تصميم المنتجات البلاستيكية وتطويرها

تصميم وإنشاء منتج بلاستيكي يتضمن توليد الأفكار والاختراع، وهندسة المنتجات، والتكنولوجيا، والتصنيع البنّاء للمنتجات البلاستيكية الجذابة وذات الأداء الفعّال. ومع زيادة الطلب على تحقيق الحلول الفريدة والصديقة للبيئة، يتعين على المصممين والمهندسين المرور بعدة خطوات، بدءًا من الرسومات على الورق وانتهاءً بالإنتاج. يناقش هذا المقال الجوانب العملية لتصميم المنتجات البلاستيكية الهندسية وتطويرها مع التركيز على عمليات محددة وعوامل اتخاذ القرار والمجالات اللازمة لتحقيق أفضل النتائج في صناعة البلاستيك.

فهم تصميم المنتجات البلاستيكية وتطويرها؟

تصميم المنتجات البلاستيكية وتطويرها المتعلقة بتصميم منتجات جديدة من البلاستيك. وهي عملية حديثة تتضمن الخطوات التالية: المفهوم والتصميم والإنتاج. ويشمل ذلك جوانب مثل اختيار المواد، والالتزام بنظريات التصميم، ومتطلبات التصنيع في الخروج بمنتجات تناسب حاجة مستخدم معين أو طلب السوق.

أنواع مختلفة من العمليات المستخدمة في تصميم المنتجات البلاستيكية وتطويرها

فيما يلي بعض أنواع العمليات الشائعة التي يمكننا استخدامها لتصميم المنتجات البلاستيكية وتطويرها;

1. القولبة بالحقن

هذه الطريقة لقولبة البلاستيك هي واحدة من أكثر التقنيات استخدامًا لإنشاء أجزاء للإنتاج بكميات كبيرة. إنها عملية يتم من خلالها إنشاء الشكل المطلوب عن طريق صب مادة سائلة ساخنة وهي البلاستيك في هذه الحالة تحت حجرة عالية الضغط وتظهر في قالب حقن البلاستيك في الشكل المطلوب الذي تم إنشاؤه بالفعل. وفي حالة أخرى عندما يظل البلاستيك ساخنًا، ينفتح القالب ويحرر الجزء ولكن يبقى الشكل النهائي هو الشكل المطلوب. إنها تقنية عالية الكفاءة للإنتاج بكميات كبيرة لأن العملية سريعة، ويمكن إنتاج الأجزاء بتفاوتات متقاربة مع استهلاك القليل جدًا من المواد.

2. القولبة بالنفخ

يتم تطبيق النفخ بالنفخ بشكل خاص لتصنيع المنتجات المجوفة المصنوعة من مواد بلاستيكية مثل الزجاجات والحاويات. تتضمن الخطوة الأولى تليين البلاستيك باستخدام الحرارة ثم صبه على قالب. ثم يتم دفع الهواء إلى داخل القالب، ويتم دفع البلاستيك المنصهر إلى الشكل المجوف للسطح الداخلي للقالب. عندما يتعلق الأمر بفكرة أن القولبة بالنفخ جيدة للمنتجات التي يجب أن تكون خفيفة الوزن ومقاومة للصدمات ويجب أن تكون لديها القدرة على احتواء سائل.

3. التشكيل الحراري

وتتكون بشكل أساسي من تسخين لوح بلاستيكي وتحويله إلى شكل مرن من البلاستيك. يتم بعد ذلك لف المادة فوق القالب ومن خلال عملية تشكيل بالتفريغ يتم سحبها على سطح القالب وتترك عندما تبرد المادة. يتم تطبيق التشكيل الحراري على نطاق واسع في صناعة التعبئة والتغليف والصواني والحاويات التي تستخدم لمرة واحدة. لذا، تتميز هذه الطريقة بتكاليف منخفضة نسبيًا وتسمح بإنشاء منتجات خفيفة رقيقة بكميات كبيرة.

4. القولبة الدورانية

القوالب الدورانية أو القولبة الدورانية هي طريقة أبطأ في القولبة وهي أكثر ملاءمة لإنتاج سلع فارغة كبيرة مثل الخزانات ومعدات اللعب والقوارب مثل الزوارق. هنا، يتم وضع مسحوق البلاستيك المسحوق في قالب يتم تسخينه بعد ذلك ويتم تركيبه أيضًا على نظام ثنائي المستوى. أثناء دوران القالب، يذوب المسحوق ويذوب المسحوق ويتم ربط المسحوق بالجدران الداخلية للقالب مما يوفر منتجًا قويًا بدون طبقات. وهي مناسبة لتوليد حاوية واسعة النطاق ورقيقة الجدران إلى حد ما بما في ذلك سماكة جدران متفاوتة.

5. الطباعة ثلاثية الأبعاد

تتضمن الطباعة ثلاثية الأبعاد أو عملية التصنيع المضافة بناء جسم ما باستخدام نموذج مادي تم إنشاؤه من مصدر حاسوبي. وفي حين أن معظم التقنيات الأخرى تعتمد على الإزالة أو الصب، فإن الطباعة ثلاثية الأبعاد تتيح التحكم المباشر في الأشكال الهندسية المعقدة للأسطح والفراغات. ولأنها يمكن أن تصنع نموذجًا ماديًا للتصميم دون استخدام قالب مكلف، فإنها كثيرًا ما تستخدم في النماذج الأولية. كما أنها مناسبة للاستخدام إذا كانت عملية الإنتاج صغيرة أو في التجميعات التي تتطلب مواد محددة.

مقارنة بين جميع أنواع العمليات المستخدمة في تصميم وتطوير المنتجات البلاستيكية

فيما يلي مقارنة مفصلة لجميع أنواع العمليات المستخدمة في تصميم المنتجات البلاستيكية وتطويرها;

العملية	وصف	مثالية لـ	نقاط القوة	القيود	يكلف
القولبة بالحقن	بلاستيك مصهور محقون في قوالب	الأجزاء كبيرة الحجم	جودة متسقة وتكلفة منخفضة للوحدة الواحدة	ارتفاع تكلفة الأدوات	عالي
نفخ القوالب	القوالب المنفوخة بالهواء للتجويفات	الزجاجات والحاويات	دورة سريعة وخفيفة الوزن وسريعة	يقتصر على الأشكال المجوفة	معتدل
التشكيل الحراري	صفائح بلاستيكية ساخنة مصبوبة	التعبئة والتغليف، الصواني	انخفاض تكلفة الأدوات، وسرعة الإعداد	جدران رقيقة وأشكال محدودة	قليل
القوالب الدورانية	دوران القالب للتجاويف الكبيرة	الخزانات والأصناف الكبيرة المتينة	جدران موحدة، تكلفة أدوات منخفضة	دورة بطيئة، تفاصيل محدودة	معتدل
الطباعة ثلاثية الأبعاد	طبقة تلو الأخرى من نموذج رقمي	النماذج الأولية، الأشكال المعقدة	قابلة للتخصيص، لا حاجة إلى أدوات	بطء ومحدودية القوة المادية	عامل

عملية تصميم المنتجات البلاستيكية الكاملة

دعنا نناقش جميع تصميمات المنتجات البلاستيكية وعملية التطوير خطوة بخطوة بشكل متعمق;

1. تحديد المتطلبات

يتمثل النشاط الأولي في دورة حياة المنتج البلاستيكي في تحديد خصائص الشكل والاستخدام والأداء. ويشمل ذلك استخدامه، والمزيد من الأشخاص الذين سيستخدمونه، وقضايا مثل؛ المتانة أو المرونة أو مقاومة العوامل البيئية المختلفة.

2. إنشاء رسم تخطيطي أولي للمفهوم

يقوم المصممون بعد ذلك بعمل ما يسمى بالرسومات، وهي في الواقع اسكتشات تساعد في تخيل مظهر المنتج والبناء العام. تساعد هذه الرسومات التخطيطية في الاجتماعات الأولية لأصحاب المصلحة من خلال تقديم رؤية موجزة عن مظهر المنتج وفائدته.

3. اختيار المواد الأولية

بمجرد تحديد مفهوم الإنشاء، يختار المصممون المواد الممكنة اعتمادًا على خصائصها مثل القوة والمرونة والوزن والتكلفة وقابلية إعادة التدوير. تساعد هذه الخطوة على اختيار المواد التي تلبي متطلبات المنتج النهائي وتطبيقه في السوق.

4. تصميم الجزء حسب خواص المواد

في هذه المرحلة، يصبح هيكل المنتج محددًا فيما يتعلق بخصائص كثافة المواد المختارة وقوة الشد ومقاومة الحرارة وما إلى ذلك. يضمن هذا التحسين قدرة المنتج على العمل على النحو الأمثل عندما يكون في الميدان.

5. التحليل الهيكلي

يستخدم التحليل الهيكلي عمليات المحاكاة والاختبارات بمساعدة الحاسوب لتحديد قدرة المنتج على الأداء على النحو المطلوب وحسب التصميم. يمكن أن تعيق العوائق المحتملة أداء النظام وجزئه خلال عملية التصميم، لذا فإن تجنبها سيكون أفضل للمصممين.

6. اختيار المواد النهائية

بعد الاختبار، يتم استخدام النتائج المختبرية والتقييمات الإضافية لترسيخ قرار المصممين بشأن المواد الأكثر ملاءمة للاستخدام. وتساعد هذه الخطوة في التحقق من أن المواد المختارة ستلبي الاحتياجات التي تم تصميم المنتج من أجلها ودورة حياته المتوقعة.

7. تعديل التصميم من أجل التصنيع (DFM)

في تقرير سوق دبي المالي (التصميم من أجل التصنيع)، يركز على التغييرات في التصميم لتحقيق عملية تصنيع أفضل، وتكلفة ووقت أقل. قد تشمل هذه التغييرات تقليل الأجزاء، وتصميم الشكل لعملية التصنيع المختارة، وأشكال الأجزاء.

8. وضع النماذج الأولية

النماذج الأولية تعني تطوير أول تطبيق كامل النطاق للتصميم. يمكّن هذا النموذج المصمم والمهندس من تكوين فكرة عن شكل المنتج النهائي وطريقة عمله وكيفية استخدامه. تعتبر نتائج النماذج الأولية مفيدة لأنها تحدد كيفية تعديل المنتج النهائي لتلبية متطلبات الجودة قبل الإصدار الشامل.

9. الأدوات

تصنيع الأدوات هو تصنيع الأدوات ومتطلبات القوالب قبل بدء عملية التصنيع على نطاق واسع. وبالنسبة للمنتجات البلاستيكية، غالبًا ما يتم تصنيع القوالب المتخصصة المستخدمة في خطوات التشكيل مثل التشكيل بالحقن أو التشكيل بالنفخ والتي تعتمد على شكل وحجم المنتج النهائي المطلوب.

10. الإنتاج

وأخيراً، يبدأ الإنتاج. في هذه المرحلة الأخيرة، يتم الإنتاج الفعلي للمنتج البلاستيكي وفقًا للتصميم والمواصفات التي تم اعتبارها مثالية. يعد التحكم في جودة المنتج أمرًا بالغ الأهمية، خاصةً عند تقييم ما إذا كان منتج معين يفي بمعايير الجودة ذات الصلة وكذلك مستويات الأداء المتوقعة. تتضمن هذه الخطوة أيضًا التعبئة والتغليف والتجميع في حالة تفكيكها لتسهيل التعامل معها وتجهيزها للشحن.

النظر في أثناء تحديد العملية المناسبة لتطوير المنتجات البلاستيكية

لذا، إليك بعض الحقائق التي يجب أن تضعها في اعتبارك أثناء اختيار العملية المناسبة;

1. تعقيد المنتج: فكّر في مدى تعقيد التصميم وما إذا كان نوع معين من العمليات المحددة يمكنه التعامل معه.
2. متطلبات الحجم: ضع في اعتبارك حجم الإنتاج المطلوب، لأن بعض العمليات مناسبة للإنتاج منخفض أو كبير الحجم.
3. التوافق المادي: وهذا يعني أن عملية التصنيع المختارة يجب أن تتماشى مع مجموعة المواد المرغوب استخدامها.
4. الآثار المترتبة على التكلفة: استشر حول تكاليف الأدوات، بالإضافة إلى تكاليف المواد والإنتاج، من أجل تحديد مدى تقييم الجودة العالية في خط الإنتاج هذا.
5. المهلة الزمنية: تقدير الوقت المستغرق للانتقال من التصميم إلى الإنتاج واختيار العملية التي تناسب الإطار الزمني للمشروع.

إيجابيات العملية المثلى لتصميم المنتجات البلاستيكية وتطويرها

فيما يلي إيجابيات مختلفة لاستخدام العمليات المثلى لتصميم المنتجات البلاستيكية وتطويرها;

1. كفاءة التكلفة: هناك دائمًا مبدأ مفاده أنه إذا تم تصميم العمليات بشكل صحيح يمكن أن تكون هناك دائمًا طريقة لجعل المنتجات أرخص وبالتالي كسب المزيد من المال.
2. مرونة التصميم: تتيح الحلول تصميمات متميزة والقدرة على إجراء التغييرات بسرعة أكبر.
3. قابلية التوسع: يعزز مخطط التدفق هذا الكفاءة في الإنتاج حيث يمكن توسيع نطاق العمليات بسهولة من خلال خط الإنتاج لتلبية احتياجات السوق.
4. ضبط الجودة: وهذا يعني أن العمليات المنظمة بشكل جيد تؤدي إلى توحيد المنتج وبالتالي تحسين جودة المنتج.
5. الاستدامة: يمكن جعلها صديقة للبيئة، باستخدام الأشياء المعاد تدويرها وتقليل النفايات في العمليات.

حدود عملية تصميم المنتجات البلاستيكية وتطويرها

فيما يلي بعض قيود تصميم المنتجات البلاستيكية وتطويرها;

• استثمار أولي مرتفع: هناك عدد قليل من العمليات التي يمكن أن تكون فيها الأدوات باهظة الثمن، على سبيل المثال، القولبة بالحقن.
• القيود المادية: لا ينبغي أن تكون جميع العمليات قادرة على قبول أو معالجة جميع أنواع المواد البلاستيكية.
• التعقيد في تغييرات التصميم: يمكن أن تكون التغييرات التي يتم إجراؤها بعد مرحلة تصنيع الأدوات مكلفة للغاية وتستغرق وقتًا طويلاً.
• قيود الإنتاج: بعض الطرق مقيدة بحجم أو شكل المنتج الذي يتم إنتاجه.
• توليد النفايات: قد تولد بعض الأنشطة التي يتم تنفيذها بعض النفايات التي يجب التعامل معها بالطريقة الصحيحة.

تطبيقات العملية المثلى لتطوير المنتجات البلاستيكية

فيما يلي بعض الاستخدامات الأكثر شيوعًا للعملية المثلى في تصنيع المنتجات البلاستيكية:

1. الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية: تصميم أغلفة وأجزاء للأدوات المحمولة مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة.
2. قطع غيار السيارات: إنتاج مواد عالية القوة ومنخفضة الوزن من شأنها أن تساعد في تحسين أداء السيارة.
3. الأجهزة الطبية: تصنيع قطع نظيفة ودقيقة للتطبيقات الطبية.
4. حلول التغليف والتعبئة والتغليف: ابتكار حلول تغليف جديدة وصديقة للبيئة للمنتجات المختلفة.
5. السلع المنزلية: صنع الأوعية وغيرها من أدوات المطبخ والكراسي والطاولات والخزائن وغيرها من الأدوات المنزلية الضرورية.

خاتمة

في الختام، يعد تصميم وتطوير المنتجات البلاستيكية خطوة مهمة لتصميم منتجات وظيفية تلبي متطلبات السوق لتحسين الأداء. ولهذا السبب من الضروري النظر في المراحل المحددة والعوامل المهمة للعملية كما توضح الحالة، فبالنهج الصحيح ستتمكن الشركات من اجتياز بيئة تنافسية بنجاح. ولذلك، يجب على المرء أن يبقى على دراية دائمة بالتقدم المستقبلي في تصميم المنتجات البلاستيكية فيما يتعلق بالتقنيات والمواد الجديدة.

هناك العديد من المنتجات البلاستيكية التي ستصمم بمكونات كهربائية، مثل ثنائي الفينيل متعدد الكلور بوراد والعديد من المنتجات الإلكترونية الأخرى ذات الصلة تصميم المنتجات الإلكترونية وتطويرها سيكون أكثر تعقيدًا ثم تصميم منتج بلاستيكي واحد وتطويره، إذا كان مشروعك الذي سيحتوي على مكونات إلكترونية فيه، فمرحبًا بك في الاتصال، فنحن محترفون في هذا المجال.

الأسئلة الشائعة

تحديد تأثير اختيار المواد على تصميم المنتجات البلاستيكية.

كما أنه عنصر مهم في تطوير المنتج لأن اختيار المواد يحدد عمر المنتج واستخدامه وفعاليته.

ما هي المدة التي يستغرقها المنتج البلاستيكي الجديد في مراحل تطويره؟

قد يستغرق هذا الأمر من عدة أسابيع إلى عدة أشهر حسب مدى تعقيد تصميم المنتج، ولكنه قد يستغرق 3 أشهر على الأقل من مرحلة المفهوم إلى مرحلة الإنتاج.

ما هي الركائز النموذجية في البلاستيك تصميم المنتج?

وهي تشمل البولي إيثيلين والبولي بروبيلين والبوليسترين والبولي فينيل كلوريد المعروف أيضًا باسم PVC. لذا فجميعها تتمتع بهذه الخصائص، وبالتالي فهي مناسبة للاستخدامات المختلفة.

هل يمكن إجراء تغييرات في التصميم بعد مرحلة تصنيع الأدوات؟

نعم، من الممكن إجراء تغييرات. ومع ذلك، سيكلف ذلك المزيد من الوقت والمال، لذلك من الأفضل إجراء التغييرات الأخيرة قبل وضع الأدوات.

ما الدور الذي تلعبه النماذج الأولية في تصميم المنتجات؟

يتضمن إنشاء نموذج للمنتج المقترح. وبذلك يمكن تشخيص المشاكل الرئيسية قبل الإنتاج الفعلي.

هل من الممكن تطوير المنتجات البلاستيكية بشكل مستدام؟

نعم، لقد تبنت معظم العمليات استخدام المنتجات المعاد تدويرها للحد من الآثار السلبية على البيئة.