การเลือกขบวนการสำหรับผลิตชิ้นส่วนพลาสติก ตอน 1

การออกแบบหรือผลิตสินค้า หรือ ผลิตภัณฑ์ใหม่นั้น เราคงหนีไม่พ้นการพิจารณาเลือกวัสดุ (material selection) และการพิจารณาเลือกขบวนการผลิตที่เหมาะสมกับสินค้า หรือ ผลิตภัณฑ์ ที่เราจะผลิต วันนี้เราลองมาพิจารณากันค่ะ สำหรับการเลือกขบวนการสำหรับผลิตชิ้นส่วนพลาสติก (selecting plastic processing หรือ manufacturing selection)

ก่อนจะเริ่มออกแบบอะไรซักอย่าง แน่นอนว่าเราต้องหาข้อมูล และตอบคำถามหลายๆ คำถามเช่น

  • เรากำลังจะผลิตอะไร
  • เราจะผลิตอย่างไร หรือผลิตด้วยขบวนการอะไร
  • วัสดุที่ควรจะใช้คืออะไร
  • อะไรคือสิ่งที่เราต้องการจากวัสดุ เช่น ความแข็งแรง ความยืดหยุ่น ความเหนียว การทนทานต่อสารเคมี การทนทานต่อสภาพอากาศ หรือ อื่น (strength, stiffness, toughness, chemical exposure, etc)
  • อะไรคือวัสดุที่เหมาะสม
  • อะไรคือปัจจัยหลักในการตัดสินใจเลือกวัสดุ ราคา, คุณภาพ (ตามฟังก์ชั้นการใช้งาน) หรือ ผิวสัมผัสของตัวผลิตภัณฑ์
  • และคำถามอื่นๆ ที่จำเป็นหรือเกี่ยวข้องกับผลิตภัณฑ์ที่เราจะผลิต

นอกจากคำถามข้างต้น ยังมีคำถามที่เกี่ยวข้องกับส่วนที่สำคัญมากนั้นคือ การเลือกขบวนการผลิตที่เหมาะสม กับผลิตภัณฑ์ที่เราจะผลิต เช่น คำถามต่างๆ ดังต่อไปนี้

  • เราจะผลิตสินค้านี้ได้อย่างไร
  • สินค้าที่เรากำลังจะผลิตเป็นชิ้นส่วนประเภทไหน
  • ขนาด ความยุ่งยาก หรือความคลาดเคลื่อนที่ต้องการคืออะไร
  • คุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่ต้องการคืออะไร
  • โหลดหรือแรงที่กระทำต่อชิ้นส่วนมีมั้ย ต้องทนไฟฟ้า หรือ สภาพแวดล้อม หรือไม่
  • สีที่ต้องการ ความสวยงามของผิวภายนอกคืออะไร
  • เราต้องการจะผลิตจำนวนเท่าไหร่
  • ต้องการจะผลิตออกขายเมื่อไหร่
  • เราวางแผนที่จะผลิตหรือขายผลิตภัณฑ์ได้เท่าไหร่ต่อเดือน (ระยะสั้น ระยะยาว)
  • ต้นทุนสำหรับผลิตภัณฑ์นี้เท่าไหร่

เมื่อหาคำตอบให้คำถามเหล่านี้ได้ เราก็จะสามารถเลือกขบวนการผลิตที่เหมาะสมกับผลิตภัณฑ์ที่เราจะผลิตได้ ตารางด้านล่างคือข้อมูลคร่าวๆ ของแต่ละขบวนการผลิตสำหรับชิ้นส่วนพลาสติก เพื่อเป็นแนวทางสำหรับเลือกขบวนการผลิตที่เหมาะสม

thermoforming-vs-injection-molding 2

ขบวนการ เงินลงทุนเกี่ยวกับอุปกรณ์ รูปแบบของขบวนการผลิต วัตถุประสงค์ของขบวนการผลิต
Compression moulding ต่ำ ใช้พลาสติกชนิด Thermosetting ลงในแม่พิมพ์แล้วทำการปิดแม่พิมพ์โดยใช้ความดันสูงพร้อมกับให้ความร้อนทำให้พลาสติกหลอมละลายเข้าแทรกยังโพรงของแม่พิมพ์ จากนั้นหล่อเย็นให้พลาสติกแข็งตัวจึงปลดชิ้นงานออก ผลิตชิ้นงานต้นแบบ ผลิตชิ้นงานเป็นจำนวนน้อย ใช้เวลาในการผลิตนาน
Vacuum forming ปานกลาง นำพลาสติกแผ่นบางมาอบให้ความร้อน จากนั้นจะใช้สุญญากาศดูดแผ่นพลาสติกให้ยุบลงมาจนมีรูปร่างตามแม่พิมพ์ ผลิตชิ้นส่วนที่บางได้ดี
Injection moulding สูง ใช้เม็ดพลาสติกป้อนเข้าที่เครื่องฉีด เครื่องฉีดจะทำหน้าที่หลอมละลายเม็ดพลาสติกและฉีดพลาสติกเหลวเข้าสู่แม่พิมพ์ คงความดันและอัดพลาสติกเหลวเข้าเต็มแม่พิมพ์และชิ้นงานจะถูกหล่อเย็นด้วยขณะฉีด เพื่อให้ได้ชิ้นงานรูปร่างตามแม่พิมพ์แล้วจึงเปิดแม่พิมพ์เพื่อทำการปลดชิ้นงานออกจากแม่พิมพ์ ผลิตชิ้นงานที่มีความคลาดเคลื่อนที่ละเอียด ชิ้นงานมีรูปร่างซับซ้อน และมีหลายลักษณะงาน
Extrusion ปานกลาง อัดและหลอมละลายพลาสติก จากนั้นจะถูกฉีดไปยังเครื่องมือสร้างรูปทรง (หัวฉีด) ต่างๆแล้วแต่ลักษณะงาน ผลิตชิ้นงานต่างๆ ทั้งกลวงและตัน แบบยาวต่อเนื่อง
Injection blow moulding ปานกลาง ทำให้พลาสติกเป็นสายท่อหรือหลอดแก้ว (Parison) แล้วใช้ลมเป่าให้เกิดรูปร่างตามแม่พิมพ์ แล้วจึงทำการปลดชิ้นงาน ผลิตชิ้นงานที่มีลักษณะกลวง ได้ในหลากหลายรูปร่าง
Rotational moulding ปานกลาง เติมพลาสติกเหลวเข้าไปในแม่พิมพ์ที่จะหมุนใน 2 ทิศทางในเตาอบ ให้พลาสติกไหลตามผิวแม่พิมพ์ เพื่อสร้างรูปร่างของชิ้นงานที่ต้องการ ผลิตชิ้นงานขนาดใหญ่ ที่กลวง เช่นพวก container ขนาดใหญ่ แทงค์น้ำ
ขบวนการ วัสดุ ข้อดีของขบวนการผลิต ข้อเสียของขบวนการผลิต
Compression moulding Thermosetting บางชนิด สามารถผลิตชิ้นงานได้หลายขนาด ในหลายรูปแบบ ต้นทุนต่ำ ควบคุมคุณภาพของชิ้นส่วนได้ยาก และมีปัญหาของครีบ
Vacuum forming Amorphous Thermoplastic และ บางประเภทของ Partial crystalline Thermoplastics โครงสร้างของแม่พิมพ์ มีได้หลายรุปแบบ ผลิตได้เฉพาะชิ้นส่วนที่ตื้น หรือมีความลึกได้ไม่มาก และรูปร่างทีผลิตได้จำกัด
Injection moulding Thermoplastic เกือบทุกชนิด และ Thermosetting บางชนิด ผลิตได้เร็ว ชิ้นส่วนสามารถมีรายละเอียดได้มาก และหลากหลายขนาด ต้นทุนสูง ชิ้นส่วนจะแข็งแรงน้อยกว่า ชิ้นส่วนที่ผลิตจากขั้นตอนอื่น
Extrusion Thermoplastic เกือบทุกชนิด ผลิตได้เร็ว และต้นทุนต่ำ รูปร่างทีผลิตได้จำกัด
Injection blow moulding Thermoplastic บางชนิด ผลิตได้เร็ว และต้นทุนต่ำ ชิ้นส่วนจะแข็งแรงน้อยกว่า ชิ้นส่วนที่ผลิตจากขั้นตอนอื่น และรูปร่างทีผลิตได้จำกัด
Rotational moulding Thermoplastic บางชนิด (ส่วนมากเป็น Partial crystalline Thermoplastics) ชิ้นงานที่ได้มีความแข็งแรงมาก และต้นทุนต้ำ ความคลาดเคลื่อนของชิ้นงานกว้าง และเป็นขั้นตอนที่ผลิตได้ช้า

สำหรับการเปรียบเทียบในเรื่องของ รายละเอียดของการผลิตและชิ้นส่วนได้ที่ การเลือกขบวนการสำหรับผลิตชิ้นส่วนพลาสติก ตอน 2 (จบ)