การออกแบบแม่พิมพ์ความแม่นยำสำหรับการอัดรีด PA66 | หัวตายสำหรับฉนวนกันความร้อนแบบกำหนดเอง

การออกแบบแม่พิมพ์เป็นสาขาวิศวกรรมที่สำคัญอย่างยิ่งในกระบวนการฉีดขึ้นรูป โดยเฉพาะสำหรับเทอร์โมพลาสติกประสิทธิภาพสูง เช่น โพลีเอไมด์ 66 (PA66) และอนุพันธ์ที่ผสมใยแก้ว ซึ่งครอบคลุมการวางแผนอย่างเป็นระบบเกี่ยวกับเรขาคณิตของแม่พิมพ์ ระบบระบายความร้อน การออกแบบช่องเติม (gating) การระบายอากาศ (venting) และกลไกการดันชิ้นงานออก เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพของชิ้นงาน ประสิทธิภาพในการผลิต และอายุการใช้งานของแม่พิมพ์ สำหรับวัสดุเช่น PA66 ที่มีการเสริมใยแก้ว 25% (GF25) ผู้ออกแบบจำเป็นต้องคำนึงถึงลักษณะการกัดกร่อนของเส้นใย ซึ่งจำเป็นต้องใช้วัสดุที่ทนต่อการสึกหรอ เช่น เหล็กที่ผ่านการอบแข็ง (เช่น H13) หรือการเคลือบผิวเพื่อลดการกัดเซาะ การออกแบบช่องเติม ไม่ว่าจะเป็นแบบจุดเล็ก (pinpoint), แบบซับมารีน (submarine) หรือแบบหัวร้อน (hot runner) มีผลต่อทิศทางการเรียงตัวของเส้นใยและแนวรอยต่อ (weld lines) ซึ่งส่งผลต่อคุณสมบัติทางกล เช่น ความต้านทานแรงดึงและความต้านทานการกระแทก ช่องระบายความร้อนจะต้องได้รับการปรับแต่งให้เหมาะสมเพื่อควบคุมการนำความร้อนและป้องกันการบิดงอ เนื่องจาก PA66 GF25 มีจุดหลอมเหลวประมาณ 260°C และอุณหภูมิแม่พิมพ์ที่แนะนำอยู่ที่ 80–120°C พฤติกรรมการหดตัว ซึ่งโดยทั่วไปอยู่ที่ 0.2–0.5% ในแนวไหล และ 0.5–0.8% ขวางแนวไหล เนื่องจากการเสริมด้วยเส้นใย จำเป็นต้องมีการกำหนดค่าเผื่อขนาดอย่างแม่นยำ ระบบดันชิ้นงานออกควรหลีกเลี่ยงการทำให้ชิ้นงานเสียหาย โดยอาจใช้แผ่นดัน (stripper plates) หรือระบบเป่าลมช่วย (air assists) สำหรับชิ้นงานที่มีรูปทรงซับซ้อน การระบายอากาศมีความสำคัญเพื่อกำจัดอากาศที่ถูกกักไว้และป้องกันการไหม้ มักใช้ช่องระบายอากาศขนาดเล็ก (micro-vents) หรือชิ้นส่วนที่มีรูพรุน (porous inserts) เครื่องมือจำลองขั้นสูงช่วยในการคาดการณ์การไหล การระบายความร้อน และความสมบูรณ์ทางโครงสร้าง ซึ่งช่วยลดจำนวนรอบการทดลอง ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น อุตสาหกรรมยานยนต์และอากาศยาน การออกแบบแม่พิมพ์จะต้องสอดคล้องกับความต้องการการผลิตจำนวนมากและมาตรฐานข้อบังคับ โดยเน้นความร่วมมือระหว่างนักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุและวิศวกร เพื่อแก้ไขปัญหาต่างๆ เช่น พฤติกรรมที่แตกต่างตามทิศทาง (anisotropic behavior) และความมั่นคงทางความร้อน ในท้ายที่สุด การใช้แนวทางแบบองค์รวมที่ผสานคุณสมบัติของวัสดุ พารามิเตอร์การแปรรูป และข้อกำหนดการใช้งานจริง เข้าด้วยกัน เป็นสิ่งสำคัญยิ่งต่อการบรรลุสมรรถนะที่สม่ำเสมอและคุ้มค่าต้นทุนในชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปด้วยแม่พิมพ์