Plastiklerin enjeksiyon kalıplama yöntemiyle işlenmesi, sanayide yüksek hassasiyet ve verimlilik gerektiren üretim süreçlerinde yaygın olarak tercih edilen bir üretim yöntemdir. Bu yöntem, plastik maddelerin ergiyik halde kalıp içine enjekte edilmesiyle çeşitli şekil ve boyutlarda parçalar üretilmesine imkan sağlamaktadır. Plastik enjeksiyon kalıplama, otomotiv, beyaz eşya, elektronik, medikal, ambalaj ve oyuncak sektörleri gibi pek çok endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır.
Plastiklerin enjeksiyon kalıplama yöntemiyle işlenmesi, sanayide yüksek hassasiyet ve verimlilik gerektiren üretim süreçlerinde yaygın olarak tercih edilen bir üretim yöntemdir.
Plastik Enjeksiyonda Kalıplama
Yöntemin yaygın olarak kullanılmasında;
- Yüksek hassasiyet ve tekrarlanabilirlik
- Düşük parça başı maliyet
- Geniş malzeme seçenekleri
- Karmaşık parçaların üretimi
- Düşük iş gücü ve otomasyon uygulamaları
- Yüzey kalitesi ve estetik özellikler, avantajları arasında verilirken
- Yüksek yatırım maliyeti
- Tasarım ve kalıp süreçlerinin uzunluğu
- Malzeme sınırlamaları (termosetlerin kullanımının daha sınırlı olması) dezavantajlar arasında sayılmaktadır.
Günümüzde, enjeksiyon kalıplama teknolojisinde enerji verimliliği, çevre dostu malzemeler, 3D baskı ile desteklenmiş kalıp üretimi ve mikro-enjeksiyon gibi yenilikler ön plana çıkmaktadır. Mikro enjeksiyon, çok küçük ölçekli hassas parçaları üretmek için kullanılmaktadır ve özellikle elektronik ve medikal sektörlerinde önem kazanmaktadır. Enjeksiyon kalıplama, düşük tolerans, tekrarlanabilirlik, düşük maliyet ve hız avantajları sayesinde endüstride vazgeçilmez bir yöntem haline gelmiştir. Teknolojik gelişmelerle birlikte enjeksiyon kalıplama süreçleri sürekli olarak geliştirilmekte ve yeni uygulama alanları bulunmasına yardım etmektedir. Genel olarak; Servo motor teknolojisi, ısıl geri kazanım, otomasyon ve yapay zeka tabanlı optimizasyon ve enerji verimliliğinin öne çıkması, çevre dostu malzemeler ve sürdürülebilirlik, biyobozunur ve biyoplastikler, geri dönüştürülebilir plastik kullanımı, atık azaltma ve geri dönüşüm teknolojilerine imkan tanıması, 3D baskı ile desteklenen kalıp üretimi, hızlı prototipleme ve ürün geliştirme, düşük maliyetli parça üretimi, karmaşık ve özelleştirilmiş tasarımlara imkan tanıması, Mikro-enjeksiyon teknolojisi ile elektronik ve medikal uygulamalar, yüksek hassasiyet ve boyutsal tutarlılık, malzeme çeşitliliği, Enjeksiyon kalıplamada dijitalizasyon ve endüstri 4.0 ile akıllı enjeksiyon makineleri, veri analitiği ve proses izleme, öngörücü bakım, enjeksiyon kalıplamada gelişmiş soğutma teknolojileri ve konformal soğutma kanalları, yüksek verimli soğutucular ve termal yönetim sistemleri, üretim hızını artırması, ileri malzeme teknolojileri ve malzeme gelişimi ile kompozit malzemeler, fonksiyonel polimerler, geri dönüştürülmüş ve sürdürülebilir malzemelere imkan vermesi, yöntemi öne çıkarmaktadır.
Plastik Enjeksiyon Kalıplamanın Geleceği
Teknolojik gelişmelerle birlikte enjeksiyon kalıplama, endüstriyel üretimde daha geniş uygulama alanlarına sahip olacak şekilde evrim geçirmektedir. Enerji verimliliği, sürdürülebilirlik, gelişmiş malzemeler ve dijitalizasyon ile desteklenen enjeksiyon kalıplama, hassasiyet, tekrarlanabilirlik, düşük maliyet ve hız avantajları sayesinde endüstride vazgeçilmez bir yöntem haline gelmiştir. Bu yenilikler, üretim süreçlerinin daha verimli, esnek ve çevre dostu olmasına olanak tanıyarak geleceğin üretim teknolojilerinde öncülüğünü sürdürecektir.
“Plastik sektörü, çok hızlı bir şekilde gelişmektedir. Ülkemizde en çok gelişen sektörlerin başındadır. 2023 verilerine göre Türkiye’de plastik hammadde kullanımı 10 milyon tonu aşmıştır."
Plastik Enjeksiyonda Kullanılan Farklı Teknolojiler
Enjeksiyon üretim yönteminde birçok yeni teknolojiler kullanılmaktadır. Geleneksel enjeksiyon üretim yöntemi ile karşılanamayan istekler yeni üretim yöntemlerinin doğmasını sağlamıştır. Belli başlı üretim yöntemleri aşağıda listelenmiştir.
Standart enjeksiyon üretimi: Tek komponent (tek makina, tek kalıp ve tek hammadde ile tek özellikli parça üretimi ifade etmektedir.
Çoklu (2K) enjeksiyon teknolojisi: (çift komponent veya çoklu üretim) ile tek makina üzerinde birden fazla malzemeyi enjekte edecek enjeksiyon grupları, tek kalıp, fakat kalıp tasarımı gereği birden fazla malzemeyi veya birden fazla renkli aynı malzemeyi kalıp içerisine enjekte ederek farklı özelliklerde tek ürün elde etmek olarak ifade edilmektedir.
Kumaş baskı: ‘Textile back injection’ teknolojisi ile enjeksiyon makinası üzerindeki özel tasarlanmış kalıp içerisine boyutları ayarlanmış kumaş yerleştirilerek üzerine plastik enjekte edilip kumaş baskılı parça üretme yöntemidir.
Gaz destekli plastik enjeksiyon yöntemi: (gas assisted injection molding) (içi boş parça üretme) ile parça et kalınlıkları nedeni ile istenilen yüzey kalitesi elde edilemeyen ve gereğinden fazla ağır parçalar için üretim ve tasarım kısıtlarına karşı geliştirilmiş içi boş, yüzey kalitesi daha iyi, çevrim süresi düşük enjeksiyon parçası üretme teknolojisidir. Bu yöntemle daha düşük basınç ltında termoplastik polimer ve termoplastik elastomerlerden parça üretiminde, malzeme birleşme çizgilerini azaltan, çekmeyi ve çöküntüyü engelleyen, çevrim süresini azaltan yenilikçi bir teknoloji olarak ifade edilmektedir.
Mucell teknolojisi: (mikrohücresel köpük teknolojisi) ile, plastik enjeksiyon prosesinde parça ağırlığını azaltmak için kullanılan teknolojilerden biridir. Bu sayede, çok büyük tasarım değişiklikleri yapılmadan parça ağırlığında yaklaşık % 30 oranında azalma sağlanabilir. MuCell, termodinamik kritik noktasının üstünde bir sıcaklık ve basınç değerinde bir gazla başlayan bir mikrohücresel köpük işlemidir. Plastik parçalarda emisyon için araç hafifletme amacı ile yaygın kullanılır. Yöntemde enjeksiyon makinası kovanında (ocak) hammadde ile azot gazı birlikte karıştırılarak kalıba enjekte edilir ve parça içerisinde kabarcıklar olarak ifade edilen hücreler oluşturarak hafifletme sağlayan bir üretim yöntemidir. Makina sıkma tonaj kapasitesini ortalama % 50 – 100 arasında düşürmektedir. Enjeksiyon kalıplarında çelik yerine alüminyum kullanılmakta ve hızlı çevrim gibi özellikler kazandırmaktadır. Dezavantajı ise parça yüzeyinde gaz izlerinden dolayı, görsellik istenen parçalarda bu teknoloji sınırlamalar getirmektedir.
Kimyasal köpürtme teknolojisi: (araç hafifletme amaçlı) ile, plastik hammadde içerisine plastikleştirme aşamasında veya daha önce kimyasallar karıştırarak parça ağırlığında ortalama % 10 hafifletme sağlama tekniğine dayanmaktadır. Parça içerisinde kabarcıklar oluşturulmaktadır. Parça yüzey kalitesi düzgün olarak üretim sağlanmaktadır. Dezavantajı, hammadde maliyetinin yüksekliğidir. Bu konu üzerinde yoğun çalışmalar devam emektedir.
Kompozit üretim teknolojisi: (metal yerine cam elyaf takviyeli malzeme kullanma) ile; araç hafifletmek amacı ile otomotiv üzerindeki bazı parçalar plastik esaslı kompozite dönüştürülmektedir.
Metal insert hybrid) teknolojisi: (kalıp içerisine metal insert yerleştirme) ile; enjeksiyon kalıbı içerisine tasarımın gereği değişik boyutlarda metal parçalar yerleştirip, bunların üzerine veya etrafına plastik malzeme enjekte ederek parça oluşturma tekniğidir. Plastik parçaların bağlantı yerlerinin güçlü ve sağlam olması istendiği koşullarda uygulanan bir üretim yöntemidir. Örneğin, plastik fanların göbek burçları metaldir. Plastik enjeksiyonda yaygın kullanılan bir üretim tekniğidir.
IMD ve IMC (In mould decoration) teknolojisi ile, kalıp içerisinde plastik parçanın yüzeyini istenilen renklere boyama işlemidir. PC (polikarbonat) film üzerine emdirilmiş boya, enjeksiyon kalıbı içerisinde üzerine plastik hammadde enjekte ederek film üzerindeki boyanın parçaya geçmesi sağlanır. Bazı araçlardaki gösterge çerçevelerinin üretimlerinde uygulanan bir üretim yöntemidir.
PU (Poliüretan) kaplama teknolojisi: (“Soft Touch” deri görünümlü parça üretimi) ile; araç ön göğüslerinde ve kolçaklarda kullanılan bir üretim yöntemidir. Kalıp içerisine PU (Poliüretan) püskürtülerek yapılır.
3D MID teknolojisi (parçanın elektrik iletkenliğini sağlayan yöntemler) ile, plastik malzemeler içerisine iletken metal tozları karıştırarak plastik parça üretme yöntemidir. İletken olmayan plastik parçalara iletkenlik kazandırmak amacı ile yapılır.
Su enjeksiyonlu kalıplama (WIM)
Gaz destekli enjeksiyon kalıplamaya benzer şekilde, ancak gaz yerine su kullanan plastik endüstrisinde kullanılan ileri bir üretim sürecidir. Bu teknik, kalıp içerisindeki erimiş plastik malzemeye su enjekte edilerek içi boş parçalar oluşturmayı içerir. Yöntemde su enjeksiyon teknolojisi (WIT) ile: et kalınlığı fazla ve içi boş olarak üretilmesi gereken enjeksiyon parçaları (özellikle araçlarda kullanılan havalandırma boruları) su enjeksiyon yöntemi ile üretilirler. Bu tip havalandırma borularının farklı bir üretim yöntemi de şişirmedir (blowmolding). Yöntemde malzeme tasarrufu, çevrim süresinin azaltılması, ağırlık azaltımı, iyileştirilmiş yüzey kalitesi, yapısal bütünlük sağlanır. Yöntem hafif ama güçlü olması gereken parçaların üretiminde yaygın olarak kullanılır. Örneğin otomotiv parçaları (örneğin, tutamaklar, borular, kanallar), ev aletleri ve mobilyalar verilebilir. Bu yöntem, özellikle iyi bir yüzey kalitesinin ve verimli üretimin önemli olduğu uygulamalarda daha fazla üstünlük sağlar. Birleşme izi giderme (heat and cool) teknolojisi ile; plastik parçaların, yüzeylerindeki birleşim izleri, matlık-parlaklık farklılıklarının giderilmesi amacı ile yaygın olarak kullanılan yöntemdir. Mükemmel yüzeyli parçalar, kalıp birleşim ve yolluk girişlerinin yok edilmesi, yüzey üzerinde akış izlerinin oluşmaması için yöntem son derece idealdır. Parçalar son derece parlak elde edilir. Kalıp çok iyi dolar. Enjeksiyon kalıbının, enjeksiyon öncesi sıcaklığını 140-170 °C’ye kadar çıkarıp enjeksiyon yapma ve arkasından şok soğutma yaparak uygulanan bir üretim yöntemidir.
Yöntem termoplastik enjeksiyon kalıplarında, elyaf takviyeli kompozit parçaların üretiminde, sıcaklık döngüsü gerektiren diğer proseslerde, kalıbın hızlı ısıtılması ve soğutulması esasına dayanan bu sistem sayesinde; mükemmel yüzeyli parçalar, kalıp birleşim ve yolluk girişlerinin yok edilmesi, yüzey üzerinde akış izlerinin oluşmaması gibi pek çok avantaj elde edilir. Dezavantajı, sistem yatırımı ve kalıp maliyetinin yüksekliğidir. Tüm LED TV’lerin çerçeveleri bu teknikle üretilir.
Standart IMC
Standart IMC (kompresyon) ile, plastik enjeksiyon kalıbı tam sıkma kuvveti uygulanmadan önce içerisine ergimiş malzeme enjekte edilir ve sonra sıkma kuvveti uygulanarak yapılan bir üretim yöntemidir. Parçalarda ışık yansıması, iç gerilimsiz ve deformasyonsuz parça üretmek isteniyorsa kompresyon kalıbı kullanılır. Örneğin; gözlük camlarının üretimi bu yöntemle yapılır
