เลือกขนาดเครื่องฉีดพลาสติกอย่างไรให้เหมาะกับแม่พิมพ์ และ ชิ้นงาน

ในกระบวนการผลิตชิ้นส่วนพลาสติกด้วยระบบ Injection Molding การเลือก ขนาดเครื่องฉีดพลาสติก ให้เหมาะสมถือเป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญที่ส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพของชิ้นงาน ต้นทุนการผลิต ความเร็วของสายการผลิต และ อายุการใช้งานของแม่พิมพ์ หากเลือกเครื่องที่มีขนาดเล็กเกินไป อาจเกิดปัญหาแม่พิมพ์ปิดไม่สนิท พลาสติกไหลออกตามแนว Parting Line หรือ เกิด Flash รวมถึงไม่สามารถเติมพลาสติกเข้าสู่โพรงแม่พิมพ์ได้อย่างสมบูรณ์ ในทางกลับกัน หากเลือกเครื่องที่มีขนาดใหญ่เกินความจำเป็น แม้จะสามารถผลิตชิ้นงานได้ แต่ต้นทุนการลงทุน ค่าไฟฟ้า และ พื้นที่ติดตั้งอาจสูงเกินไป ทำให้ต้นทุนต่อชิ้นเพิ่มขึ้นโดยไม่จำเป็น ดังนั้นบทความนี้จะอธิบายแนวทางเลือกขนาดเครื่องฉีดพลาสติกอย่างเป็นระบบ เพื่อให้สามารถนำข้อมูลไปใช้ประเมินเครื่องจักรสำหรับงานจริงได้

10 ปัจจัยสำคัญในการเลือกขนาดเครื่องฉีดพลาสติก

1. ขนาดของชิ้นงาน

เริ่มต้นจากการดูขนาดของชิ้นงานที่ต้องการผลิตต้องพิจารณาทั้ง ความกว้าง , ความยาว , ความสูง, ความหนา และ พื้นที่ฉายของชิ้นงาน ซึ่งชิ้นงานที่มีขนาดใหญ่ไม่ได้หมายความว่าจะต้องใช้เครื่องที่มีแรงปิดสูงเสมอไป แต่พื้นที่ฉายของชิ้นงาน และ แรงดันภายในแม่พิมพ์จะมีผลต่อแรงที่พยายามดันแม่พิมพ์ให้เปิดออก ดังนั้นขนาดชิ้นงานจึงเป็นจุดเริ่มต้นของการคำนวณ

2. พื้นที่ฉายของชิ้นงาน

Projected Area หรือ พื้นที่ฉาย เป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญในการคำนวณแรงปิดแม่พิมพ์ พื้นที่ฉายหมายถึงพื้นที่ของชิ้นงานที่มองในทิศทางเดียวกับแนวเปิด-ปิดของแม่พิมพ์ หากแม่พิมพ์มีหลาย Cavities ต้องพิจารณาพื้นที่ฉายของทุก Cavities รวมถึงพื้นที่ของ Runner ที่อยู่ภายในแม่พิมพ์ด้วยตามลักษณะของระบบทางวิ่ง

โดยหลักการเบื้องต้น แรงปิดแม่พิมพ์จะสัมพันธ์กับ 

Clamping Force ≈ Projected Area × Cavity Pressure

อย่างไรก็ตาม ในการเลือกเครื่องจริงควรใช้ค่าความดัน และ Safety Factor ที่เหมาะสมกับวัสดุ รูปทรงชิ้นงาน และ กระบวนการผลิต ไม่ควรใช้ตัวเลขประมาณการเพียงอย่างเดียว

3. จำนวน Cavities

แม่พิมพ์ 1 Cavities กับแม่พิมพ์ 8 Cavities สามารถสร้างชิ้นงานได้แตกต่างกันอย่างมาก แม้แต่ละชิ้นจะมีขนาดเท่ากัน ตัวอย่างเช่น หากชิ้นงานหนึ่งชิ้นมีพื้นที่ฉาย 100 ตารางเซนติเมตร แม่พิมพ์ 1 Cavities จะมีพื้นที่ฉายประมาณ 100 ตารางเซนติเมตร แต่ถ้าเป็นแม่พิมพ์ 8 Cavities พื้นที่ฉายของชิ้นงานรวมจะเพิ่มขึ้นตามจำนวน Cavities และ ยังต้องคำนึงถึง Runner ด้วย ดังนั้นการเพิ่มจำนวน Cavities อาจทำให้ต้องใช้เครื่องที่มีแรงปิดสูงขึ้น

4. น้ำหนักชิ้นงาน และ น้ำหนัก Shot

อีกปัจจัยสำคัญ คือปริมาณพลาสติกที่ต้องใช้ต่อรอบการฉีด ไม่ควรดูเฉพาะน้ำหนักชิ้นงาน แต่ควรพิจารณา น้ำหนักชิ้นงานทั้งหมด + น้ำหนัก Runner + น้ำหนัก Sprue หรือ เรียกรวมกันว่า Shot Weight ในบริบทของการประเมินกระบวนการฉีด 

ตัวอย่างเช่น หากชิ้นงานหนึ่งชิ้นหนัก 20 กรัม แต่แม่พิมพ์มี 4 Cavities และมี Runner 30 กรัม น้ำหนัก Shot จะไม่ได้เท่ากับ 20 กรัม แต่ต้องคำนวณจากปริมาณวัสดุทั้งหมดที่ถูกฉีดในแต่ละ Cycle ดังนั้นเครื่องฉีดต้องมี Shot Capacity ที่เพียงพอ

5. ปริมาณการฉีดของเครื่อง

เครื่องฉีดแต่ละเครื่องมีขนาดชุดฉีดแตกต่างกัน การเลือกขนาด Injection Unit ต้องดูว่าปริมาณพลาสติกที่ต้องการฉีดต่อ Cycle อยู่ในช่วงที่เหมาะสมกับเครื่อง หรือ ไม่ หาก Shot Size ใหญ่เกินความสามารถของเครื่อง เครื่องอาจไม่สามารถฉีดพลาสติกได้เพียงพอ แต่ในทางกลับกัน หากเลือกชุดฉีดที่ใหญ่เกินไปสำหรับงานขนาดเล็ก ก็อาจทำให้การควบคุมกระบวนการไม่เหมาะสม และ อาจเพิ่มต้นทุนโดยไม่จำเป็น

6. ประเภทของพลาสติก

วัสดุแต่ละประเภทมีคุณสมบัติในการไหล และ การขึ้นรูปแตกต่างกัน ตัวอย่างวัสดุที่พบได้บ่อย เช่น PP , PE , ABS , PS , HIPS , PC , PA , POM , PET , PVC , TPE และ TPU ซึ่งพลาสติกบางชนิดมีความหนืดสูง และ ต้องการแรงดันฉีดมากกว่าวัสดุที่ไหลง่าย ดังนั้นแม้ชิ้นงานจะมีขนาดเท่ากัน แต่หากเปลี่ยนวัสดุ อาจต้องใช้เครื่องที่มีความสามารถด้านแรงดัน และ ความเร็วฉีดแตกต่างกัน

7. ความหนาของชิ้นงาน

ความหนาของชิ้นงานมีผลต่อการไหลของพลาสติก ชิ้นงานที่มีผนังบางอาจต้องใช้ความเร็วในการฉีดสูง เพื่อให้พลาสติกสามารถเติมเต็มโพรงแม่พิมพ์ก่อนที่วัสดุจะเย็นตัวมากเกินไป ในขณะที่ชิ้นงานที่มีความหนามากอาจมีลักษณะการเติม และ การระบายความร้อนที่แตกต่างกัน ดังนั้นหากเป็นชิ้นงาน Thin Wall ควรให้ความสำคัญกับ Injection Speed , Injection Pressure , Screw Diameter , Plastic Flow และ Mold Design มากเป็นพิเศษ

8. ขนาดแม่พิมพ์

ก่อนเลือกเครื่องต้องทราบขนาดแม่พิมพ์อย่างละเอียดก่อน โดยข้อมูลสำคัญ ได้แก่ ความกว้างแม่พิมพ์, , ความสูงแม่พิมพ์ , ความยาวแม่พิมพ์ , น้ำหนักแม่พิมพ์ , ความหนาขั้นต่ำ และ ความหนาสูงสุด โดยแม่พิมพ์ต้องสามารถติดตั้งเข้ากับพื้นที่ของเครื่องได้อย่างเหมาะสม

9. ระยะห่างระหว่าง Tie Bar

Tie Bar Distance เป็นปัจจัยที่มักถูกมองข้าม แม้เครื่องจะมีแรงปิดเพียงพอ แต่หากระยะห่างระหว่าง Tie Bar ไม่เพียงพอ ก็อาจไม่สามารถนำแม่พิมพ์เข้าไปติดตั้งในเครื่องได้ ดังนั้นควรตรวจสอบว่า 

ขนาดแม่พิมพ์ < พื้นที่ติดตั้งระหว่าง Tie Bar และ ต้องเผื่อพื้นที่สำหรับการติดตั้ง และ การทำงานอย่างเหมาะสม

10. ความหนาของแม่พิมพ์

เครื่องฉีดแต่ละรุ่นมีช่วงความหนาของแม่พิมพ์ที่สามารถติดตั้งได้ หากแม่พิมพ์บางเกินไป หรือ หนาเกินกว่าช่วงที่เครื่องรองรับ อาจไม่สามารถใช้งานได้อย่างถูกต้อง ดังนั้นก่อนซื้อเครื่องควรตรวจสอบ Minimum Mold Height และ Maximum Mold Height ก่อนเสมอ

การเลือกขนาดเครื่องฉีดพลาสติกอย่างแม่นยำ ต้องพิจารณาร่วมกันทั้ง แรงหนีบแม่พิมพ์ ปริมาณการฉีด และ มิติทางกายภาพของแม่พิมพ์ การคำนวณตามหลักวิศวกรรมโดยเผื่อ Safety Factor อย่างเหมาะสม ไม่เพียงแต่จะทำให้ได้ชิ้นงานที่มีคุณภาพ สมบูรณ์ และ ได้มาตรฐาน แต่ยังช่วยยืดอายุการใช้งานของทั้งแม่พิมพ์ และ เครื่องฉีดพลาสติก ลดต้นทุนการบำรุงรักษา และ สร้างความคุ้มค่าทางการลงทุนในระยะยาวได้ ดังนั้นหากสนใจ เครื่องฉีดพลาสติก ที่ได้มาตรฐานเราขอแนะนำ J Tech Machinery คือ ผู้นำเข้า และตัวแทนจำหน่ายเครื่องจักรกลที่ครบครัน และ ทันสมัยที่สุดในประเทศไทย เราเชี่ยวชาญในเครื่องจักรกลหลากหลายประเภท เช่น เครื่องกัด CNC Milling Machine (CNC Machine), เครื่อง 5 Axis Machining , เครื่อง 3D Scanner, เครื่องไวร์คัท, CNC Swiss Type และ เครื่องฉีดพลาสติก ที่ตอบโจทย์สำหรับหลากหลายอุตสาหกรรม ไม่ว่าจะเป็นอุตสาหกรรมรถยนต์, อากาศยาน, อุปกรณ์การแพทย์, จักรกลการเกษตร, การก่อสร้าง, พลังงาน, เครื่องใช้ไฟฟ้า, บรรจุภัณฑ์ และ แม่พิมพ์ชนิดต่างๆ นั้นเอง