קייס סטאדי תבניות מודפסות - מהפכה בעולם הייצור של תבניות הזרקה

רקע ואתגר

בשלבי פיתוח של מוצרים פלסטיים, יצרנים נדרשים לעיתים להפיק חלקים פונקציונליים אמיתיים לצורך בדיקות מכניות, הרכבה ושימוש, עוד לפני קבלת החלטה על ייצור סדרתי.

באופן מסורתי, שלב זה מחייב ייצור תבנית מתכת – תהליך יקר וארוך, הנמשך לרוב 6-8 שבועות ודורש השקעה כספית משמעותית, גם כאשר נדרשת כמות חלקים קטנה בלבד.

האתגר המרכזי:

• קיצור משמעותי של זמן ההגעה לחלק אמיתי

• הפחתת עלויות פיתוח

• שמירה על תהליך הזרקה אמיתי, מחומרים סופיים

הפתרון: תבנית הזרקה מודפסת  (3D Printed Mold)

קילים פלסטיקה יישמה פתרון חדשני של תבניות הזרקה מודפסות – תבניות או חלקי תבנית, המיוצרים בהדפסה תלת־ממדית מדויקת בטכנולוגיות SLA / DLP ומשולבים ישירות בתהליך ההזרקה.

במקום לייצר תבנית מתכת מלאה, הודפסו חלקי תבנית פונקציונליים מחומרים פולימריים מתקדמים, עמידים לחום וללחץ, והותקנו בתוך תבנית מתכת קיימת.

תהליך העבודה

1. תכנון הנדסי מלא (CAD) של התבנית בהתאם לגיאומטריית החלק

2. הדפסה תלת־ממדית מדויקת במדפסת Stratasys Origin 2

3. גימור, חיזוק ובקרת התאמה לתהליך ההזרקה

4. שילוב ההדפסות בתבנית מתכת קיימת

5. הזרקה בפועל של חלקים מחומרים סופיים (ABS, TPU, EPDM)

התוצאה: תבנית פונקציונלית לחלוטין, המאפשרת ייצור של עשרות חלקים אמיתיים – באותו תהליך ובאותם חומרים של הייצור הסדרתי.

דוגמה יישומית מהשטח

בפרויקט משותף של קילים פלסטיקה, SU-PAD ו-Stratasys הודפסו חלקי תבנית במדפסת Stratasys Origin 2 ההדפסה בוצעה מחומר גלם Ultracur3D® RG 3280

ההדפסות שולבו בתבנית מתכת קיימת, ומהם הוזרקו חלקים מ-TPU, ו-EPDM עבור חברת חלונות יוקרה.

תנאי הזרקה (Injection Parameters)

ההזרקה בוצעה בתנאים מבוקרים, המדמים ייצור תעשייתי אמיתי:

• טמפרטורת הזרקה: כ-200-220°

• לחצי הזרקה: כ-35-75 MPa

זמני מחזור והתנהלות הייצור

בהשוואה לתבנית מתכת קלאסית, זמני המחזור היו ארוכים משמעותית עקב הצורך להמתין להתקררות מלאה של חלקי התבנית המודפסים בין מחזורי הזרקה.

בניגוד למתכת, לחומרים פולימריים מודפסים הולכת חום נמוכה יותר, ולכן נדרש:

• קצב ייצור מבוקר ושמרני

• זמני קירור ארוכים בין הזרקות

• ניהול תרמי מוקפד למניעת עיוותים ושחיקה מוקדמת

תוצאות הייצור

• הוזרקו כ-50 יח' מכל חומר (TPU ו-EPDM)

• החלקים שהתקבלו היו פונקציונליים לחלוטין, והתאימו לדרישות הלקוח

• חלקי התבנית שמרו על יציבות מבנית לאורך הסדרה

• ניתן היה לבצע התאמות מהירות בין הרצות, ללא שינוי תבנית מלא

תוצאות הפרויקט:

• חיסכון של שבועות בלוחות הזמנים

• הפחתה משמעותית בעלויות הפרויקט, בעקבות צורך במספר קטן של חלקים

יתרונות טכנולוגיים מרכזיים

פרמטר	תבנית מתכת קלאסית	תבנית מודפסת
זמן ייצור	שבועות–חודשים	ימים עד שבועות בודדים
עלות פיתוח	גבוהה	נמוכה יחסית
גמישות תכנונית	מוגבלת	גבוהה מאוד
התאמה לסדרות קטנות	חלקית	אידיאלית
שינוי ועדכון	עיבוד מחדש	הדפסה מחדש מהירה

למי הפתרון מתאים?

• סטארט־אפים וחברות פיתוח בשלבי אבטיפוס מתקדם

• מהנדסי פיתוח הזקוקים לבדיקה מהירה של גיאומטריה ותפקוד

• סדרה ניסיונית לפני מעבר לתבניות ייצור בכמויות גדולות (20,000 יח' ומעלה)

• סדרות קצרות (50–100 יחידות) בתחומי רפואה, אלקטרוניקה ואביזרים טכניים

• פרויקטים הדורשים Functional prototype מלא ולא רק דגם תצוגה

הערך המוסף של קילים פלסטיקה

קילים פלסטיקה מספקת פתרון מקצה לקצה, תחת קורת גג אחת:

• תכנון וייצור תבניות הזרקה

• הדפסות תלת־ממד SLA / SLS

• שילוב תבניות היברידיות (מתכת + הדפסה)

• חריטה מדויקת במחרטת יהלום (Single Point Diamond Turning)

• הזרקה, גימור ובקרת איכות

• עמידה בתקני ISO 9001 / ISO 13485

מאז 1985, וביתר שאת עם כניסת הדור הבא לניהול, קילים פלסטיקה משלבת ניסיון, חדשנות וייצור כחול־לבן – ליווי מלא מהרעיון ועד לחלק המוגמר.

תודות ושיתופי פעולה

קילים פלסטיקה מבקשת להודות ל-SU-PAD ול-STRATASYS על שיתוף פעולה מקצועי ופורה במהלך הפרויקט. שילוב הידע ההנדסי והטכנולוגיות המתקדמות אפשר יישום מוצלח של פתרון תבניות מודפסות בתהליך הזרקה תעשייתי והוביל לתוצאות איכותיות ובעלות ערך ממשי.

סיכום

תבניות הזרקה מודפסות מאפשרות לקצר תהליכים, להפחית עלויות ולהגיע מהר יותר למוצר עובד – מבלי להתפשר על איכות או על תהליך הזרקה אמיתי.

קילים פלסטיקה גאה להוביל את התחום בישראל, עם שילוב ייחודי של הנדסה, הדפסה תלת־ממדית וייצור מתקדם.