลิสต์, design engineer วิศวกรออกแบบ, ฝ่ายจัดหาวัสดุ, ฝ่ายผลิต ทั้งผลิตแม่พิมพ์ และฝ่าย production รวมไปถึงฝ่ายอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง ยิ่งข้อมูลมีมาก และถูกต้องเท่าไหร่ ผลิตภัณฑ์ของเราก็ยิ่งมีความเป็นไปได้ ที่จะประสบความสำเร็จในตลาดมากเท่านั้น

เมื่อได้ข้อมูลมาแล้ว ผู้ออกแบบต้องทำการพิจารณาและออกแบบเพื่อให้ผลิตภัญฑ์สามารถใช้งานตามที่ต้องการ (function) มีรูปร่างลักษณะรวมไปถึงขนาดถูกต้อง (appearance) นอกจากนี้ยังต้องคิดเกี่ยวกับ ขั้นตอนการผลิต (manufacturing process) การเลือกใช้วัสดุ (material selection) เพื่อให้การผลิตนั้นง่ายที่สุด ที่จะทำได้

การกำหนดความต้องการสำหรับการออกแบบผลิตภัณฑ์พลาสติก

ในการการออกแบบผลิตภัณฑ์พลาสติกมีสิ่งที่ต้องพิจารณาและคำนึงถึงหลายอย่าง ก่อนที่จะทำการ กำหนดรูปแบบการผลิต รวมไปถึงการเลือกวัสดุ เช่น รูปแบบการใช้งานตัวผลิตภัณฑ์มีการรับโหลดอะไรบ้าง สภาวะแวดล้อมในการใช้งานเช่น อุณหภูมิ แสง เพราะปัจจัยเหล่านี้มีผลต่อพลาสติก ปัจจัยด้านล่างทั้งหมดคือปัจจัยที่ต้องพิจารณาสำหรับการออกแบบผลิตภัณฑ์พลาสติก

การรับโหลด (Mechanical Loading)

ทุกๆ โหลดที่จะเกิดขึ้นกับตัวผลิตภัณฑ์จะต้องถูกนำมาคำนวณ ทั้งโหลดแบบระยะสั้น short-term static loads การกระแทก impacts การสั่น vibrational รวมไปถึงโหลดที่มาแบบเป็นรอบๆ หรือ cyclic loads ซึ่งมีผลต่อความเสียหายของผลิตภัณฑ์ (fatigue) นอกจากนี้ยังมีโหลดแบบระยะยาว long-term ซึ่งมีผลต่อความเสียหายของผลิตภัณฑ์ (creep หรือ stress)

อุณหภูมิ (Temperature)

หลายๆ คุณสมบัติของพลาสติก เช่น impact strength, modulus, tensile strength และ creep resistance นั้น ขึ้นกับอุณหภูมิ ดังนั้นจำเป็นที่จะต้องพิจารณา อุณหภูมิที่จะเกิดขึ้นทั้งหมดกับตัวผลิตภัณฑ์ และอุณหภูมิในขั้นตอนการผลิต รวมไปถึงการขนส่ง

การสัมผัสกับสารเคมี (Chemical Exposure)

พิจารณาถึงสารเคมีที่น่าจะเกิดขึ้น ทั้งกับการใช้งานของผู้ใช้งานผลิตภัณฑ์ และในขั้นตอนการผลิต โดยเฉพาะขั้นตอนการผลิตที่ตัวผลิตภัณฑ์จะสัมผัสกับสารเคมีมากมาย เช่น mold releases, cutting oils, de-greasers, lubricants, cleaning solvents, printing dyes, paints, adhesives, cooking greases และ automotive fluids เพื่อให้แน่ใจว่าพลาสติกที่เลือกนั้นสามารถทนทานสารเคมีทั้งหมดได้

คุณสมบัติทางไฟฟ้า (Electrical Performance)

พิจารณาทั้งคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ต้องการและคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่เกิดตามธรรมชาติ รวมไปถึง EMI และ UL ที่ตัวผลิตภัณฑ์ เพื่อให้แน่ใจว่าพลาสติกที่เลือกนั้น มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่เพียงพอ

การทนทานต่อสภาพอากาศ (Weather Resistance)

อุณหภูมิ ความชื้น UV และระยะเวลาที่ต้องอยู่ภายใต้แสงแดด ล้วนมีผลกับคุณสมบัติของพลาสติก รวมไปถึงคุณสมบัติทางกายภาพของพลาสติกด้วย สภาวะภายใต้การใช้งานผลิตภัณฑ์ของผู้ใช้ เป็นตัวกำหนดการทนทานต่อสภาพอากาศ เช่น กรอบของกระจกรถยนต์ที่จะต้องอยู่กลางแจ้งอย่างต่อเนื่อง ภายใต้ทุกสภาวะของอากาศ และยังต้องทนกับความร้อนจากแสงแดด พื้นผิวของผลิตภัณฑ์ต้องสามารถทนได้ภายใต้สภาวะใช้งานจริง

รังสี (Radiation)

ไม่ว่าจะเป็นแสงจากหลอดฟลูออเรสเซ็นต์ โคมไฟแบบ high-intensity หรือ gamma sterilization units ต่างก็ปล่อยรังสีออกมา ซึ่งสามารถทำให้พื้นผิวของพลาสติกกลายเป็นสีเหลือง หรือแม้แต่ทำลายผิวของพลาสติก ถ้าผลิตภัณฑ์ต้องอยู่ภายใต้รังสีควรจะมีการทำสี หรือใช้วัสดุที่ทนต่อ UV

ลักษณะภายนอก (Appearance)

ลักษณะผิวภายนอกที่ต้องการสำหรับผลิตภัณฑ์ มักจะสร้างปัญหาให้กับตัววัสดุและการออกแบบเสมอ เช่น ผลิตภัณฑ์ที่โปร่งแสง ทำให้การเลือกใช้วัสดุแคบลง และยิ่งยากขึ้นไปอีกถ้าเป็นผลิตภัณฑ์แบบใส สำหรับสีของผลิตภัณฑ์ก็เป็นอีกปัญหาของการออกแบบ เพราะผลิตภัณฑ์พลาสติกมักจะต้อง ผลิตให้มีสีเหมือนกับผลิตภัณฑ์อื่นเวลาประกอบเข้าด้วยกัน หรือบางกรณีก็ต้องการให้ผลิตภัณฑ์พลาสติกเปลี่ยนสภาพหรือผุกร่อนไปพร้อมๆ กับผลิตภัณฑ์ชิ้นอื่นๆ ที่ประกอบกันอยู่ สำหรับพลาสติกถ้าต้องทำที่สีเฉพาะจะแพงกว่าสีมาตรฐานมาก โดยเฉพาะสำหรับการผลิตปริมาณน้อย เพื่อให้ได้สีและรูปแบบอย่างที่ต้องการ บางผลิตภัณฑ์ต้องใช้การเพ้นต์หรือวิธีการ in-mold แล้วแต่ความต้องการ เช่น ผลิตภัณฑ์ที่ต้องการผิวสำเร็จแบบเมทาลิค อาจทำได้ทั้งวิธีเพ้นต์ in-mold หรือ vacuum metallization ถ้าผลิตภัณฑ์ที่ต้องการผิวสำเร็จแบบ high-gloss ไปจนถึง heavy-matte ทำได้โดยการทำ photoetching ที่ผิวของแม่พิมพ์ตามรูปแบบที่ต้องการ บางครั้งตัวผลิตภัณฑ์อาจต้องการ รูปร่าง look หรือ feel ตามแบบ และจะยิ่งต้องควบคุมทั้งรูปร่าง look หรือ feel เป็นอย่างมากถ้าต้องไปประกอบกับผลิตภัณฑ์อื่น ไม่ว่าจะเป็นผิวแบบ cosmetic และ non-cosmetic ความต้องการเหล่านี้อาจมีผลกับ gate, runner รวมไปถึงตำแหน่งของ ejector pin บางผลิตภัณฑ์อาจต้องการให้มี โลโก้ คำเตือน หรือ ลาเบล บนพื้นผิว บางกรณีอาจสามารถโมล์ด โดยตรงลงไปที่ผิวของผลิตภัณฑ์ได้เลย แต่บางทีอาจต้องใช้ขั้นตอนการทำผิวหลังจากโมล์ดแล้ว

วันนี้ได้พูดถึงสิ่งที่ต้องพิจารณาและคำนึงถึง ในการการออกแบบผลิตภัณฑ์พลาสติกไปแล้ว 7 ข้อ คือ การรับโหลด (Mechanical Loading), อุณหภูมิ (Temperature), การสัมผัสกับสารเคมี (Chemical Exposure), คุณสมบัติทางไฟฟ้า (Electrical Performance), การทนทานต่อสภาพอากาศ (Weather Resistance), รังสี (Radiation), ลักษณะภายนอก (Appearance)

บทความต่อไป (การออกแบบผลิตภัณฑ์พลาสติก plastic product design ตอน 2) จะพูดถึง สิ่งที่ต้องพิจารณาและคำนึงถึง ในการการออกแบบผลิตภัณฑ์พลาสติกไปอีก 7 ข้อ คือ Agency Approvals, อายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ (Life Expectancy), ขนาดและความคลาดเคลื่อน (Dimensional Tolerances), วิธีการผลิต (Processing), ปริมาณในการผลิต (Production Quantities), ราคา (Cost Constraints), การประกอบ (Assembly)

10 comments