1. Pendahuluan

Teknologi injection molding adalah metode yang banyak digunakan dalam pemrosesan polimer termoplastik. Proses ini melibatkan pemanasan bahan termoplastik hingga mencapai keadaan cair, kemudian memasukkan bahan tersebut ke dalam cetakan yang terbuat dari baja. Di dalam cetakan, bahan tersebut didinginkan dan mengeras. 

Penggunaan injection molding melibatkan penggunaan perkakas dan peralatan yang memiliki biaya tinggi. Oleh karena itu, sangat penting untuk dapat memperkirakan biaya komponen dan perkakas pada tahap awal desain. Dengan melakukan hal ini, tim desain dapat memastikan bahwa pilihan proses yang mereka ambil adalah yang tepat dan bahwa mereka dapat mencapai keuntungan ekonomi maksimal dari proses tersebut. Oleh karena itu, bagian ini memberikan tinjauan tentang bahan cetakan injeksi dan proses cetakan injeksi, serta menjelaskan prosedur yang digunakan untuk memperkirakan biaya komponen cetakan injeksi. Prosedur ini berlaku khususnya pada tahap awal desain produk.

2. Bahan Cetakan Injeksi

Tidak semua jenis polimer dapat dicetak menggunakan teknologi injection molding. Beberapa polimer, seperti PTFE (polytetrafluoroethylene), tidak cocok untuk proses ini. Umumnya, polimer yang dapat menjadi cairan dapat dicetak dengan metode injeksi.

Kebanyakan aplikasi cetakan injeksi menggunakan polimer termoplastik. Kelas bahan ini dapat meleleh ketika dipanaskan dan mengeras ketika didinginkan, bahkan setelah melalui siklus pengulangan. Hal ini terjadi karena molekul rantai panjang tetap terpisah dan tidak membentuk ikatan kimia antara satu sama lain. Perbedaan ini membedakan polimer termoplastik dari polimer termosetting. Pada polimer termosetting, terbentuk ikatan kimia antara rantai molekul selama proses, yang dikenal sebagai cross-linking, dan inilah yang menyebabkan pengerasan material. Dalam konteks ini, kita hanya akan fokus pada cetakan injeksi polimer termoplastik.

Meskipun titik leleh polimer termoplastik jauh lebih rendah daripada logam, komponen termoplastik tidak dapat beroperasi secara kontinu di atas suhu 250°C, dengan suhu layanan maksimum sekitar 400°C. Suhu di mana termoplastik dapat beroperasi di bawah beban dapat ditentukan secara kualitatif dengan menggunakan suhu defleksi panas.

Berikut ini adalah beberapa sifat umum dari polimer termoplastik:

• Rentan terhadap panas.

• Molekulnya memiliki berat molekul yang relatif rendah.

• Mereka dapat melunak ketika dipanaskan.

• Mereka mengeras ketika didinginkan.

• Memiliki sifat fleksibel.

• Mudah diregangkan.

• Dapat didaur ulang atau dibentuk ulang.

• Memiliki titik leleh yang rendah.

• Molekulnya memiliki struktur bercabang atau linear.

• Mudah larut dalam pelarut yang sesuai.

Sifat Mekanik Termoplastik

3. Injection Molds

1. Siklus pencetakan

Pada tahap awal siklus proses pencetakan, bahan termoplastik berada dalam keadaan cair dan memiliki viskositas yang sangat tidak linear. Bahan ini mengalir melalui saluran cetakan yang kompleks dan mengalami pendinginan cepat saat bersentuhan dengan dinding cetakan. Di sisi lain, bahan tersebut mengalami gesekan internal yang menghasilkan pemanasan. Selanjutnya, lelehan polimer mengalami pemadatan di dalam cetakan yang telah didinginkan, dengan menerapkan tekanan tinggi dan penahanan melalui sistem injeksi. Pada tahap terakhir, cetakan dibuka, bagian cetakan dikeluarkan, dan mesin disiapkan kembali untuk memulai siklus berikutnya.

Siklus proses cetakan injeksi untuk termoplastik terdiri dari tiga tahap utama : 

1. Injection /tahap filling

Tahap injeksi dalam proses injection molding melibatkan langkah maju plunger atau unit injeksi sekrup untuk memfasilitasi aliran bahan cair dari silinder pemanas melalui nosel dan ke dalam cetakan. Jumlah bahan yang ditransfer ke dalam cetakan dalam satu siklus disebut sebagai tembakan. Tahap injeksi ini disertai dengan peningkatan tekanan secara bertahap.

Setelah rongga cetakan sepenuhnya diisi, tekanan meningkat dengan cepat dan proses pengemasan dimulai. Setelah tahap pengemasan selesai, plunger injeksi ditarik atau sekrup ditarik, dan tekanan di dalam rongga cetakan mulai turun. Pada tahap ini, bahan cetakan berikutnya dimasukkan ke dalam silinder pemanas sebagai persiapan untuk tembakan selanjutnya dalam siklus berikutnya.

2. Cooling/tahap pembekuan

Tahap pendinginan dalam proses injection molding dimulai setelah pengisian rongga cetakan selesai dan berlanjut selama tahap pengemasan. Setelah penarikan plunger atau sekrup, tekanan di dalam cetakan dan nosel dikurangi, memulai tahap pendinginan. Karena penurunan tekanan, ada kemungkinan aliran balik bahan dari cetakan kembali ke saluran masukan, sampai bahan di sekitar gerbang mengeras dan titik penyegelan tercapai. Panjang tahap pendinginan ini tergantung pada ketebalan dinding bagian cetakan, jenis bahan yang digunakan, dan suhu cetakan. Karena konduktivitas termal polimer umumnya rendah, tahap pendinginan biasanya merupakan periode terpanjang dalam siklus cetakan injeksi.

3. Ejeksi / tahap reset

Selama tahap ini, cetakan injeksi dibuka, bagian cetakan dikeluarkan, dan kemudian cetakan ditutup kembali untuk memulai siklus berikutnya. Meskipun diinginkan proses dengan cepat demi efisiensi, gerakan cepat dapat menyebabkan tegangan yang tidak diinginkan pada peralatan. Jika permukaan cetakan bersentuhan dengan cepat, hal ini dapat merusak tepi rongga cetakan. pembukaan cetakan yang relatif lambat diperlukan untuk menghindari kerusakan pada bagian selama proses ejeksi.

Penting untuk mengatur kecepatan dan waktu dengan hati-hati untuk menjaga keandalan dan kualitas cetakan serta mencegah kerusakan pada bagian dan peralatan.

2. Sistem injection molding

Sistem injection molding terdiri dari beberapa komponen utama yang bekerja sama untuk mengubah, memproses, dan membentuk bahan termoplastik mentah menjadi bagian dengan bentuk dan konfigurasi yang diinginkan. Sehingga dapat menghasilkan bagian-bagian yang presisi dan berkualitas tinggi dari bahan termoplastik mentah.

1. Unit injeksi

Unit injeksi memiliki dua fungsi utama, yaitu:

1. Melelehkan bahan baku: melelehkan pelet atau bubuk bahan termoplastik menjadi bentuk cair yang disebut lelehan. Proses ini melibatkan pemanasan bahan termoplastik dalam silinder mesin untuk mencapai suhu yang cukup tinggi sehingga bahan dapat meleleh sepenuhnya.

2. Menyuntikkan lelehan ke dalam cetakan: Setelah meleleh, unit injeksi akan menyuntikkan lelehan tersebut ke dalam rongga cetakan

Terdapat beberapa jenis unit injeksi yang umum digunakan dalam sistem injection molding, yaitu:

1. Unit konvensional

Terdiri dari silinder dan plunger yang memaksa plastik cair ke dalam rongga cetakan.

2. Unit sekrup reciprocating

Terdiri dari barel atau silinder dan sekrup yang berputar. Pada unit ini, sekrup akan memompa campuran plastik dari hopper ke ujung sekrup, kemudian bergerak maju untuk mendorong lelehan ke dalam cetakan. 

Ketika memilih unit injeksi, beberapa faktor yang perlu diperhatikan adalah kapasitas tembakan (shot capacity) dan laju plastisasi (plasticization rate). Kapasitas tembakan mengacu pada volume maksimum polimer yang dapat dipindahkan oleh satu langkah maju dari plunger, sedangkan laju plastisasi mengacu pada jumlah bahan yang dapat dipanaskan dan dilunakkan menjadi bentuk cair dalam waktu tertentu.

2. Unit penjepit

Unit penjepit dalam sistem injection molding memiliki tiga fungsi utama, yaitu:

1. Unit ini digunakan untuk membuka dan menutup bagian cetakan.

Ketika proses injeksi selesai, unit penjepit akan membuka cetakan sehingga produk dapat dikeluarkan.

2. Mengeluarkan bagian yang telah dicetak.

Bagian yang baru saja dicetak mungkin memiliki kecenderungan untuk menyusut dan menempel pada inti cetakan. Untuk memudahkan pelepasan, sistem ejektor ditambahkan ke dalam sistem cetakan injeksi. 

3. Menahan cetakan tertutup.

Tekanan yang terjadi selama pengisian dan pengepakan dapat menyebabkan bagian menempel pada cetakan. Oleh karena itu, gaya penjepit yang diperlukan harus mencukupi untuk mencegah pergeseran atau pemisahan bagian cetakan.

Ada beberapa jenis unit penjepit yang digunakan dalam sistem Injection Molding: 

1. Toggle Clamp (Klem sakelar mekanis)

Desain ini memanfaatkan keuntungan mekanis dari linkage atau toggle untuk menghasilkan gaya penjepit yang dibutuhkan

2. Hydraulic Clamp (Unit klem hidrolik)

Desain ini menggunakan tekanan hidrolik untuk membuka dan menutup unit penjepit serta menghasilkan gaya penjepit yang diperlukan selama siklus injeksi. 

Kedua jenis unit penjepit ini memiliki cara kerja yang berbeda namun memiliki tujuan yang sama, yaitu untuk membuka dan menutup cetakan serta memberikan gaya penjepit yang diperlukan selama proses injeksi.

3. Cetakan injeksi

Cetakan injeksi memiliki fungsi utama untuk memberikan bentuk yang diinginkan pada bahan termoplastik yang meleleh sehingga menjadi sebuah produk. Cetakan terdiri dari dua set komponen utama, yaitu cavity (rongga) dan core (inti), serta sebuah base (dasar). Desain cetakan harus mampu menyerap dengan aman gaya-gaya clamping, injeksi, dan ejeksi yang terjadi selama proses.

1. Kontruksi cetakan dan pengoperasian

Cetakan injeksi memiliki fungsi utama untuk memberikan bentuk yang diinginkan pada bahan termoplastik yang meleleh sehingga menjadi sebuah produk. Cetakan terdiri dari dua set komponen utama, yaitu cavity (rongga) dan core (inti), serta sebuah base (dasar). Desain cetakan harus mampu menyerap dengan aman gaya-gaya clamping, injeksi, dan ejeksi yang terjadi selama proses.

Konstruksi cetakan terdiri dari dua bagian, yaitu cavity plate (pelat rongga) yang merupakan bagian yang diam di sisi di mana polimer cair disuntikkan, dan core plate (pelat inti) yang merupakan bagian yang bergerak di sisi penutup atau ejektor. Garis pemisah antara kedua bagian cetakan disebut parting line. Bahan yang disuntikkan ditransfer melalui saluran yang disebut sprue, yang terletak di bushing sprue. Cavity cetakan dilengkapi dengan lubang ventilasi halus untuk memastikan tidak ada udara yang terperangkap saat proses pengisian.

2. Jenis cetakan

Terdapat beberapa jenis cetakan yang umum digunakan dalam industri saat ini.

1. Cetakan dua pelat terdiri dari pelat rongga dan pelat inti yang dipasang pada dua pelat aktif. Sistem runner, sprue, runners, dan gate terbentuk bersama dengan bagian yang dicetak dan dikeluarkan sebagai satu item terhubung.

2. Cetakan tiga pelat terdiri dari tiga pelat utama. Pelat pertama adalah pelat stasioner atau runner yang berisi sprue dan setengah runner. Pelat kedua adalah pelat tengah atau rongga yang berisi setengah runner, gate, dan cavity lainnya. Pelat ini terbuka ketika cetakan dibuka. Pelat ketiga adalah pelat bergerak yang berisi coredan sistem ejektor.

3. Cetakan aksi samping digunakan ketika bagian cetakan memiliki fitur atau struktur yang memerlukan pergerakan samping atau penarikan tambahan selama proses ejeksi.

4. Cetakan unscrewing digunakan untuk mencetak bagian yang memiliki fitur ulir atau struktur yang perlu diputar atau dibuka saat bagian dicetak

3. Sprue, runner and gate 

1. Sprue Bushing

Bushing Sprue adalah saluran masuk yang digunakan untuk mengarahkan bahan cair dari ruang pemanas ke dalam cetakan atau sistem runner. Ini berfungsi sebagai titik masuk bahan cair ke dalam cetakan atau sistem runner.

2. Sprue

Berperan sebagai transisi dari termoplastik cair panas di dalam ruangan menuju cetakan yang lebih dingin. menjaga aliran dan memastikan polimer meleleh mencapai cavity mold dengan baik.

3. Sistem runner

Saluran yang menghubungkan sprue dengan gate cavity core. Fungsinya untuk mengarahkan aliran bahan cair dari sprue ke dalam cavity core. 

4. Gate

Bagian yang menyempit antara sistem umpan (sprue atau sistem runner) dan cavity mold. gate memiliki beberapa tujuan. Pertama, gate membeku dengan cepat setelah bahan cair masuk ke dalam cavity mold dan mencegah bahan dari yang keluar dari rongga saat tekanan injeksi dihilangkan.

Runner cross-section (see table)

Runner dimension:

D = smax + 1.5 mm

smax = maximum par thickness

D = runner diameter 

Thickness:  t = n . s

Width:

w=nA30

t = gate thickness

w = gate width

n = material constant

s = product thickness

A = product area

4. Ukuran mesin cetakan 

Ukuran mesin cetakan injeksi dipengaruhi oleh beberapa faktor utama, antara lain:

1. Clamp dan area cavity

Clamp (penjepit) pada mesin cetakan injeksi bergantung pada luas area cavity (rongga). Area cavity harus sesuai dengan ukuran dan bentuk produk yang akan dicetak. Semakin besar area cavity, semakin kuat dan besar mesin yang dibutuhkan.

2. Luas proyeksi part

Luas proyeksi part adalah luas permukaan produk yang bersentuhan langsung dengan cavity pada saat cetakan terbuka. Luas proyeksi part ini juga mempengaruhi ukuran mesin yang diperlukan. Contohnya, jika plain disk dengan diameter 15 cm memiliki luas proyeksi 176.7 cm2., sedangkan plain disk dengan diameter 10 cm memiliki luas proyeksi 98.2 cm2.

3. Ukuran runner system

Runner system merupakan saluran yang menghubungkan sprue (saluran masuk) dengan cavity dan core dalam cetakan. Ukuran runner system juga mempengaruhi ukuran mesin. Semakin besar atau rumit runner system, semakin besar mesin yang dibutuhkan.

4. Estimasi tekanan polimer

Sekitar 50% tekanan yang dihasilkan oleh unit injeksi mesin hilang akibat resistansi aliran pada sprue, runner system, dan gate. Hal ini perlu diperhitungkan dalam menentukan ukuran mesin untuk memastikan tekanan yang diperlukan dapat terpenuhi.

Dalam perencanaan mesin cetakan injeksi, faktor-faktor di atas harus diperhatikan dan dipertimbangkan dengan cermat untuk memilih ukuran mesin yang tepat dan sesuai dengan kebutuhan produksi.

Contoh pengaplikasian

SOAL

Sebuah cakram dengan diameter 15 cm dan ketebalan 4 mm akan dicetak dari polimer akrolonitril–butadiena–stiren (ABS) dalam cetakan dengan enam cavity. Tentukan ukuran mesin yang sesuai:

JAWABAN

1. Dalam contoh soal yang diberikan, cakram dengan diameter 15 cm dan ketebalan 4 mm akan dicetak dalam cetakan dengan enam cavity menggunakan polimer ABS. Pertama, kita perlu menentukan luas proyeksi dari setiap part. Luas proyeksi part adalah 177 cm2, dan volume part adalah 71 cm3. Selanjutnya, perlu diperhitungkan peningkatan volume suntikan dan luas proyeksi akibat sistem saluran. Dalam contoh ini, kita mengasumsikan peningkatan sekitar 15%. Jadi, total luas proyeksi suntikan dari enam rongga dan sistem saluran terkait adalah 6 × 1.15 × 177 = 1221.3 cm2.

2. Selanjutnya, kita perlu memperkirakan tekanan injeksi yang direkomendasikan untuk polimer ABS. Dalam contoh ini, tekanan injeksi yang direkomendasikan adalah 1000 bars, sehingga tekanan cavity maksimum kemungkinan adalah 500 bars atau 500 × 105 N/m2.

3. Kemudian, kita dapat mengestimasikan gaya pemisah maksimum (F) yang dibutuhkan. Dalam contoh ini, F = (1221.3 × 10-4) × 500 × 105 N = 6106.5 kN.

Jika mesin yang tersedia adalah yang terdaftar dalam Tabel mesin cetakan injeksi, maka mesin yang sesuai akan menjadi yang memiliki kekuatan klem maksimum sebesar 8500 kN.

Namun, mesin ini masih perlu diperiksa untuk memastikan bahwa ukuran suntikan dan langkah clamp yang tersedia cukup besar. Ukuran suntikan yang diperlukan adalah volume dari enam cakram ditambah volume sistem runner, yaitu 6 × 1.15 × (177 + 0.4) = 489 cm3. Ukuran suntikan ini masih berada dalam batas ukuran suntikan maksimum mesin sebesar 3636 cm3.

Terakhir, langkah penjepit (clamp) perlu diperhatikan. Untuk mesin dengan kekuatan klem 8500 kN, langkah penjepit yang diperlukan adalah 85 cm. Langkah penjepit ini cukup untuk mencetak bagian berongga dengan kedalaman sekitar 40 cm.

Dengan memperhitungkan faktor-faktor ini, dapat ditentukan ukuran mesin cetakan injeksi yang sesuai untuk kasus yang diberikan.

5. Estimasi jumlah cavity paling optimal

Penggunaan cetakan multicavity dalam proses cetakan injeksi memiliki beberapa keuntungan ekonomi utama, yang meliputi:

1. Efisiensi produksi

Dengan menggunakan cetakan multicavity, lebih banyak bagian dapat diproduksi dalam satu siklus mesin. Hal ini mengurangi waktu produksi secara signifikan dan meningkatkan output produksi per jam. Dalam hal ini, mesin yang lebih besar dengan tarif per jam yang lebih tinggi mungkin diperlukan untuk menangani jumlah produksi yang lebih besar.

2. Pengurangan biaya cetakan

Meskipun biaya pembuatan cetakan multicavity lebih tinggi daripada cetakan cavity tunggal, biaya per bagian akan lebih rendah dalam cetakan multicavity karena lebih banyak bagian dapat diproduksi dalam satu siklus. Dengan demikian, biaya cetakan per unit akan terbagi di antara lebih banyak bagian, mengurangi biaya keseluruhan per bagian.

3. Penurunan waktu produksi

Dengan menggunakan cetakan multicavity, waktu yang diperlukan untuk produksi berkurang karena lebih banyak bagian diproduksi dalam satu siklus. Hal ini menghasilkan peningkatan efisiensi dan penurunan waktu tunggu antara produksi satu bagian dengan bagian berikutnya. 

Namun, penting untuk melakukan evaluasi yang cermat dan mengidentifikasi jumlah cavity yang sesuai untuk kebutuhan produksi. Setiap perubahan dalam penggunaan cavity dalam cetakan multicavity akan berdampak pada biaya, waktu, dan mesin yang diperlukan. Dengan mempertimbangkan faktor-faktor ini, dapat diambil keputusan yang optimal untuk mencapai keuntungan ekonomi maksimum dari penggunaan cetakan multicavity dalam proses cetakan injeksi.

6. Contoh desain

Penutup cetakan injeksi yang diproduksi oleh perusahaan mobil AS memiliki fitur-fitur berikut:

1. Dinding Utama

Bagian utama dari penutup cetakan injeksi ini memiliki ketebalan 2 mm. Ini merupakan bentuk dasar yang digunakan dalam proses injection molding.

2. Gussets

Terdapat delapan gusset segitiga yang berfungsi sebagai penopang atau support untuk bantalan yang terletak di sekitar pinggiran penutup. Gusset ini terhubung dengan dinding samping penutup dan memberikan kekuatan tambahan pada struktur.

3. Lubang

Desain penutup cetakan injeksi ini mencakup enam lubang yang mungkin digunakan untuk berbagai tujuan, seperti pemasangan atau pengaitan komponen lain atau untuk aliran udara atau cairan.

4. Bantalan

Terdapat empat bantalan yang bertumpu pada dinding utama penutup. Bantalan ini memiliki ketebalan 2,6 mm masing-masing dan memberikan ketebalan gabungan sebesar 4,6 mm. Bantalan ini berfungsi sebagai penyangga atau support tambahan di sekitar pinggiran penutup.

Desain ini mencerminkan fitur-fitur yang dimiliki oleh penutup cetakan injeksi tersebut. Fitur-fitur ini dirancang untuk memberikan kekuatan, stabilitas, dan fungsionalitas pada penutup, serta memastikan kinerja yang optimal dalam penggunaan pada mobil. 

Jika tujuan utama adalah mengurangi biaya penutup cetakan injeksi, salah satu cara yang dapat dilakukan adalah dengan melakukan desain ulang yang mengurangi ketebalan material di area yang kaku di sekitar lubang clearance baut, seperti yang ditunjukkan dalam gambar desain ulang.

Desain baru ini menggunakan struktur tulang rusuk melingkar yang memproyeksikan di sekitar setiap lubang (dikenal sebagai boss) dan didukung oleh jaringan tulang rusuk lurus yang berpotongan. Struktur ini dirancang sedemikian rupa sehingga dapat memberikan kekakuan yang setara dengan bantalan setebal 4,6 mm yang solid. Dengan demikian, penutup cetakan injeksi dapat memiliki ketebalan material yang lebih tipis namun tetap mempertahankan kekakuan yang diperlukan.

Desain baru ini memiliki beberapa keuntungan. Pertama, desain tersebut kemungkinan akan menghasilkan cetakan berkualitas tinggi dan bebas distorsi. Desain lama dengan ketebalan dinding yang berbeda dapat sulit untuk dibentuk dengan baik dan menghasilkan distorsi pada produk akhir. Selain itu, dengan mengurangi ketebalan material, biaya bahan akan berkurang. Desain yang lebih tipis juga dapat mempengaruhi waktu siklus cetakan, menghasilkan produksi yang lebih efisien.

Namun, penting untuk melakukan evaluasi yang komprehensif terhadap desain ulang ini, termasuk analisis kekuatan struktural, kinerja fungsional, dan memastikan bahwa penutup cetakan injeksi masih memenuhi persyaratan dan spesifikasi yang diperlukan. Proses ini harus melibatkan kolaborasi antara tim desain, insinyur cetakan, dan produsen untuk memastikan kesuksesan implementasi desain ulang dengan biaya yang lebih rendah.

7. Insert molding

Insert molding adalah metode umum dalam proses molding yang melibatkan mencetak komponen logam kecil ke dalam bagian yang sedang diinjeksi-mold. Dalam insert molding, mesin-mesin dirancang secara vertikal agar insert dapat ditempatkan di pelat rongga horizontal saat cetakan terbuka.

Untuk produksi volume tinggi yang menggunakan insert molding, mesin khusus dengan stasiun ganda dapat digunakan untuk meningkatkan efisiensi proses. Dengan menggunakan stasiun ganda, mesin dapat melakukan proses injeksi dan penempatan insert secara bersamaan, mempercepat siklus produksi.

Meskipun insert molding memiliki keuntungan tersendiri, ada risiko kerusakan cetakan yang tinggi jika terjadi kesalahan dalam penempatan insert. Penempatan yang tidak akurat dapat menyebabkan cacat pada produk akhir atau kerusakan pada cetakan itu sendiri. Untuk mengatasi masalah ini, ada alternatif lain yang dapat digunakan, yaitu dengan membuat cetakan khusus yang memiliki cekungan yang sesuai untuk menerima insert dan mengamankannya dengan pengelasan ultrasonik. Metode ini memastikan penempatan yang akurat dan kuat antara insert dan bagian yang diinjeksi-mold, mengurangi risiko kerusakan cetakan.

Pilihan antara menggunakan metode penempatan insert tradisional atau menggunakan cetakan dengan pengelasan ultrasonik tergantung pada kebutuhan dan karakteristik spesifik dari produk yang akan dibuat. Penting untuk melakukan evaluasi mendalam terhadap desain dan proses produksi serta berdiskusi dengan tim ahli untuk memilih metode yang paling cocok dan efisien.

8. Pedoman desain

Berikut adalah beberapa pedoman desain umum yang dapat diterapkan dalam proses molding:

1. Rancang dinding utama dengan ketebalan seragam dan berikan sudut miring atau draft yang cukup agar bagian mudah dilepaskan dari cetakan. Ini membantu mengurangi distorsi pada bagian dan memastikan pendinginan yang merata di seluruh bagian.

2. Pilih bahan yang sesuai dan ketebalan dinding utama dengan mempertimbangkan biaya secara keseluruhan. Terkadang, menggunakan bahan yang lebih mahal dengan kekuatan atau kekakuan yang lebih baik dapat menjadi pilihan yang lebih ekonomis dalam jangka panjang.

3. Rancang ketebalan semua proyeksi atau elemen tambahan dari dinding utama dengan nilai setengah dari ketebalan dinding utama dan hindari melebihi dua pertiga dari ketebalan dinding utama. Hal ini membantu meminimalkan masalah pendinginan yang tidak merata.

4. Jika memungkinkan, usahakan untuk sejajarakan proyeksi atau elemen tambahan dengan arah cetakan atau pada sudut kanan terhadap bidang pemisah cetakan. Hal ini dapat menghilangkan kebutuhan akan mekanisme cetakan tambahan.

5. Hindari membuat cekungan pada permukaan bagian dalam yang memerlukan core tambahan yang bergerak di dalam inti utama cetakan. Mekanisme ini, yang disebut lifter, biasanya mahal dalam pembuatan dan pemeliharaannya.

6. Saat merancang ulir sekrup eksternal pada bagian yang akan dimold, disarankan agar sejajar dengan bidang molding. Artinya, sumbu ulir sekrup sejajar dengan permukaan datar bagian yang akan dibentuk. Dengan demikian, saat bagian tersebut dikeluarkan dari cetakan, ulir sekrup dapat dengan mudah dilepaskan tanpa perlu diputar.

Pedoman-pedoman ini dapat membantu dalam mendesain bagian dengan efisiensi dan kualitas produksi yang baik, mengurangi risiko distorsi, kesulitan pemisahan cetakan, dan kebutuhan akan mekanisme tambahan. Penting untuk berdiskusi dengan tim ahli dan merujuk pada standar industri yang berlaku untuk memastikan desain yang optimal dalam proses molding.

9. Teknik perakitan

Salah satu keuntungan utama dari proses injection molding adalah kemampuannya untuk dengan mudah menggabungkan teknik self-securing yang efektif dalam bagian yang dimold. Dalam konteks ini, self-securing mengacu pada kemampuan untuk mencapai perakitan yang aman tanpa menggunakan pengencang terpisah atau agen perekat terpisah. Terdapat tiga metode self-securing yang umum digunakan dalam injection molding, yaitu:

1. Press fitting (pemasangan dengan tekanan)

Metode ini melibatkan pemasangan komponen yang saling berinteraksi dengan tekanan yang cukup untuk menciptakan perakitan yang aman. Teknik ini sering digunakan pada bagian logam maupun plastik dan menghasilkan perakitan yang kuat dan tahan lama.

2. Riveting (penyemat)

Metode ini melibatkan penggunaan paku atau pin untuk menyatukan dua atau lebih bagian melalui lubang yang telah dibuat sebelumnya. Bagian yang dimasukkan ke dalam lubang kemudian disatukan dengan menekan paku atau pin tersebut, menciptakan perakitan yang kuat dan tahan lama.

3. Pengelasan ultrasonik

Metode ini melibatkan penggunaan getaran frekuensi tinggi (sekitar 20 kHz) untuk menyatukan dua atau lebih bagian plastik yang dimold. Pada saat perlengkapan pengelasan ultrasonik diterapkan, panas gesekan dihasilkan di antarmuka perakitan, yang menyebabkan leleh dan penggabungan material plastik. Proses pengelasan ultrasonik relatif murah, cepat, dan efisien, sehingga sering digunakan jika perakitan kedap diperlukan.

Pengelasan ultrasonik dapat diselesaikan dalam waktu sekitar 2 detik, tergantung pada kompleksitas dan ukuran bagian yang akan disatukan. Metode ini merupakan pilihan ekonomis yang baik untuk menghasilkan perakitan yang kuat dan kedap dalam proses injection molding.