> Anasayfa > Haberler > Plastik Kalıpçılığı > Mikro Enjeksiyon Kalıpları
Dil Seçimi
Anket
Aktif Anket Yok!
Kimler Online
US 3.209.x.x
Unknown 151.80.x.x
Mikro Enjeksiyon Kalıpları

Mikro enjeksiyon kalıpları, geleneksel kalıplama yöntemleri ile üretilmesi zor olan veya üretilemeyen parçaların seri üretimi için yapılan kalıplardır.

Mikro enjeksiyon kalıpları ile üretilen parçalar tıp sektörü, bilgisayar ve elektronik sektörü gibi çok küçük parçaların kullanıldığı sektörlerde kullanılmaktadır.

Bu kalıplarda kalıp çukuru çok küçük olduğu için kalıpları işleme yöntemleri de klasik yöntemlerden farklıdır. Bu tarz kalıplarda Mikro Frezeleme Yöntemi, EDM Yöntemi, UV-Lit- hography Yöntemi (LIGA), Lazerle Aşındırma Yöntemi gibi Mikro-Elektro-Mekanik-Sistemler ile üretim yapılmaktadır. Bu sistemler içindeki LIGA mikro enjeksiyon kalıplarının imalatında geleceğin imalat yöntemi olarak görülmektedir.



Mikro enjeksiyon kalıpları mikro parçaların üretimi için yapılan plastik ve metal enjeksiyon baskı yapabilen nanomikron düzeyinde hassasiyete sahip kalıp çeşididir (1).

Mikro parçalar, Mikro Elektro Mekanik Sistemler, elektronik, yaşam bilimleri ve nanoteknolojide kullanılmaktadır (1).
Bu kalıpların kendine özgü kalıp yapım çeşitleri vardır. Bunlar;
* EDM Yöntemi
*Mikro Frezeleme Yöntemi
*UV-Lit-hography Yöntemi (LIGA)
*Lazerle Aşındırma Yöntemi gibi yöntemlerdir (1).

Mikro kalıplarda LLP, PPS, PS ve bu plastiklerin alaşımları kullanılmaktadır. Bu kalıplarda kesinlikle polimer malzeme kullanılmaz. Bunun yerine çok iyi ve düzenli ürün elde edilen kaliteli, ısıya dayanıklı plastik malzemeler kullanılmaktadır (1).

2.MİKRO ENJEKSİYON KALIPLARI
  
2.1 Mikro Enjeksiyon Kalıpları

Nano ve mikro teknolojiler mikro elektronik-mekanik sistemlerdir ve bu teknoloji küçük parçaların üretimi ve dizaynında büyük adımlar atılmasını sağlamıştır. Örnek olarak; pompalar, türbinler, vanalar, jetler, fiber optik bağlayıcılar, mikro optikler, vitesler ve şanzımanlar, mekanizmalar, biomedikal aygıtlar (damar içine girip besin vermek yada film çekmek için kullanılan ince uzun borular, genel tıp alanında kullanılan aygıtlar, mikro iğneler), sensörler, MEMS üniteleri, akustik yükselticiler, aerodinamik (hava akış kontrolü) ve küçük bakımsız otonom aygıtlar. Bu aygıtlar küçülen ebatların ölçü düzeninin özellikleri ile birlikte 10 mikron ile 100 mikron arsında değişmektedir(2).

İmalat yöntemlerinde, mikro mekanizmalar, mikro EDM, mikro SLA, fotoğraf ve X ışını litografisini ve de kaplamayı içerisine alır. İssues ise, takım ömrünü, hatasız üretimi, aynı üretimi sağlayabilmeyi amaçlayan araştırma alanıdır. Bu alandaki gelişmelerle orantılı olarak istenilen geometride ve yüzey kalitesinde nesneler üretilebilir.  Ayrıca işleme tarzı ve montaja göre kalıp gözü sayısı arttırılabilir (2).

2.2 Mikro Kalıplamanın Gelişim Süreci

Son yıllarda, polimer üretim uygulamalarında çok önemli gelişmeler oldu. Polimer üretim uygulamaları, polimer tabanlı nano bileşenler ve nano-kompozitlere doğru adeta evrim geçirdi. Çoğu alanda polimer üretim uygulamalarının yararları gözlenebilir. Nano teknoloji ve mühendislik alanındaki uygulamalar oldukça iyidir. Daha fazla fonksiyon ve daha az alan kaplayan ürün konsepleri gelişmeye devam etmektedir, ancak nano ölçekte malzeme üretim gereksinimi gelecekte daha da artacaktır. Yüksek hacimler için makro ölçekte enjeksiyonla kalıplama geliştirilir ve ilerletilirse bu uygulama bir üretim seçeneği haline gelir (3).


2.3 Mikro-Elektro-Mekanik-Sistemler (MEMS) ile Üretim

En genel anlamıyla mikro-elektro-mekanik sistemler (MEMS) küçük ölçekli elektro-mekanik
düzeneklerin ve sistemlerin incelendiği disiplinler arası bir bilim dalıdır. İlgili sistemlerin karakteristik boyutu çoğunlukla birkaç mikrondan(µm) birkaç cm’ye kadar değişebilir. Bu araştırma alanının bilimsel kaynaklarda çok değişik isimleri vardır: mikro-mekanik sistemler, mikro sistem teknolojisi(MST) ve mikro-mühendislik bunlardan sadece bazılarıdır. Kimi bilimsel çevrelerde, bu bilim dalı nano-teknoloji olarak da anılır. Ancak nano-teknoloji çoğunlukla bir nanometreden bir mikrona kadar değişen boyuttaki sistemleri kapsar ve MEMS’ in aksine, ilgilendiği sistemleri atomik seviyeden başlayarak oluşturmaya çalışır (4).

MEMS teknik kaynaklarında çok sayıda üretim tekniği bulunmaktadır. Bu teknikler kullanılarak boyutları birkaç mikrondan birkaç mm’ye kadar değişen  türlü amaçlı mikro cihazlar üretilebilmektedir bu tez çalışmasında, bu tekniklerden önemli olanları kısaca tanıtılacaktır.Bunlar;
• Yüzey Mikro-İşleme
• Gövde Mikro-İşleme
• Geliştirilmiş LIGA Tekniği
• Elektro-Erezyonla Mikro İşleme Tekniği
• Lazer Mikro-İşleme Tekniği
• Mikro Frezeleme ile İşleme Tekniği (4).

2.3.1 Yüzey Mikro İşleme Tekniği

Bu teknikte, nispeten alçak yüksekliğe(birkaç mikron) sahip mekanik sistemler, çeşitli geçici ve esas malzeme katmanları şekillendirilerek, bir silisyum yüzeyinde oluşturulur. Mikro- yüzey işleme foto-litografi tekniğine dayalı bir üretim tekniğidir(4).

2.3.2 Gövde Mikro İşleme Tekniği

Bu işleme tekniğinde, mikro-mekanik cihazlar silisyum kristalin üzerinde nispeten derin bir aşındırma yapılarak, çoğunlukla kanallar, yarıklar, piramitler, çeşitli şekillerdeki çukurlar oluşturulur. Kullanılan aşındırıcı ortamın özelliklerine bağlı olarak, çeşitli gövde mikro-işleme (bulk machininig) yöntemleri geliştirilmiştir. Bunlardan bir tanesi olan ıslak kazımada, çoğunlukla asit temelli(siyi) kimyasal maddeler kullanılır. Fotolitografik yöntemlerle yüzeyi maskelenmiş silisyum plaka, asit temelli kimyasalları içeren banyoya daldırılarak bekletilir. Kullanılan kazıyıcı maddenin özelliklerine bağlı olarak açıkta kalan malzeme farklı biçimlerde kazınır (4).

2.3.3 Geliştirilmiş LIGA Yöntemi

LIGA tekniği, Karlsruhe Nükleer Araştırma Merkezi tarafından geliştirilmiş bir üretim işlemi olup, birçok değişik teknolojiyi bünyesinde toplamıştır. Terim olarak LIGA Almanca Lithographie (litogofi), Galyanoformung (elektro-kaplama), Abformung (presle kalıplama) terimlerinin baş harflerinden oluşturulmuştur (4).

Yeni bir marka mikro kalıp yapımında daha önce yarıiletken endüstrisinde  kullanılan UV-Lithografi teknolojisini kullanmaktadır. Bu LIGA prosesi UV-Lithografi’yi kullanarak pozitif bir model yaratmaktadır (1).

LIGA yönteminin işlem basamakları;

1. Seçici epoksi reçine maske boyunca UV ışınları yollanır
2. Epoksi asitle yakılarak yok edilir.
3. Yeni gelen maske geçici ürünü oluşturur.
4. Metal elektroform yöntemi ile epoksinin üzerine yapıştırılarak kalıp çukuru oluşturulur.
5. Kalıp çukurunun yüksekliği doğru ayarlanıp kalıp çukurundaki epoksi eritilerek kalıp çukurunu terk etmesi sağlanır.
6. Kalıplamaya hazır hale getirilmiştir. Basılacak malzeme ile doldurulup kontrolü yapılır (1).

2.3.4 Elektro Erozyon ile İşleme tekniği

Dalma EDM metodunu mikro kalıplarda  uygulayabilmek için elektrotun yol almasının kesin kontrolü gereklidir. CNC EMD makineleri sadece 1.5 mikronluk basamak veya hareket artışına olanak vermektedir. Aynı zamanda EDM makinelerinin üzerine prosessi ve kurulumları izlemek için monte edilmiş optik mikroskoplar kullanılmaktadır (1).

EDM birimi lineer servo motorlari tel gerilimini kırılmalara karşı daha iyi kontrol edilebilmesi amacıyla  birleştirmektedir. Bu sistem sadece 1.35 IB gerilim uygulayarak ±2 mikron tolerasta dişli elde edilmesinde kullanılmaktadır. Agie aynı zamanda farklı  çaplarda  telleri taşıyan  iki makarayı taşıyan bir EDM tel ünitesi geliştirmiştir.  Küçük tel küçük parçaların işlenmesinde ve hızlı işlemelerde kullanılmaktadır (1).

2.3.5 Lazer Mikro İşleme Tekniği

Lazerle kesme prosesinde dalga 10-100 nano saniye arasında değişmektedir.  Uzun dalgalar işlenen parçanın  termal korunmasızlığını uzatarak sonuçta daha iyi bir yüzey elde edilmesine imkan vermektedir. Bu yöntem Tungsten Karpit gibi çok sert metallere bile uygulanabilmekte ve sonuçta çok iyi bir yüzey kalitesi bırakmaktadır. Bu yöntem her türlü metale uygulanabilmektedir. Tipik bir konvensiyonel lazer tezgahı 250.000 Dolar civarındadır (1).

2.3.6 Mikro Frezeleme Yöntemi

Konvansiyonel freze makineleri ultra kesinlik işler için modifiye edilmiştir. Amerika’da ki Fraunhofer IPT ve Fraunhofer İmalat Geliştirme Merkezi, işleme araçlarına kalıp yüzeyleriyle temas ederken daha kararlı hareket veren mil ve havalı mil yataklarına  sahip olan bir özel freze tezgahı dizayn etmektedirler. Bu tezgah kesici takımını 30 nanometre adımlarla hareket ettirebilmesi için tasarlanmıştır (1).

Bu arada Sansyu , ortak firması Makuta ve diğerleri için ultra-tamlıkla çalışan bir freze tezgahı geliştirmişlerdir. Sansyu Dünyanın en büyük mikro tezgah üreticisi konumundadır. Yıllık 80 milyon dolarlık bir satış gerçekleştirmektedir.  Firma teknolojisi sayesinde mikro kalıplamada kullanılmak üzere 3 parçalı kalıp üretmiştir.  Kalıbın her bir parçası 40 hareketli kısımdan oluşmaktadır.  Sansyu’s frezeleme prosesi çeliği ±2 –5 mikron toleraslarla işleyebilmektedir (1).

2.4 Mikro Parçaların Kullanım Alanları

Nano ve mikro teknolojiler mikro elektronik-mekanik sistemlerdir ve bu teknoloji küçük parçaların üretimi ve dizaynında büyük adımlar atılmasını sağlamıştır. Örnek olarak; pompalar, türbinler, vanalar, jetler, fiber optik bağlayıcılar, mikro optikler, vitesler ve şanzımanlar, mekanizmalar, biomedikal aygıtlar (damar içine girip besin vermek yada film çekmek için kullanılan ince uzun borular, genel tıp alanında kullanılan aygıtlar, mikro iğneler), sensörler, MEMS üniteleri, akustik yükselticiler, aerodinamik (hava akış kontrolü) ve küçük bakımsız otonom aygıtlar (5).

2.5 Mikro Kalıplarda Kullanılan Plastikler

Öncelikle bu kalıplarda kullanılan malzeme miktarının, çıkan parçanın fiyatıyla ilgisi olmadığını söyleyelim. Bu tarz kalıpları kullanan makinelerin en büyük kapasitelisinin bir vuruşunda sadece 1 cc  malzeme gitmektedir ve 25 kilogramlık bir torba malzeme ile çok uzun süreler parça basılabilmektedir. Bu yüzden bu kalıplarda çok kaliteli plastikler kullanılmaktadır (5).


Bu kalıplarda genellikle LLP, PPS, PS ve bu plastiklerin alaşımları kullanılmaktadır. Bu kalıplarda kesinlikle polimer malzeme kullanılmaz. Bunun yerine çok iyi ve düzenli ürün elde edilen kaliteli, ısıya dayanıklı plastik malzemeler kullanılmaktadır (5)

2.6 Mikro Enjeksiyon Makineleri

Mikro enjeksiyon makinelerinin normal enjeksiyon makinelerinden farklarını maddeler halinde sayabiliriz;

-    Bu makinelerin basma kuvvetleri çok küçüktür. Maksimum 16 tonluk bir kuvvet uygulanır.
- Nozul girişi çok küçüktür.
- Tek seferdeki malzeme basım miktarları 0.0008 g ile 25 g arasındadır.
- Malzeme dolma basıncı daha küçüktür.

Mikro enjeksiyon makineleri kesinlikle tozdan ve nemden arıtılmış ortamlarda çalıştırılmalıdır. Çünkü bu makinelerin kalıp çukurları çok küçük olduğundan toz veya nem bu boşluğu doldurup parçanın hatalı çıkmasına sebep olabilir (5).
Bu makineleri MİLACRON, BABYPLAST, BATTENFELD, ARBURG gibi büyük firmalar üretmektedir.(5)

3.SONUÇ ve İRDELEME

Değişen ve gelişen dünyamızda, insanların istekleri doğrultusunda, endüstriyel ürünlerin küçülmesi, üreticileri geleneksel imalat yollarından farklı uygulamalar ve üretim yöntemleri bulmaya zorlamaktadır. Bu yöntemlerin en önemlilerinden olan mikro kalıplama yöntemi geleceğin en önemli teknolojilerinden biridir.

Geleneksel olmayan imalat yöntemlerinin geliştirilmesi ve uygulanması sonucu mikro kalıpların imalatı mümkün olmuştur. Bu teknolojinin daha ileri seviyelere gidebilmesinin tek yolu geleneksel olmayan imalat yöntemlerinin daha üst seviyelere çıkartılabilmesidir. Yani mikro kalıplama yöntemi imalat süreçleri ve teknolojileri ile bütünleşik bir sistemdir.

Küçük Sanayi Sitesi, A Blok, 3 Nolu Cad. No:32 Şehitkamil / GAZİANTEP
Tlf: 0342 2350072 - Fax: 0342 2353466 - GSM: 0542 3842916