Proiectarea și crearea unui produs din plastic implică generarea de idei și invenții, ingineria produselor, tehnologia și fabricarea constructivă a unor produse din plastic atractive și cu performanțe eficiente. Pe măsură ce cererea de realizare a unor soluții unice și ecologice crește, proiectanții și inginerii trebuie să parcurgă mai multe etape, începând cu desenele pe hârtie și terminând cu producția. Acest articol abordează aspectele practice ale proiectării și dezvoltării produselor inginerești din materiale plastice, concentrându-se pe procesele specifice, factorii decizionali și domeniile necesare pentru a obține rezultate optime în industria materialelor plastice.
Înțelegerea concepției și dezvoltării produselor din plastic?
Plastic Proiectare și dezvoltare de produse legate de proiectarea de noi produse din materiale plastice. Acestea sunt un proces modern care implică următoarele etape: Concept, proiectare și producție. Aceasta implică aspecte precum alegerea materialelor, respectarea teoriilor de proiectare și a cerințelor de fabricație pentru a crea produse care să răspundă unei anumite nevoi a utilizatorului sau cererii pieței.
Diferite tipuri de procese utilizate în proiectarea și dezvoltarea produselor din plastic
Iată câteva dintre tipurile comune de procese pe care le putem utiliza pentru proiectarea și dezvoltarea produselor din plastic;
1. Turnare prin injecție
Această metodă de turnare a materialelor plastice este una dintre cele mai frecvent utilizate tehnologii pentru crearea de piese pentru producția de masă. Este un proces prin care o formă dorită este creată prin turnarea unui material lichid încălzit care este plastic în acest caz sub o cameră de înaltă presiune și apare în matriță de injecție din plastic într-o formă dorită deja creată. În alt caz, când plasticul rămâne fierbinte, matrița se deschide și eliberează piesa, dar forma finală rămâne cea dorită. Este o tehnică foarte eficientă pentru producția de volum, deoarece procesul este rapid, iar piesele pot fi produse cu toleranțe strânse și cu foarte puțin material consumat.
2. Turnare prin suflare
Turnarea prin suflare se aplică în special pentru fabricarea produselor goale din materiale plastice, cum ar fi sticlele și recipientele. Prima etapă presupune înmuierea plasticului cu ajutorul căldurii și apoi turnarea acestuia pe o matriță. Aerul este apoi forțat în matriță, iar plasticul topit este forțat în forma goală a suprafeței interioare a matriței. Când vine vorba de ideea că turnarea prin suflare este bună pentru produsele care trebuie să fie ușoare, rezistente la impact și trebuie să aibă capacitatea de a conține un lichid.
3. Termoformare
Se compune în principal din încălzirea unei foi de plastic și transformarea acesteia într-o formă flexibilă de plastic. Materialul este apoi drapat peste matriță și, printr-un proces de formare în vid, este tras pe suprafața matriței și pleacă atunci când materialul se răcește. Termoformarea este mai larg aplicată în industria ambalajelor, a tăvilor de unică folosință și a containerelor. Astfel, această metodă se caracterizează prin costuri relativ scăzute și permite crearea de produse subțiri și ușoare în cantități mari.
4. Turnare prin rotație
Turnarea prin rotație sau roto-molarea este o metodă de turnare mai lentă, mai potrivită pentru producerea de articole mari goale, cum ar fi rezervoarele, echipamentele de joacă și bărcile, cum ar fi caiacele. În acest caz, plasticul sub formă de pudră este introdus într-o matriță care este apoi încălzită și este, de asemenea, amestecată pe un sistem cu două planuri. Pe măsură ce matrița se rotește, pulberea se topește și se realizează lipirea pulberii de pereții interiori ai unei matrițe, oferind un produs rezistent, fără cusături. Este adecvat pentru generarea unui recipient cu pereți întinși și destul de subțiri, inclusiv cu grosimi variabile ale pereților.
5. Imprimarea 3D
Imprimarea 3D sau procesul de fabricație aditivă implică construirea unui obiect folosind un model fizic creat dintr-o sursă computerizată. În timp ce majoritatea celorlalte tehnologii sunt bazate pe îndepărtare sau turnare, imprimarea 3D permite controlul direct al geometriilor complexe ale suprafețelor și al golurilor. Deoarece poate realiza un model fizic al designului fără utilizarea matriței costisitoare, este frecvent utilizată pentru prototipuri. De asemenea, este adecvată pentru a fi utilizată dacă o serie de producție este mică sau la ansambluri care necesită materiale specifice.
Comparație între toate tipurile de procese utilizate în proiectarea și dezvoltarea produselor din plastic
Următoarea este o comparație detaliată a tuturor tipurilor de procese utilizate în proiectarea și dezvoltarea produselor din plastic;
| Procesul | Descriere | Ideal pentru | Puncte forte | Limitări | Costuri |
| Turnare prin injecție | Plastic topit injectat în matrițe | Piese de mare volum | Calitate constantă, cost unitar scăzut | Costuri ridicate de scule | Înaltă |
| Turnare prin suflare | Mucegai umflat cu aer pentru goluri | Sticle, recipiente | Ciclu ușor, rapid | Limitat la formele goale | Moderat |
| Termoformare | Foi de plastic încălzite turnate | Ambalaje, tăvi | Costuri reduse de scule, configurare rapidă | Pereți subțiri, forme limitate | Scăzut |
| Turnare prin rotație | Rotația matriței pentru goluri mari | Rezervoare, articole mari durabile | Pereți uniformi, costuri reduse de scule | Ciclu lent, detalii limitate | Moderat |
| Imprimare 3D | Strat cu strat de la un model digital | Prototipuri, forme complexe | Personalizabil, nu este nevoie de scule | Mai lent, rezistență limitată a materialului | Variabilă |
Procesul complet de proiectare a produselor din plastic
Să discutăm în profunzime toate etapele procesului de proiectare și dezvoltare a produselor din plastic;
1. Definirea cerințelor
Activitatea inițială în ciclul de viață al unui produs din plastic este identificarea caracteristicilor de formă, utilizare și performanță. Aceasta cuprinde utilizarea sa, mai multe persoane care îl vor folosi și aspecte precum durabilitatea, flexibilitatea sau rezistența la diferiți factori de mediu.
2. Creați o schiță conceptuală preliminară
Designerii realizează apoi ceea ce se numește schițe, care sunt de fapt schițe care ajută la imaginarea aspectului produsului și a construcției generale. Aceste schițe ajută la întâlnirile preliminare cu părțile interesate, oferind o scurtă viziune a aspectului și utilității produsului.
3. Selecția inițială a materialelor
Odată ce conceptul de creație a fost rezolvat, proiectanții aleg materialele posibile în funcție de caracteristicile acestora, cum ar fi rezistența, flexibilitatea, greutatea, costul și reciclabilitatea. Această etapă ajută la selectarea materialului care îndeplinește cerințele și aplicația produsului final pe piață.
4. Proiectarea pieselor în funcție de proprietățile materialelor
În această etapă, structura produsului este definită în funcție de densitatea, rezistența la tracțiune, rezistența la căldură etc. a materialelor alese. Această optimizare garantează că produsul este capabil să funcționeze optim pe teren.
5. Analiza structurală
Analiza structurală utilizează simulări și teste asistate de calculator pentru a determina capacitatea produsului de a funcționa conform cerințelor și proiectării. Obstacolele potențiale pot împiedica performanța sistemului și a părții sale de-a lungul procesului de proiectare, astfel încât evitarea lor ar fi cea mai bună soluție pentru proiectanți.
6. Selecția finală a materialelor
După testare, rezultatele de laborator și evaluările suplimentare sunt utilizate pentru a consolida decizia proiectanților cu privire la cele mai potrivite materiale de utilizat. Această etapă ajută la verificarea faptului că materialul ales va răspunde nevoilor pentru care a fost conceput produsul și ciclului său de viață preconizat.
7. Modificarea proiectului pentru fabricație (DFM)
În Raportul DFM (proiectare pentru fabricație), se concentrează pe modificările de proiectare pentru a obține un proces de fabricație mai bun și costuri și timp mai mici. Aceste modificări pot include reducerea numărului de piese, proiectarea formei pentru procesul de fabricație ales și formele pieselor.
8. Prototiparea
Prototiparea înseamnă dezvoltarea unei prime implementări la scară reală a proiectului. Acest model permite proiectantului și inginerului să aibă o idee despre aspectul, funcționarea și modul de utilizare a produsului final. Rezultatele prototipării sunt utile deoarece dictează modul în care produsul final este modificat pentru a îndeplini cerințele de calitate înainte de lansarea în masă.
9. Scule
Utilajul este fabricarea sculelor și a matrițelor necesare înainte de începerea unui proces de fabricație la scară largă. Pentru produsele din plastic, este vorba adesea de fabricarea matrițelor specializate utilizate în etapele de formare, cum ar fi turnarea prin injecție sau prin suflare, care depind de forma și dimensiunea produsului final necesar.
10. Producție
În cele din urmă, începe producția. În această ultimă etapă, producția efectivă a produsului din plastic se realizează în conformitate cu proiectul și specificațiile care au fost considerate perfecte. Controlul calității produsului este esențial, în special atunci când se evaluează dacă un anumit produs îndeplinește standardele de calitate relevante, precum și nivelurile de performanță așteptate. Această etapă implică, de asemenea, ambalarea, asamblarea în cazul în care au fost dezasamblate pentru o manipulare mai ușoară și pregătirea acestora pentru expediere.
Considerații privind identificarea procesului adecvat pentru dezvoltarea produselor din plastic
Așadar, iată câteva aspecte pe care trebuie să le aveți în vedere atunci când alegeți un proces adecvat;
- Complexitatea produsului: Gândiți-vă la complexitatea proiectului și dacă un anumit tip de proces selectat îl poate gestiona.
- Cerințe de volum: Luați în considerare volumul de producție necesar, deoarece unele procese sunt adecvate pentru producția de volum mic sau mare.
- Compatibilitatea materialelor: Aceasta înseamnă că procesul de fabricație ales trebuie să se alinieze cu gama dorită de materiale care urmează să fie utilizate.
- Implicații asupra costurilor: Consultați costurile de scule, precum și costurile de materiale și de producție, pentru a determina cât de înaltă calitate este evaluată corespunzător pe această linie de producție.
- Timp de execuție: Estimați timpul necesar pentru trecerea de la proiectare la producție și selectați un proces care se potrivește cel mai bine calendarului proiectului.
Avantaje ale procesului optim pentru proiectarea și dezvoltarea produselor din plastic
Următoarele sunt diferite avantaje ale utilizării proceselor optime pentru proiectarea și dezvoltarea produselor din plastic;
- Eficiența costurilor: Întotdeauna există maxima că, dacă procesele sunt concepute în mod corespunzător, poate exista întotdeauna o modalitate de a face produsele mai ieftine și, prin urmare, de a face mai mulți bani.
- Flexibilitate de proiectare: Soluțiile permit modele distincte și posibilitatea de a face schimbări mai rapid.
- Scalabilitate: O astfel de diagramă de flux promovează eficiența în producție, deoarece procesele se pot adapta cu ușurință de-a lungul liniei de producție pentru a satisface nevoile pieței.
- Controlul calității: Aceasta implică faptul că operațiunile bine organizate conduc la standardizarea produselor, îmbunătățind astfel calitatea acestora.
- Sustenabilitate: Acesta poate fi ecologic, folosind materiale reciclate și reducerea deșeurilor în cadrul proceselor.
Limitări ale procesului de proiectare și dezvoltare a produselor din plastic
Următoarele sunt câteva limitări ale proiectării și dezvoltării produselor din plastic;
- Investiție inițială ridicată: Există câteva procese în care sculele pot fi costisitoare, de exemplu, turnarea prin injecție.
- Limitări materiale: Nu toate procesele trebuie să fie capabile să accepte sau să prelucreze toate tipurile de materiale plastice.
- Complexitatea în modificările de proiectare: Modificările efectuate după faza de scule pot fi foarte costisitoare și necesită mult timp.
- Constrângeri de producție: Unele dintre metode sunt limitate de dimensiunea sau forma produsului care este fabricat.
- Generarea de deșeuri: Anumite activități desfășurate pot genera anumite deșeuri care trebuie tratate în mod corespunzător.
Aplicații ale procesului optim pentru dezvoltarea produselor din plastic
Unele dintre cele mai frecvente utilizări ale Procesului Optimal în fabricarea produselor din plastic sunt următoarele:
- Electronică de consum: Proiectarea carcasei și a pieselor pentru gadgeturi portabile, cum ar fi telefoanele mobile și notebook-urile.
- Piese auto: Producerea de materiale cu rezistență ridicată și greutate redusă care ar contribui la îmbunătățirea performanțelor vehiculelor.
- Dispozitive medicale: Fabricarea de piese curate și precise pentru aplicații medicale.
- Soluții de ambalare: Crearea de soluții de ambalare noi și ecologice pentru diferite produse.
- Bunuri pentru casă: Crearea de boluri și alte ustensile de bucătărie, scaune, mese și dulapuri, printre alte articole de uz casnic necesare.
Concluzie
În concluzie, proiectarea și dezvoltarea produselor din plastic reprezintă o etapă importantă pentru conceperea de produse funcționale care să îndeplinească cerințele pieței în materie de performanță sporită. Acesta este motivul pentru care este necesar să se ia în considerare etapele specifice și factorii importanți ai procesului, după cum demonstrează cazul, cu abordarea corectă, întreprinderile vor putea să navigheze cu succes într-un mediu concurențial. Prin urmare, trebuie să ne menținem la curent cu progresele viitoare în proiectarea produselor din plastic în ceea ce privește noile tehnologii și materiale.
Există multe produse din plastic care vor fi proiectate cu componente electrice, cum ar fi PCB borad și multe alte produse electronice conexe, pe acest proiectarea și dezvoltarea de produse electronice va fi mai complexă decât proiectarea și dezvoltarea unui singur produs din plastic, dacă proiectul dvs. care va avea componente electronice în el, bine ați venit să contactați, suntem profesioniști în acest domeniu.
Întrebări frecvente
Identificați efectele selecției materialelor asupra designului produselor din plastic.
Este, de asemenea, un element important al dezvoltării produsului, deoarece alegerea materialului dictează durata de viață, utilizarea și eficiența produsului.
Cât timp este necesar pentru ca un nou produs din plastic să treacă prin etapele de dezvoltare?
Acest lucru poate dura de la câteva săptămâni la câteva luni, în funcție de complexitatea designului produsului, dar poate dura cel puțin 3 luni de la concept la producție.
Care sunt substraturile tipice în plastic design de produs?
Acestea includ polietilena, polipropilena, polistirenul și clorura de polivinil, cunoscută și sub denumirea de PVC. Deci, toate au aceste caracteristici și sunt, prin urmare, potrivite pentru diverse utilizări.
Se pot face modificări ale proiectului după faza de scule?
Da, este posibil să faceți modificări. Cu toate acestea, va costa mai mult timp și bani, deci este mai bine să faceți ultimele modificări înainte de scule.
Ce rol joacă prototiparea în proiectarea produselor?
Aceasta implică crearea unui model al produsului propus. Astfel, principalele probleme pot fi diagnosticate înainte de producția efectivă.
Este posibil ca produsele din plastic să fie dezvoltate sustenabil?
Da, majoritatea proceselor au adoptat utilizarea de produse reciclate pentru a reduce efectele negative asupra mediului.