قالب سازی صنعتی چیست؟

یکی از مهم‌ترین مشاغل در صنایع مختلف جهان، قالب سازی است. در واقع، اساس تولید هر قطعه و اولین مرحله‌ای که برای تولید قطعات انجام می‌شود و اهمیت دارد، قالب سازی است. این فرآیند در زمان‌های بسیار دور ابداع شده است و افراد با استفاده از سنگ قالب‌هایی را برای تولید قطعات مختلف تولید می‌کردند؛ تا ساخت آن قطعه با سرعت بیشتری انجام شود.

 امروزه نیز قالب سازی برای تولید انبوه قطعات کاربردهای  بسیار گسترده‌ای دارد و با استفاده از فرآیند قالب سازی می‌توان قالب‌هایی با جنس و اندازه‌های مختلف را تولید کرد. این شغل در صنایع مختلف بسیار کاربرد دارد و بسیار موثر است؛ اما باید با دقت و مهارت بالایی انجام شود و در غیر این‌صورت، قطعات تولید شده توسط قالب‌ها قطعات باکیفیتی نخواهند بود. 

قالب سازی و قالب‌هایی که به وسیله این فرآیند ساخته می‌شوند، در سیستم تولیدی کشور بسیار موثر هستند و یک محصول صنعتی محسوب می‌شوند. اگر می‌خواهید با فرآیند قالب سازی، ویژگی‌ها، کاربردها، مزایا و معایبش به طور کامل آشنا شوید، مطالعه این مقاله را از دست ندهید. 

قالب سازی چیست؟

قالب‌ها در فرآیند تولید بسیار اهمیت دارند و هدف اصلی استفاده از آن‌ها، تولید قطعات در تیراژ بالا است. قالب سازی صنعتی یک فرآیند تولیدی است که در تولید قطعات صنعتی بسیار کاربرد دارد. در این فرآیند با استفاده از ماشین‌ آلات و ابزارهای خاص، قالب‌های صنعتی درجنس‌های مختلف ساخته می‌شوند. 

فرآیند تولید قالب سازی صنعتی شامل طراحی، ساخت قالب‌ها و تست آن‌ها می‌شود. ابتدا با توجه به قطعه و یا محصول مورد نیاز قالب طراحی شده و با استفاده از ماشین آلات CNC یا ماشین آلات دستی قالب‌ها ساخته می‌شوند. در نهایت نیز قالب‌ها با استفاده از سایر تجهیزات تست شده و در صورتی که با معیارها و قطعه مورد نظر تطابق داشته باشند، در تولید قطعات صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. 

مواد و متریال مورد استفاده در ساخت قالب‌ها می‌توانند انواع فلزات، پلاستیک‌ها، سرامیک، چوب، لاستیک، سیلیکون، آلومینیوم، برنج، پلیمر و… باشند. قالب‌های تولید شده می‌توانند به عنوان ابزارهای تولیدی در صنایع مختلف اعم از صنایع الکترونیک، صنایع خودروسازی، لوازم خانگی و… مورد استفاده قرار بگیرند. 

با استفاده از قالب‌ها، می‌توان کلیه قطعات و محصولات از جنس‌های مختلف، که نمونه اولیه آن‌ها موجود است را تهیه کرد. برای قالب سازی تکنیک‌های مختلفی بسته به قطعه تولید شده نهایی و یا بسته به جنس قالب، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

انواع روش‌های قالب سازی

همانطور که گفته شد، قالب سازی و ساخت قالب‌های صنعتی در فرآیند تولید قطعات صنعتی بسیار اهمیت داشته و این فرآیند در صنایع مختلف به طور گسترده مورد استفاده می‌گیرد. قالب‌ها در فرآیند قالب سازی با استفاده از روش‌های مختلفی تولید می‌شوند. متداول‌ترین این روش‌ها عبارتند از:

قالب سازی با استفاده از فلزات

یکی از پرکاربردترین روش‌ها در تولید قالب‌های صنعتی استفاده از فلزات مختلف است. در واقع، اکثر قالب‌ها با استفاده از فلزات ساخته می‌شوند؛ زیرا فلزات مقاومت بالایی داشته و دوام طولانی‌مدت دارند. از قالب‌های فلزی می‌توان در تولید تعداد زیادی از قطعات و محصولات استفاده کرد و در واقع قابلیت استفاده مکرر دارند. همچنین ثبات شکل داشته و در حین فرآیندهای مختلف دچار تغییر شکل نمی‌شوند. 

قالب سازی با استفاده از فلزات در سیستم‌های CNC

یکی از روش‌های مدرن برای ساخت قالب، استفاده از سیستم‌های CNC یا همان سیستم‌های کنترل عددی رایانه‌ای است. در این روش، با استفاده از دستگاه‌های CNC، قالب‌ها به صورت خودکار و با دقت بالایی ساخته می‌شوند. همچنین در این روش نیز می‌توان قالب‌های پیچیده و یا قالب‌هایی که جزئیات دقیقی دارند را به سادگی تولید کرد. 

قالب سازی با استفاده از پلاستیک

پلاستیک‌ها نیز در ساخت قالب‌ها غالبا مورد استفاده قرار می‌گیرند. در قالب سازی با استفاده از پلاستیک، از مواد اولیه پلاستیکی اعم از پلی اتیلن یا پلی استایرن و سایر پلیمرها برای ساخت قالب استفاده می‌شود. این قالب‌ها وزن سبک‌تری داشته و هزینه کمتری را شامل می‌شوند. همچنین با استفاده از فرآیند قالب سازی پلاستیک امکان تولید قطعات با پیچیده‌ترین اشکال نیز وجود دارد. اما دوام کمتری نسبت به قالب‌های فلزی دارند. 

قالب سازی با استفاده از پلاستیک در فناوری سه‌بعدی

در این روش نیز از فناوری سه‌بعدی یا همان 3D برای ساخت قالب‌ها استفاده می‌شود. در فناوری سه‌بعدی، مدل‌ها و پرینترهای سه‌بعدی مورد استفاده قرار گرفته و با استفاده از آن‌ها قالب‌ها به سرعت و کاملا دقیق ساخته می‌شوند. در این روش، امکان ساخت قالب‌های سفارشی و قالب‌هایی با تنوع بیشتر کاملا فراهم است. 

قالب سازی با استفاده از پلاستیک روش‌های تزریق

در برخی موارد نیز در ساخت قالب‌ها از روش‌های تزریق پلاستیک استفاده می‌شود. در این روش، مواد پلاستیکی درون قالب تزریق شده و با استفاده از حرارت و فشار مناسب، قالب‌های صنعتی ساخته می‌شوند. قالب سازی با استفاده از روش تزریق برای تولید محصولات صنعتی و قطعات در تیراژ‌های بالا بسیار کاربرد دارد. 

هرکدام از روش‌های گفته شده، ویژگی‌ها و مزایای خود را دارند و در کنار آن معایبی را نیز شامل می‌شوند. در واقع انتخاب روش مناسب برای قالب سازی کاملا به نوع محصول و یا قطعه صنعتی مورد نیاز بستگی داشته و توجه به استانداردها و نیازهای موجود در تولید قطعه، در قالب سازی بسیار اهمیت دارد. 

مراحل قالب سازی

برای تولید قالب‌های مختلف در صنعت قالب سازی، به طور کلی دو مرحله اصلی دنبال می‌شود: مرحله طراحی قالب و مرحله ساخت قالب. 

طراحی قالب

در کلیه فرآیند‌های صنعتی، مرحله طراحی ابتدایی‌ترین و مهم‌ترین مرحله است؛ زیرا در صورتی که این مرحله با مهارت کافی و به درستی انجام نشود، کلیه مراحل پیش رو نیز با خطا روبه‌رو خواهند شد. به همین دلیل، داشتن دقت در کنار مهارت کافی در این مرحله بسیار اهمیت دارد.

 طراحی قالب‌ها باید براساس نوع قطعه انجام شده و تمام پیچیدگی‌ها و جزئیات قطعه مورد نظر، باید در طراحی قالب درنظر گرفته شوند. همچنین توجه به مشخصات قطعه مورد نظر اعم از ابعاد، جنس و اندازه آن در طراحی دقیق‌تر قطعه بسیار تاثیرگذار است. به طور کلی، در فرآیند طراحی قالب‌های صنعتی موارد زیر انجام می‌شوند:

• در ابتدا، نیازهای موجود در کنار مشخصات فنی قالب کاملا بررسی می‌شوند. در این مرحله، به طور مستمر با مشتری ارتباط گرفته شده تا درک دقیقی از نیازهای موجود جمع‌آوری شود. 
• پس از درک کامل نیازهای موجود و بررسی دقیق قطعه مورد نیاز، طراحی اولیه و مدل‌سازی قالب آغاز می‌شود. در این مرحله طرح و نقشه قالب با استفاده از نرم‌افزارهای مدل‌سازی سه بعدی مانند AutoCAD یا SolidWorks کشیده شده و طراحی نهایی قالب آماده می‌شود.  

ساخت قالب

در مرحله ساخت، قالب با استفاده از طراحی موجود ساخته می‌شود. در این مرحله بهینه‌سازی و تجربه کاربری در دستور کار قرار می‌گیرد. قالب با استفاده از روش‌های مدرن و بهینه‌سازی در کنار تجربه کاربری بهبود می‌یابد. غالباً در این مرحله،  قالب آزمایش شده و تست‌های لازم روی آن انجام می‌شود.

در واقع، روی قابلیت استفاده قالب، دوام آن، کاهش زمان تولید، افزایش دقت، صحت عملکرد قالب و تطابق آن با نیازها و استانداردها تمرکز شده و این موارد بهبود می‌یابند. همچنین امکان اعمال تغییرات برای افزایش کیفیت و بهبود قالب در این مرحله وجود دارد. پس از ساخت و تست قالب و اطمینان از عملکرد و کیفیت آن، قالب برای انجام فرآیند تولید قطعات آماده است. 

در نتیجه، در طراحی، ساخت و تولید قالب‌های صنعتی، توجه به نکات زیر اهمیت پیدا می‌کند:

• در این فرآیند ابتدایی‌ترین و مهم‌ترین نکته، توجه به نیازهای مشتری و مشخصات فنی قطعه مورد نیاز است. 

• بهتر است از روش‌های مدرن برای ساخت قالب استفاده شود تا قالب‌ها کارایی بیشتری داشته باشند.
• مرحله تست و بهینه‌سازی قالب‌ها بسیار اهمیت دارد و انجام آن می‌تواند در کیفیت قالب تولید شده نهایی بسیار تاثیرگذار باشد. 
• در طراحی و ساخت قالب‌ها، توجه به تحولات صنعتی و فناوری‌های جدید نیز اهمیت دارد. 

مواد اولیه ساخت قالب‌های صنعتی

همانطور که در بالاتر نیز اشاره شد، در ساخت قالب‌های صنعتی امکان استفاده از انواع مواد اولیه اعم از فلزات، پلیمرها، پلاستیک و… وجود دارد. استفاده از هر یک از این مواد کاملا به نوع قالب و قطعه مورد نیاز بستگی دارد. فلزات به دلیل سختی و مقاومت بالایی که دارند، در قالب سازی صنعتی بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین پلاستیک‌ها نیز مزایای خاص خود را داشته و با داشتن ویژگی‌هایی مانند انعطاف‌پذیری بالا و قابلیت شکل‌دهی بهتر کاربردهای زیادی در صنایع قالب سازی دارند. 

انواع قالب‌های صنعتی

قالب‌های صنعتی یکی از پرکاربردترین ابزارها در صنایع قالب سازی هستند که انواع مختلفی دارند. انواع قالب‌های صنعتی عبارتند از:

1. قالب‌های تزریق پلاستیک: مواد پلاستیک به کمک ماشین آلات تزریق پلاستیک، درون این قالب‌ها ریخته شده و قطعات با استفاده از این قالب در حجم و تعداد بالا تولید می‌شوند. 
2. قالب‌های فلزی: این قالب‌ها نیز با استفاده از ماشین آلات CNC، با دقت بالا ساخته می‌شوند و در تولید قطعات مختلف اعم از قطعات فلزی با پیچیدگی و دقت بالا بسیار کاربرد دارند. 
3. قالب‌های چاپ سه‌بعدی: این قالب‌ها با استفاده از مدل‌های سه‌بعدی دستگاه‌های چاپ سه‌بعدی تولید شده و برای تولید قطعات گوناگون مورد استفاده قرار می‌گیرند. 
4. قالب‌های فشاری: ماده فلزی درون این قالب‌ها، فشرده شده و قطعه مورد نظر با گرفتن شکل قالب، تولید می‌شود. معمولا از این قالب‌ها برای تولید قطعات فلزی با ضخامت بالا و بافت چگال استفاده می‌شود.
5. قالب‌های گرما بری: ماده فلزی با استفاده از این قالب‌ها گرما بری شده و قطعه مورد نظر تولید می‌شود. از این قالب‌ها معمولا برای تولید قطعات فلزی در تعداد و با اشکال پیچیده استفاده می‌شود. 
6. قالب‌های ریخته گری: ماده فلزی درون این قالب‌ها ریخته شده و پس از خنک شدن، قطعه از قالب خارج می‌شود. این قالب‌ها نیز همانند قالب‌های گرما بری برای تولید قطعات فلزی با شکل‌های پیچیده و در تعداد کم استفاده می‌شوند. 
7. قالب‌های آهنگری: این قالب‌ها از جنس فولاد ساخته شده و سه نوع قالب‌های بسته آهنگری، قالب‌های باز آهنگری و قالب‌های آهنگری قالب بسته را شامل می‌شوند. از این قالب‌ها، در فرآیندهای آهنگری استفاده می‌شود. 
8. قالب‌های پرس: برای فرم دادن، پرس کردن، خم کردن و کشش قطعات مورد استفاده قرار می‌گیرند و از جنس فولاد ساخته می‌شوند. قطعاتی که امکان شکل‌پذیری ندارند، نمی‌توانند با استفاده از قالب‌های پرس ساخته شوند. 
9. قالب‌های سرد: این قالب‌ها که با نام قالب‌های تحت فشار نیز شناخته می‌شوند، برای تولید فلزات مورد استفاده قرار می‌گیرند. یک قطعه فلز درون قالب سرد قرار گرفته و با استفاده از فشار و ابزارهای خاص، شکل داده می‌شود. این قالب‌ها نیز امکان تولید قطعات با کیفیت و دقت بالا را فراهم می‌کنند و در صرفه‌جویی زمان و هزینه نیز بسیار موثر می‌باشند. 

به طور کلی، انواع قالب‌های صنعتی در صنایع مختلف کاربرد داشته و استفاده از آن‌ها به نوع قطعه مورد نیاز، ماده قالب، نوع ماشین آلات و تجهیزات مورد نیاز بستگی دارد. 

کاربرد قالب سازی صنعتی

قالب‌های صنعتی در صنایع مختلف برای تولید قطعات و محصولات متنوع مورد استفاده قرار می‌گیرند. صنایعی که قالب‌های صنعتی بیشترین کاربرد را در آن‌ها دارند، عبارتند از:

• صنایع خودروسازی: قالب‌های صنعتی در تولید قطعات خودروها بسیار پرکاربرد هستند. از این قالب‌ها غالباً برای تولید قطعات خودرو اعم از قطعات موتور، بدنه خودرو، قطعات لاستیکی و سایر قطعات داخلی استفاده‌های گوناگون می‌شود. با استفاده از این قالب‌ها، قطعات مورد نیاز در صنعت خودروسازی با کیفیت و دقت بالاتری تولید می‌شوند. 
• صنایع الکترونیکی: قالب‌های صنعتی در تولید قطعات الکترونیکی اعم از بردهای مدار چاپی، لوازم جانبی کامپیوتر، تجهیزات دیجیتال و یا قطعات مخابراتی نیز کاربرد دارند و با استفاده از آن‌ها می‌توان این قطعات را به صورت دقیق‌تر و در تعداد انبوه تولید کرد. 
• صنایع فلزی و پلاستیکی: از دیگر کاربردهای این قالب‌ها می‌توان به استفاده آن‌ها در تولید قطعات ماشین آلات صنعتی، قطعات پلاستیکی و صنایع محصولات خانگی اعم از تولید ماشین لباسشویی، ماشین ظرفشویی، یخچال و… اشاره کرد. در این صنایع نیز، امکان تولید قطعات با کیفیت و دقت بالا با استفاده از قالب‌های صنعتی فراهم است. 
• صنایع پزشکی: قالب‌های صنعتی پلاستیکی در صنایع پزشکی بسیار پرکاربرد هستند. در واقع تولید تجهیزات و ابزارهای مختلف پزشکی اعم از ایمپلنت‌ها، تزریق‌کننده‌ها و دستگاه‌های تشخیصی با استفاده از قالب‌های صنعتی پلاستیکی با دقت بالا و به سادگی انجام می‌شود. همچنین این روش در کیفیت و قابلیت استفاده بهینه از محصولات پزشکی بسیار تاثیرگذار است. 

به طور کلی، می‌توان گفت قالب سازی صنعتی در بسیاری از صنایع کاربردهای گسترده‌ای دارد. با استفاده از این فرآیند امکان تولید قطعات با کیفیت بالا و به صورت انبوه کاملا فراهم است. همچنین در این فرآیند می‌توان از فناوری‌های پیشرفته به منظور بهبود قطعات در طراحی و ساخت قالب‌ها استفاده کرد که خود این موضوع در صنعت دارای اهمیت بالایی است. 

مزایا و معایب قالب سازی

قالب سازی، همانند تمامی‌فرآیندهای صنعتی دارای ویژگی‌ها و مزایایی است که این مزایا عبارتند از: 

• امکان تولید انبوه: با استفاده از فرآیند قالب سازی امکان تولید محصولات و قطعات در تعداد انبوه کاملا فراهم است.
• امکان تولید محصولات با کیفیت و با دقت بالا: قالب‌های صنعتی غالباً ابعاد و شکل‌های دقیقی دارند و علاوه بر اینکه امکان تولید قطعات با دقت بالا را فراهم می‌کنند، در طی فرآیند قالب سازی با استفاده از آن‌ها، محصولات با کیفیت بالایی نیز تولید می‌شود. 
• کاهش زمان و هزینه: استفاده از قالب‌های صنعتی فرآیند تولید را بسیار ساده‌تر کرده و باعث شده است این فرآیند با سرعت بیشتری انجام شود؛ که این مسئله روی کاهش زمان تولید و هزینه‌های جانبی بسیار تاثیرگذار است.
• قابلیت انعطاف‌پذیری: یکی از قابلیت‌های مهم قالب سازی امکان تغییر و تنظیم آن برای تولید قطعات مختلف است که این قابلیت برای تولیدکنندگان بسیار اهمیت دارد. زیرا با استفاده از آن می‌توانند با تغییرات بازار و نیازهای متنوع مشتریان، محصولات متنوعی را  با سرعت بیشتری تولید کنند.
• قابلیت تکرار پذیری: این قابلیت نیز، روی تکرارپذیری در تولید محصولات و قطعات موثر است و منجر به ایجاد یک سیستم قابل اعتماد و پایدار در فرآیند تولید می‌شود. 

به طور کلی، فرآیند قالب سازی صنعتی باعث بهبود عملکرد تولید و بهبود کیفیت محصولات شده و در کنار آن با افزایش بهره‌وری باعث کاهش هزینه‌ها می‌شود. همچنین به دلیل استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته و به روز، فرآیند قالب سازی در صنایع مختلف بسیار پرکاربرد بوده و یک فرآیند حیاتی در صنعت محسوب می‌شود.

اما در کنار این مزایا، فرآیند قالب سازی یک‌سری معایب را نیز شامل می‌شود؛ که این معایب عبارتند از:

• هزینه‌های اولیه بالا: ساخت و تولید قالب هزینه‌های زیادی را اعم از هزینه طراحی، ساخت و آزمایش شامل می‌شود. 
• انعطاف‌پذیری محدود: انواع قالب‌ها غالباً برای تولید یک محصول یا قطعه طراحی می‌شوند. به همین دلیل اگر نیاز به تغییرات متنوع و مکرر در محصولات و قطعات وجود داشته باشد، باید قالب دیگری طراحی شده که تغییرات مکانیکی لازم برای تولید قطعه جدید را داشته باشد. 
• تعمیر و نگهداری سخت قالب‌ها: تعمیر و نگهداری فرآیند قالب سازی به مهارت بالایی نیاز دارد و در صورت صدمه دیدن و نیاز به تعمیر، زمان و هزینه زیادی برای تعمیر و بازسازی آن‌ها صرف می‌شود. 

همانطور که مطالعه کردید، به دلیل وجود مزایای فوق‌العاده قالب سازی، معایب آن اهمیت زیادی ندارد. در واقع، با بهره‌گیری از تکنولوژی‌های پیشرفته و به روز و همچنین با طراحی بهینه قالب‌ها می‌توان معایب فرآیند قالب سازی را کاهش داده و از مزایای فوق‌العاده آن بهره گرفت.

سوالات متداول

 

جمع بندی

همانطور که خواندید، قالب سازی از فرآیندهای مهم صنایع مختلف است که با استفاده از آن می‌توان قالب‌هایی با اندازه‌ها و جنس‌های مختلف تولید کرد. در این فرآیند غالبا از به روزترین و پیشرفته‌ترین دستگاه‌ها برای ساخت قالب استفاده می‌شود و به همین دلیل قالب‌های ساخته شده در این فرآیند غالباً از کیفیت بالایی برخوردار هستند.

 اما در صورتی که فرآیند طراحی و ساخت قالب به درستی انجام نشود، قطعه نهایی تولید شده توسط قالب نیز کیفیت مطلوب را نخواهد داشت. به همین دلیل انجام این فرآیند نیاز به دقت و مهارت بالایی دارد.