Kalıp içi kumaş arkası enjeksiyon kalıplama yönteminin incelenmesi ve kalıp tasarımı geliştirilmesi
Investigation of in-mold textile injection molding method and development of mold design
Yazar: CİHAN GERGEF
Danışman: DOÇ. DR. AKIN OĞUZ KAPTI
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Tasarım ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Anahtar kelimeler: Kumaş arkası enjeksiyon, Kalıp tasarımı, Soğutma sistemi dizaynı, Akış analizi

Her geçen gün gelişen teknolojilerle birlikte oluşan sıkı rekabet ortamı, artan üretim maliyetleri, kalite ve güvenilirlik beklentilerinin yükselmesi, çevrim sürelerinin uzamasından dolayı seri üretim için proses adımlarını iyileştirme ve birleştirme isteği zorunlu hale gelmiştir. Kalıp içi kumaş arkası enjeksiyon kalıplama sistemleri de birçok proses adımlarının birleştirildiği ve tek bir işlemde ürün elde etmemizi sağlayan kalıplama tekniklerinden birisidir. Bu sistemle birlikte minimum hurda oranında, maksimum malzeme tasarrufu sağlayarak, düşük çevrim süreleri elde ederek, işgücü oranını düşürerek istenen kalitede ürünler elde etmek mümkündür. Geleneksel enjeksiyon kalıplama tekniklerinin revize edilmesiyle gerekli ekipmanlar tedarik edilerek, kompleks üretim adımlarının tek istasyonda tamamlaması ve maliyet giderlerinin yüksek oranlarda azaltılması mümkün olmaktadır.

Bu çalışmada, kalıp içi kumaş arkası enjeksiyon kalıplama yöntemi ile geleneksel enjeksiyon kalıplama yöntemi arasındaki farkların incelenmesi amaçlanmıştır. Amaca uygun olarak iki yöntem arasındaki farklar kalıp tasarımları ve akış analizi noktalarında değerlendirilmiştir. Enjeksiyon kalıp tasarımı ve akış analizi yapılan parça binek araçlarda kullanılan, üzeri kumaş yapıyla kaplanmış yan kapı panelidir. Kumaş arkası enjeksiyon kalıplama esnasında ortaya çıkan farkları oluşturan parametreler üzerinde detaylıca durulmuştur. Bu parametrelerin optimizasyonu ile en ideal kalıplama koşulları belirlenerek analizler ve hesaplamalar gerçekleştirilmiştir. Ayrıca akış analizi sonucu ile teorik sonuçlar karşılaştırılmıştır. Kumaş yapının kalıp içerisine dahil olması nedeniyle geleneksel enjeksiyon kalıp tasarım sisteminin kumaş yapı için uygulanabilir olmadığından, ters enjeksiyon adı verilen kalıp tasarımı yaklaşımının uygulanması uygun görülmüştür.

Yapılan akış analizi değerlendirmeleri sonucu kumaş arkası enjeksiyon kalıplamanın geleneksel enjeksiyon kalıplamaya göre enjeksiyon basıncında artış sergilediği, bunun nedeninin ise polimer eriyiğinin kalıp duvarına itilmesine ek olarak kumaş yapının da kavite duvarına sıkıştırılma isteği olduğu anlaşılmıştır. Ayrıca çarpılma değerlerinde de kalıp içi kumaş arkası enjeksiyon kalıplama yönteminde artış görülmüşür. Teorik ve akış analizi basınç kayıplarında ise teorik basınç kaybının yüksek olduğu hesaplanmıştır. Bunun nedeninin ise analiz parçasının uniform et kalınlığına sahip olmaması ve parabolik olarak ilerleyen parça geometrisine sahip olduğu anlaşılmıştır.

Abstract:
Keywords: back of fabric injection, mold design, cooling system design, flow analysis

Due to the tight competition environment, increase in production costs, quality and reliability expectations, and cycle times, the desire to improve and combine process steps has become a necessity for plastic manufacturers. In-mold back-of-fabric injection molding systems are one of them. With this system, it is possible to obtain products of the desired quality by providing material saving, low cycle times and minimum scrap rate. With the revision of traditional injection molding techniques, the necessary equipment is provided and the complex production steps are completed at single station and the cost expenses are reduced at high rates.

In this study, it is aimed to investigate the differences between in-mold back-of-fabric injection molding method and traditional injection molding method. Advantageously, the differences between the two methods were evaluated in the mold design and flow analysis points of view. The part used for the injection mold design and flow analysis study is the passenger vehicles side door panel covered with fabric structure. The parameters that make up the differences that occur during back of fabric injection molding fabric were discussed in detail. With the optimization of these parameters, the most ideal molding conditions were determined and analyzes and calculations were performed. In addition, the results of the flow analysis were compared with the theoretical results. Since the traditional injection mold design system is not applicable to the fabric structure with the inclusion of the fabric structure in the mold, it is deemed appropriate to apply the mold design approach called reverse injection.

As a result of the flow analysis evaluations, it was found that back-of-fabric injection molding showed an increase in injection pressure compared to conventional injection molding, which was caused by the desire to push the polymer melt into the mold wall and to compress the fabric structure into the cavity wall. In addition, there was an increase in the warping values in the back of fabric injection molding method. It was calculated that the theoretical pressure loss was higher. The reason for this is that the analysis piece does not have uniform wall thickness and it has a parabolically progressive piece geometry.