การออกแบบเพื่อการผลิตและการประกอบ DFM และ DFA ตอน 4 (จบ)

จากที่เคยเขียนไปแล้วถึงหลักการของ Design for manufacturing (DFM) และ Design for assembly (DFA) เพื่อวัตถุประสงค์สำหรับการลดขั้นตอน เวลา และลดต้นทุนการผลิต โดยที่ยังคงคุณภาพของชิ้นงานไว้เหมือนเดิม รวมไปถึงหลักการของ DFM ทั้ง 14 แนวทาง (การออกแบบเพื่อการผลิตและการประกอบ DFM และ DFA ตอน 1การออกแบบเพื่อการผลิตและการประกอบ DFM และ DFA ตอน 2) และเขียนเกี่ยวกับ ข้อแนะนำของชิ้นส่วนที่ออกแบบ สำหรับผลิตด้วยวิธีการฉีด หรือ Injection Molding (การออกแบบเพื่อการผลิตและการประกอบ DFM และ DFA ตอน 3) ไปแล้ว วันนี้จะมาพูดถึง ข้อแนะนำของชิ้นส่วนที่ออกแบบ สำหรับผลิตด้วย วิธีการฉีด แบบ Rotational Molding, สำหรับผลิตด้วยแผ่นคลี่ หรือ Sheet-metal Forming, และ สำหรับผลิตด้วยวิธีการหล่อ หรือ Casting

ข้อแนะนำของชิ้นส่วนที่ออกแบบ สำหรับผลิตด้วยวิธีการฉีด แบบ Rotational Molding

วิธีการฉีด แบบ Rotational Molding ประกอบไปด้วย 6 ขั้นตอน

  • กำหนดปริมาณใช้งานของพลาสติก powder หรือ liquid (ประมาณครึ่งหนึ่งของแม่พิมพ์)
  • ปิดโมล์ด
  • โมล์ดจะทำการหมุนรอบแกนของเครื่องจักร
  • พลาสติกจะหลอมเหลวและเคลือบผิวด้านในของแม่พิพม์
  • โมล์ดจะหมุนจาก Oven ไปที่ Cooled
  • จากนั้นก็สามารถนำชิ้นส่วนออกจากโมล์ดได้

ประเภทของ Rotational Molding

  • Vertical wheel machine
  • Turret machine
  • Shuttle machine
  • Rock and roll machine

Rotational Molding Machines 01

ข้อดีของ Rotational Molding

  • ราคาของโมล์ดไม่แพง
  • ราคาของเครื่องจักร หรือ Rotational molding machines ไม่แพง เมื่อเทียบกับการฉีดรูปแบบอื่น
  • สามารถขึ้นรูปชิ้นงานที่ไม่เหมือนกันได้ ในเวลาเดียวกัน
  • สามารถขึ้นรูปชิ้นงานกลวงขนาดใหญ่ได้
  • ชิ้นงานที่ผลิตได้จะไม่มี stress
  • เกิดของเสียหรือ scrap น้อยในขั้นตอนการผลิต

ข้อจำกัดของ Rotational Molding

  • สร้างชิ้นส่วนที่มีค่าความคลาดเคลื่อนหรือ tolerance ที่แคบไม่ได้
  • พื้นผิวที่เรียบ ที่มีขนาดใหญ่ จะทำได้ยาก
  • Cycles ของการขึ้นรูปนาน ประมาณ 10-12 นาที

วัสดุหรือ Materials ของขบวนการ Rotational Molding

  • Polyethylene ใช้มากที่สุดสำหรับขบวนการนี้
  • Polycarbonate ใช้มากเพราะมีคุณสมบัติ ทนต่อความร้อน และแรงกระแทกได้ดี
  • Nylon ใช้มากเพราะมีคุณสมบัติทนต่อการเสียดสี ขัดสี สารเคมี และความล้าที่ดี รวมทั้งมีความเหนียว

ความหนาของชิ้นงาน หรือ Nominal wall thickness

  • Polycarbonate ความหนาของชิ้นงานอยู่ที่ 0.06 – 0.375 inches ความหนาที่เหมาะสมคือ 0.125 inch
  • Polyethylene ความหนาของชิ้นงานอยู่ที่ 0.125 – 0.25 inch หรืออาจถึง 1 inch ได้
  • Nylon ความหนาของชิ้นงานอยู่ที่ 0.06 – 0.75 inch

ตัวอย่างชิ้นงาน ของขบวนการ Rotational Molding

Rotational Molding Machines 02 Rotational Molding Machines 03

ข้อแนะนำของชิ้นส่วนที่ออกแบบ สำหรับผลิตด้วยแผ่นคลี่ หรือ Sheet-metal Forming

Sheet Metal Forming 01

  • W = 0.040” min สำหรับ วัสดุที่บางกว่า 0.047”
  • W1 >= ความหนาของวัสดุ
  • L = 5W (ความลึกมากสุด)
  • L1 = 5W (ความยาวมากสุด)

Sheet Metal Forming 02

  • h = 2 1/2 ของความหนาของวัสดุ (ความสูงต่ำสุด)

Sheet Metal Forming 03 Sheet Metal Forming 04 Sheet Metal Forming 05

ข้อแนะนำของชิ้นส่วนที่ออกแบบ สำหรับผลิตด้วยวิธีการหล่อ หรือ Casting

ปัจจัยสำคัญของชิ้นส่วนที่ผลิตด้วยการหล่อคือ ความหนา เพราะส่วนที่หนาจะเย็นตัวช้ากว่าส่วนอื่นๆ จะทำให้เกิด การหดตัวที่ผิดปกติ และเกิด defect ขึ้นกับชิ้นงาน เช่น voids หรือ cracks

DFM Design Guidelines - Casting 01

ความหนาน้อยสุดที่เหมาะสม สำหรับวัสดุแต่ละประเภท

DFM Design Guidelines - Casting 02

DFM Design Guidelines - Casting 03

ข้อแนะนำสำหรับการออกแบบ เพื่อรักษาความหนาของชิ้นงาน

DFM Design Guidelines - Casting 04

DFM Design Guidelines - Casting 05

รวมรวมจากบทวิจัยของ : Ken Youssefi, UC Berkeley