قالبگیری دمشی: کاهش زمان و بهبود کیفیت قطعات

بسپار/ ایران پلیمر در این مقاله، یک روش مهندسی همزمان (concurrent engineering) برای ساخت یک دمبل پلاستیکی استفاده شد، قطعه ای که در حوزه ورزشی (recreational) استفاده میشود. هدف از طراحی این قطعه، کاهش وزن کلی و بهبود توزیع ضخامت بود. شبیه سازی فرایند قالبگیری دمشی و آزمایشهای تجربی اولیه همزمان برای کمک به ساخت قطعه انجام گردید. هنگامیکه مدلسازی عددی قطعه انجام شد، بهبود فرایند تولید بر اساس تابع هدف موردنظر انجام شد، بهعنوان مثال، توزیع یکپارچه ضخامت قطعه و یا به حداقل رساندن وزن قطعه. بهینه سازی در دو مرحله متوالی انجام شد، بهینه سازی وزن و سپس ضخامت، با دستکاری سامانهای شرایط عملیاتی از جمله ابعاد روده (parison). شناخت روشهای مدلسازی فرایندی برای نمایش کاهش زمان ساخت قطعه با استفاده از رویکرد مبتنی بر مدل جدید مورد استفاده قرار گرفت. بر اساس نتایج بهدستآمده، مدت زمان برای چرخه ساخت قطعه میتواند حدود 60% کاهش یابد، درحالیکه ساعت کاری واقعی یک نفر با استفاده از این رویکرد مهندسی تقریبا 30% میتواند کاهش یابد.
مقدمه
فرایند قالبگیری دمشی-رانشی (اکستروژن) برای تولید قطعه های پلاستیکی توخالی، از جمله بطریها، ظروف، مخزن سوخت، محصولات ورزشی و … استفاده میگردد. فرایند شامل چهار مرحله است: رانشگری روده مذاب، یعنی یک استوانه توخالی از مذاب پلاستیک؛ بسته شدن (clamping) دو نیمه قالب اطراف روده؛ دمش هوا داخل قطعه بهمنظور انبساط آن تا کناره های (side) قالب و سرمایش قطعه قبل از پرانش (ejection). توسعه قطعه به صورت زمان لازم برای به نتیجه رسیدن طراحی قطعه و فرایند قالبگیری دمشی رانشگری در شرایط بهینه تعریف میشود. عملیات بهینه یا عملکرد قطعه مطلوب میتواند با دستکاری تجربی شرایط عملیاتی، تنظیمات دستگاه و تغییرات ابزار صورت گیرد. این رویکرد زمانبر و پرهزینه است، زیرا تولید هنگام انجام آزمونهای کنترل کیفیت یا تغییرات ابزار، متوقف میشود.
برای دستیابی به زمان و هزینه کمتر برای توسعه قطعه، از مهندسی همزمان استفاده شد. مهندسی همزمان در ابتدای فرایند توسعه محصول، بهمنظور به حداقل رساندن خطر، کاهش مشکلات فرایند و برای رفع بهتر نیازهای مشتریان، توابع مرتبط را ادغام میکند.
گروههای چندوظیفه ای (Multi-functional)، همزمانی توسعه محصول/ فرایند، ابزارهای ادغام، فناوریهای اطلاعات و هماهنگی فرایند از جمله عناصری هستند که اجازه میدهند مهندسی همزمان موجب بهبود عملکرد فرایند توسعه محصول گردد.
رویکرد مهندسی همزمان برای ساخت یک دمبل پلاستیکی، قطعهی مصرفی در حوزه ورزشی، استفاده شد. هدف از طراحی قطعه، کاهش وزن کلی و بهبود توزیع ضخامت است. بهمنظور کاهش زمان توسعه محصول، شبیهسازی فرایند حین مرحله توسعه قطعه برای افزایش همزمانی فرایند انجام شد. در این مرحله، ابعاد قطعه به طراحی نهایی آن نزدیک است؛ سپس، ابعاد ریژه (دای) و شرایط عملیاتی برای قالبگیری دمشی رانشگری بهمنظور دستیابی به شرایط فرایندی بهینه دستکاری شدند. اولین مرحله در بهبود شرایط فرایند، قالبگیری دمشی اولیه بعضی از قطعات برای تعیین پنجره عملیاتی یک نمونه تولید است. راهاندازی تولید سنتی به آزمایشهای تجربی ساده برای شناسایی شبیهسازیهای اجرایی نیاز دارد تا از نتایج شبیه سازی از طریق اعتبارسنجی آزمایشها اطمینان یابد. سپس این شرایط بهعنوان شرایط اولیه برای شبیه سازی فرایند استفاده شدند. پارامترهای عملیاتی (قطر ریژه (دای)، فاصله ریژه، آهنگ شارش) سپس به روش شبیه سازی بهینه، دستکاری شدند. هدف از بهینه سازی، دستیابی به وزن بهینه با ضخامت یکنواخت قطعه نهایی است.
برگردان: مهندس سیما سیدآقامیری
(ادامه دارد…)
متن کامل این مقاله را که در شماره 198ام دوماهنامه پوشرنگ در پایان اسفندماه منتشر می شود بخوانید.
در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های 02177523553 و 02177533158 داخلی 3 سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. امکان اشتراک آنلاین بر روی صفحه ی اصلی همین سایت وجود دارد.