Mikro Plastik Enjeksiyon Nedir? Avantajları ve Kullanım Alanları
Mikro plastik enjeksiyon; 0.001 ile 0.1 gram aralığında parça ağırlığı olan plastik ürünlerin özel enjeksiyon makineleri kullanılarak yüksek hassasiyetli seri üretimini sağlayan ileri bir imalat teknolojisidir. Bu genel bir tanımlamadır.
Bu işlem uygulamalarda genel olarak üç tür bileşene ayrılabilir.
1. Parçanın kütlesi birkaç miligram mertebesindedir,
2. Parça boyutları mikrometre aralığında boyut(lar)a sahiptir,
3. Parçalar herhangi bir boyuta sahip olabilir, ancak mikrometre ölçeğinde toleranslara sahiptir.
Mikro Nedir?
“Mikro” terimi, ölçek olarak çok küçük boyutları ifade etmek için kullanılır. Teknik ve mühendislik alanlarında mikro kavramı, genellikle milimetrenin binde biri (mikrometre – µm) seviyesindeki ölçüleri tanımlar.
1 mikrometre (µm) = 0,001 mm
İnsan saçının kalınlığı yaklaşık 70–100 µm’dir.
Örnek bir Mikro plastik parçanın boyutları;
- 2mm parçanın genişliği
- 0.05mm enjeksiyon noktası çapı
- Merkez pim çapı 1mm
- Duvar et kalınlığı 0.15mm
- Kalıp parçaları arası boşluk 0.003mm
- Parça ağırlığı 0.0012gram
Bu ölçekte yapılan tasarım ve üretim işlemleri, yüksek hassasiyet, özel ekipman ve kontrollü prosesler gerektirir.
Mikro Plastik Enjeksiyonun Özellikleri
Mikro plastik enjeksiyon, standart enjeksiyon süreçlerinden farklı olarak aşağıdaki temel özelliklere sahiptir:
Mikron seviyesinde hassasiyet; Örneğin 0.02gram ağırlığındaki bir parçanın çapak yapmaması için hassas parametre ayarlamaları yapılması gerekir.
Çok küçük parça hacimleri (≤ 1 g); Kalıplama için 0.001 grama kadar parça ağırlıkları mümkündür.
Özel tasarlanmış mikro kalıplar; Mikro enjeksiyon kalıpları genelde tek bir gövde yerine çok bileşenli yapılara sahiptir. Kalıp bileşenlerinin uyumu kusursuz olmalıdır.
Düşük atık oranı. Klasik enjeksiyon sistemlerine göre yolluk ağırlıkları çok düşüktür.
Yüksek tekrarlanabilirlik.
Malzeme kontrollü proses yönetimi
Bu sayede karmaşık geometrilere sahip, fonksiyonel ve güvenilir mikro parçalar üretmek mümkün hale gelir.
Hangi Sektörlerde Kullanılır?
Mikro plastik enjeksiyon, özellikle aşağıdaki sektörlerde yaygın olarak kullanılmaktadır:
Medikal ve Sağlık Cihazları
- Mikro valfler
- İşitme cihazları
- İmplantlar
- Tek kullanımlık hassas parçalar
Otomotiv
- Mikro switch
- Mikro klips ve bağlantı elemanları
Bilgisayar
- Ink-jet yazıcı bileşeni
Elektronik ve Elektrik
- Karmaşık mikro-elektro-mekanik sistemler (MEMS)
- Mikro konnektörler
- Sensörler
- PCB komponentler
- İzolasyon parçaları
Sulama ve Tarım Teknolojileri
- Katif damlatıcı bileşenleri
- Mikro akış kontrol parçaları
Hassas Mekanik Plastik Parçalar
- Mikro motorlar
- Mikro dişliler
- Rotorlar
Optik
- Lensler
- Kamera tutucu
Saat
- Dişliler
- Kilitler
Fiber Optik
- Ferruller
- Fiber Optik konnektör bileşenleri
Telekominikasyon
- Mobil cihazlar
Mikro Plastik Enjeksiyon ile Üretilebilen Malzemeler
Mikro enjeksiyon sürecinde geniş bir mühendislik plastiği yelpazesi kullanılabilir:
STANDART
PP Polypropylene
PE Polyethylene
PS Polystyrene
TEKNİK
POM Polyoxymethylene
PA Polyamide
ABS Acrylnitrid-Butadiene-Styrene
PBT Polybuthyleneterephthalate
PPS Polyphenylensulfide
LCP Liquid Crystal Polymer
PEEK Polyetheretherketone
ETFE Ethylene / Tetrafluorethylene
ELASTOMER
TPE Thermoplastic Elastomere
TPU Thermoplastic Urethane
OPTİK
PC Polycarbonate
PMMA Polymethylmethacrylate
COC Cycloolefin Copolymere
PSU Polysulfone
SAN Styrene-Acrylnitril
PETG Polyethylene terephtalate
Malzeme seçimi; parçanın kullanım alanına, mekanik dayanımına, kimyasal direncine ve sıcaklık gereksinimlerine göre belirlenir.
Mikro Plastik Enjeksiyonun Avantajları
Mikro plastik enjeksiyonun sağladığı başlıca avantajlar şunlardır:
Yüksek Hassasiyet
Mikron seviyesindeki toleranslar sayesinde fonksiyonel parçalar güvenle üretilebilir.
Seri Üretime Uygunluk
Prototipten seri üretime geçişte kalite kaybı yaşanmaz.
Kalıp Malzemesi Maliyeti
Düşük kalıp boyutlarından dolayı kalıp malzemeleri yüksek performanslı enjeksiyon kalıp çeliklerinden yapılabilir.
Kalite
Düşük bekleme süreleri(residence time) nedeniyle plastikler bozulmaz.
Performans
Yüksek enjeksiyon basıncı ve yüksek enjeksiyon hızları.
Düşük Birim Ağırlık – Düşük Maliyet
Küçük parça hacimleri sayesinde malzeme ve fire maliyetleri minimize edilir.
Tekrarlanabilir Kalite
Her parça aynı ölçü ve performans standartlarında üretilir.
Mikro Plastik Enjeksiyon ile Klasik Enjeksiyon Arasındaki Farklar
Kriter
Parça ağırlığı
Tolerans
Kalıp yapısı
Kullanım alanı
Klasik Enjeksiyon
Genellikle > 1 g
±0,05 – 0,1 mm
Standart
Genel plastik parçalar
Mikro Plastik Enjeksiyon
≤ 1 g
Mikron seviyesinde
Mikro hassasiyetli
Yüksek hassasiyetli parçalar
Ancak, mikro plastik enjeksiyon kalıplama işlemi, tabloda gösterilen geleneksel enjeksiyon işleminin sadece ölçek olarak küçültülmesi değildir. İşlemin her adımının yeniden düşünülmesini gerektirir. Bu da;
- enjeksiyon basıncı,
- kalıp sıcaklığı,
- boşluk vakumu,
- baskı boyutu,
- soğutma hızı için özel gereksinimler anlamına gelir. Aşağıdaki şekilde mavi yazı tipiyle belirtilmiştir.
Klasik Enjeksiyon Yöntemi ile Mikro Enjeksiyon Yönteminin Karşılaştırması
Neden Mikro Plastik Enjeksiyon Tercih Edilmelidir?
Günümüz mikro sistemleri, mevcut ürünlerden daha küçük, daha hafif, daha güçlü, daha hızlı ve daha ucuz üretilebilen yenilikçi ürünlere özlem duymaktadır. Mikro enjeksiyon kalıplama teknolojisi, bu talepleri mükemmel bir şekilde karşılamaktadır.
Geçen yüzyılın 60’lı yıllarının sonlarından itibaren, entegre devre (IC) endüstrisiyle ilgili yarı iletken malzeme işleme teknolojilerinin hızla gelişmesiyle birlikte, çıplak gözle görülmesi zor olan mikro ölçekli parçalar veya bileşenler bilim insanlarının dikkatini çekti. Bundan sonra, çeşitli fonksiyonel mikro sistemler, saat ve kamera endüstrisi, mürekkep püskürtmeli yazıcılar, bilgi depolama, sensörler ve dönüştürücüler, mikro akışkan sistemler, mikro ısı eşanjörleri, mikro reaktörler vb. gibi farklı alanlarda hızla yaygın olarak kullanılmaya başlandı (Madou M. J. 1997; Madou M. J. 2002).
Etkileyici bir gelişmenin ardından, Mikro-Elektronik-Mekanik Sistemler (MEMS) olarak adlandırılan yeni bir araştırma bilim ve mühendislik alanı oluştu. Özellikle son on yılda, Mikro optik elektron sistemleri (MOEMS) ve Biyo-mikro elektron mekanik sistemleri (Bio-MEMS) ve Biyomedikal Mühendislik (BioM) alanlarında önemli roller oynamıştır.
Özellikle hassasiyet, süreklilik ve kalite gerektiren uygulamalarda mikro plastik enjeksiyon; alternatif yöntemlere göre açık bir üstünlük sağlar.
Sonuç
Mikro plastik enjeksiyon; ileri mühendislik, hassas kalıp tasarımı ve kontrollü üretim süreçlerinin birleşimiyle ortaya çıkan, yüksek katma değerli bir üretim yöntemidir. Doğru tasarım ve doğru proses yönetimi ile, çok küçük parçalar dahi yüksek performansla üretilebilir.
KAYNAK:
1)Lei Xie, Longjiang Shen and Bingyan Jiang. “Modelling and Simulation for Micro Injection Molding Process”
2)Jingsong Chu. “Characterization of the Micro Injection Molding Process and Its Products”
3) Yi Qin. “Micro-Manufacturing Engineering and Technology”