ความสำเร็จในการฉีดขึ้นรูปขนาดเล็ก คือ การวางแผนและความเชี่ยวชาญอย่างแม่นยำ

ในการฉีดขึ้นรูปขนาดเล็กนั้น ไม่ใช่เพียงแค่การปรับขนาดให้เล็กลงและทำเหมือนกับการฉีดขึ้นรูปขนาดปกติ แต่มีความยากมากกว่าด้วยค่าพิกัดความเผื่อที่เล็กมาก และปัญหาหน้างานที่จำเป็นต้องใช้ความคิดสร้างสรรค์ในการแก้ปัญหาเฉพาะ 

บทความนี้เขียนขึ้นโดย Paul Runyan รองกรรมการผู้จัดการด้านการขายและการตลาด บริษัท Accumold บริษัทที่มีความเชี่ยวชาญด้านแม่พิมพ์ฉีดขึ้นรูปขนาดเล็ก (Micro Moulding) ที่ผลิตในปริมาณมาก โดยจะเล่าให้ฟังถึงสิ่งที่ต้องคำนึงเมื่อฉีดขึ้นรูปที่มีขนาดเล็กมาก ด้วยแนวคิดที่ว่า ทำสิ่งต่าง ๆ ให้ถูกต้องตั้งแต่ครั้งแรก (Doing things right at the first time) เพราะค่าส่วนเผื่อที่ต่ำมากทำให้การผิดพลาดครั้งเดียวอาจทำลายกำไรให้หายไปทั้งหมด นอกจากความถูกต้องแม่นยำแล้ว เครื่องมือขนาดเล็กที่มีคุณภาพดีนั้น ต้องอาศัยประสบการณ์ของผู้ฉีดขึ้นรูป กระบวนการวัดที่เที่ยงตรง ไว้ใจได้ มีการสอบเทียบ (Calibration) ที่สม่ำเสมอ มีประสิทธิภาพ และประหยัดต้นทุนอีกด้วย

โลกของการฉีดขึ้นรูปขนาดเล็ก (Micro Moulding) ขับเคลื่อนด้วยความแม่นยำ ทักษะความรู้ที่สูง และค่าพิกัดความเผื่อ (Tolerance) ที่น้อยมาก (ระดับไมครอน) เป็นเหตุผลที่ต้องอาศัยความร่วมมือจากผู้เชี่ยวชาญหลากหลายสาขา รวมถึงการออกแบบ วิทยาศาสตร์วัสดุ และการควบคุมคุณภาพด้วย

การฉีดขึ้นรูปขนาดเล็กที่ประสบผลสำเร็จนั้นจำเป็นต้องมีการควบคุมดูแลอย่างพิถีพิถันในทุกขั้นตอนของการพัฒนาผลิตภัณฑ์
(ที่มา: Accumold)

การผลิตส่วนประกอบพลาสติกที่มีขนาดเล็กมากเป็นงานที่มีองค์ประกอบหลากหลาย ต้องอาศัยความร่วมมือระดับมืออาชีพจากผู้เชี่ยวชาญในด้านต่าง ๆ ทั้งการออกแบบ วิทยาศาสตร์วัสดุ การสร้างเครื่องมือ กระบวนการฉีดขึ้นรูปขนาดเล็ก การตรวจสอบคุณภาพ และการประกอบขั้นสุดท้ายเพื่อให้ได้การผลิตปริมาณมากสำหรับลูกค้า

ความแม่นยำมีความสำคัญเป็นอย่างมากสำหรับบทบาทของการผลิตขนาดเล็ก โดยส่วนเผื่อความผิดพลาดควรมีแค่เพียงระดับไมครอนเท่านั้น ดังนั้น ทุกคนที่มีส่วนร่วมในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ต้องพิถีพิัถันในทุกขั้นตอนมากที่สุดเพื่อป้องกันสถานการณ์ที่ก่อให้เกิดความคลาดเคลื่อนได้ บทความนี้เป็นการวิเคราะห์มาตรฐานและแนวปฏิบัติอย่างเข้มงวดเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ต้องการ

ชิ้นส่วนที่สร้างขึ้นจากการฉีดขึ้นรูปที่มีขนาดเล็กมาก ส่วนใหญ่น้ำหนักน้อยกว่า 1 กรัม บางครั้งต่ำมากถึง 0.001 กรัม ด้วยค่าพิกัดความเผื่อที่อาจเหลือเพียง 2 ไมครอน สำหรับผู้ผลิตแม่พิมพ์ฉีดขึ้นรูปขนาดใหญ่อาจไม่คุ้นชินกับการผลิตส่วนประกอบขนาดเล็กที่มีความเสถียรและแม่นยำ แต่ผู้เชี่ยวชาญในการฉีดขึ้นรูปขนาดเล็กต้องให้ความสำคัญต่อความปลอดภัยเป็นอย่างมาก และไม่ให้เกิดความผิดพลาดเลย สิ่งเหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งในการปฏิบัติงานของพวกเขาในทุก ๆ วัน

รากฐานสำคัญของความแม่นยำในการฉีดขึ้นรูปขนาดเล็กอยู่ที่การจัดการอย่างระมัดระวังในขั้นตอนต่าง ๆ เกิดความคลาดเคลื่อนน้อยที่สุด และมีแนวโน้มจะเกิดขึ้นมากที่สุด ดังนั้น การให้ความสำคัญในการออกแบบและการผลิตจึงเป็นสิ่งที่ได้มาซึ่งความสำเร็จในการฉีดขึ้นรูปขนาดเล็ก

ประสบการณ์และความเชี่ยวชาญเป็นรากฐานของความสำเร็จ

ประสบการณ์ในการผลิตเครื่องมือขนาดเล็กทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนที่น้อยมาก ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญต่อการประสบความสำเร็จในการผลิต รวมถึงการออกแบบ เครื่องมือ การฉีดขึ้นรูป มาตรวิทยา และการประกอบ ความเชี่ยวชาญในกระบวนการฉีดขึ้นรูปขนาดเล็กยังทำให้เกิดการรวมตัวในแนวดิ่ง (Vertical Integration หรือ การรวมกันในห่วงโซ่อุปทานตั้งแต่ต้นน้ำถึงปลายน้ำ) เนื่องจากการจัดจ้างคนภายนอกส่วนหนึ่งส่วนใดในวงจรการออกแบบและการผลิตอาจนำไปสู่ความไม่มีประสิทธิภาพของเวลา ต้นทุน และการควบคุมคุณภาพได้

เทคโนโลยีที่สามารถเพิ่มความแม่นยำใหักับการฉีดขึ้นรูปขนาดเล็กอย่าง EDM (Electrical Discharge Machining หรือการตัดเฉือนด้วยการอาร์คไฟฟ้า) แบบลวด (Wire) เครื่องมือกัดแม่นยำสูง พร้อมกับผู้เชี่ยวชาญด้านการออกแบบและการผลิตทำให้กระบวนการฉีดขึ้นรูปขนาดเล็กมีความแม่นยำและมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น

มีการพูดกันว่า การฉีดขึ้นรูปขนาดใหญ่เป็นวิทยาศาสตร์ แต่การฉีดขึ้นรูปขนาดเล็กเป็นทั้งศาสตร์และศิลปะแห่งงานฝีมือ ซึ่งการฉีดขึ้นรูปขนาดเล็กนั้นขึ้นอยู่กับความสามารถของผู้ทำการฉีดขึ้นรูปในการสร้างสิ่งใหม่ ๆ และแก้ไขปัญหาอย่างสร้างสรรค์ในแต่ละความท้าทายที่ไม่เหมือนใคร นั่นหมายถึง ความซับซ้อนของการฉีดขึ้นรูปขนาดเล็กอาจอยู่นอกเหนือจากคำสั่งที่ตั้งไว้ล่วงหน้า ไม่ใช่การปรับขนาดของกระบวนการที่มีขนาดใหญ่ให้เล็กลง แต่เป็นการปรับและลงมือปฏิบัติโดยไม่ได้เตรียมตัวมาก่อนด้วยเครื่องมือและเทคโนโลยีหรือปรับวิธีแก้ปัญหาที่เกี่ยวกับการทดลองหรือตัวแปรต่าง ๆ ซึ่งตัวแปรนั้นรวมถึงปัจจัยต่าง ๆ เช่น เวลาที่พลาสติกอยู่ภายในเครื่อง แรงที่ใช้ในการฉีดพลาสติกเข้าไปในแม่พิมพ์ และอุณหภูมิของตัวแม่พิมพ์เอง สิ่งเหล่านี้ถูกปรับให้เหมาะกับลักษณะเฉพาะของวัสดุและความซับซ้อนในการออกแบบส่วนประกอบโดยผู้ทำการฉีดขึ้นรูปขนาดเล็กที่มีประสบการณ์เพื่อให้มั่นใจได้ว่าผลิตออกมาได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การปรับสมดุลที่ซับซ้อนนี้มุ่งเน้นค่าพิกัดความเผื่อของเครื่องมือขนาดเล็กเป็นสำคัญ ไม่ว่าผู้ทำการฉีดขึ้นรูปจะปรับเปลี่ยนและสอบเทียบ (Calibrate) ในระหว่างกระบวนการฉีดขึ้นรูปกี่ครั้ง ผลลัพธ์ที่ได้ขึ้นอยู่กับการฉีดพลาสติกหลอมละลายแรงดันสูงเข้าไปในโพรงที่เล็กมากและละเอียดอ่อน หากเครื่องมือไม่สามารถทนต่อกระบวนการได้ เกิดการหันเหหรือแตกหัก ทักษะและความรู้ของผู้ทำการฉีดขึ้นรูปก็เป็นอันสูญเปล่า

การฉีดขึ้นรูปขนาดเล็ก ความแม่นยำและความเชื่อถือได้ของระบบการวัดเป็นสิ่งที่ความสำคัญมาก
(ที่มา: Accumold)

เทคโนโลยีการวัดขั้นสูงและการตรวจสอบความถูกต้องช่วยให้ความแม่นยำน่าเชื่อถือมากขึ้น

บทบาทของมาตรวิทยาในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ฉีดขึ้นรูปขนาดเล็ก คือ การใช้เทคโนโลยีการวัดขั้นสูงที่สามารถตรวจสอบความถูกต้องและคุณสมบัติที่เล็กมากของผลิตภัณฑ์ เป็นการรับประกันว่าผลิตภัณฑ์ตรงตามความตั้งใจในการออกแบบและเหมาะกับการใช้งานที่ตั้งใจไว้ เรียกได้ว่าเป็นเทคโนโลยีที่เพิ่มความสามารถและประสิทธิภาพของผู้ใช้นั่นเอง 

คำพูดที่ว่า “อะไรที่วัดไม่ได้ ไม่สามารถผลิตขึ้นได้” หมายความว่า การเป็นเจ้าของเครื่องมือมาตรวิทยาวัดคุณสมบัติขั้นสูง ไม่เพียงแต่ตรวจสอบความถูกต้องได้ แต่ยังสามารถขยายความเป็นไปได้ของสิ่งที่สามารถผลิตได้ ดังนั้น ผู้ฉีดขึ้นรูปขนาดเล็กจำเป็นต้องเข้าถึงเครื่องมือมาตรวิทยาที่ทันสมัยเพื่อปฏิบัติการวัดที่พิถีพิถันที่สุด  

การประเมินระบบการวัดเป็นประจำ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Gage R&R (Repeatability คือ ความสามารถในการทวนซ้ำ และ Reproducibility คือ ความสามารถในการทำซ้ำ) เป็นสิ่งสำคัญในกระบวนการปรับให้ดีขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะการฉีดขึ้นรูปขนาดเล็กที่ความผันแปรที่เล็กที่สุดอาจส่งผลต่อค่าพิกัดความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวด การประเมินดังกล่าวเป็นการสร้างความมั่นใจให้กับเครื่องมือ ผู้ปฏิบัติงาน และกระบวนการ การรับรู้ถึงความผันแปรของการวัดที่เล็กน้อยทำให้เข้าใจกระบวนการผลิตทั้งหมดเป็นการคาดการณ์ความสามารถของกระบวนการผลิตได้มากขึ้น และยังส่งมอบผลิตภัณฑ์ตามที่ลูกค้าต้องการได้

การบูรณาการแบบไร้รอยต่อ ยกระดับความสำเร็จในการฉีดขึ้นรูปขนาดเล็ก

การฉีดขึ้นรูปขนาดเล็กที่ประสบผลสำเร็จจำเป็นต้องมีการกำกับดูแลในทุกขั้นตอนของการพัฒนาผลิตภัณฑ์ ในขณะเดียวกันก็ต้องเน้นค่าพิกัดความเผื่อให้มากที่สุด ตัวอย่างเช่น ความแม่นยำของเครื่องมือ ความสามารถในการแก้ไขสถานการณ์การฉีดขึ้นรูป และมาตรวิทยาที่มีความเที่ยงตรงแม่นยำ นอกจากนี้ความผันแปรในวัสดุสำหรับชิ้นส่วนขนาดเล็กก็สามารถส่งผลกระทบต่อผลลัพธ์ได้เป็นอย่างมาก รวมถึงชุดของวัสดุที่แตกต่างกันอาจนำไปสู่ความไม่สม่ำเสมอในกระบวนการฉีดขึ้นรูป ตลอดจนปัจจัยทางสภาพแวดล้อมไม่ว่าจะเป็นความชื้นและอุณหภูมิล้วนส่งผลกระทบต่อความเสถียรภาพของผลิตภัณฑ์ 

ประสบการณ์และปฏิบัติการต่าง ๆ ที่บูรณาการเข้าด้วยกันของผู้ทำการฉีดขึ้นรูปขนาดเล็ก  ไม่เพียงแต่เป็นประโยชน์แต่มีความสำคัญต่อความสำเร็จ ผู้ทำการฉีดขึ้นรูปที่มีประสบการณ์จะมีความเข้าใจที่ละเอียดอ่อนซึ่งจำเป็นต่อการหาแนวทางในการจัดการความท้าทายต่าง ๆ เพื่อปรับกระบวนการให้เหมาะสมที่สุด การรวมตัวในแนวดิ่งนี้ไม่ใช่แค่การมีเครื่องมือและกระบวนการทั้งหมดภายใต้หลังคาเดียว แต่เป็นการสร้างขั้นตอนการทำงานที่อยู่ติดกัน ส่งเสริมกัน มีความเชี่ยวชาญ ความแม่นยำ และความสามารถในการปรับตัวมาอยู่รวมกัน การดึงทักษะและทรัพยาการต่าง ๆ มารวมกันอย่างกลมกลืนเป็นกุญแจปลดล็อกการผลิตที่มีเสถียรภาพและคุณภาพสูง ตอบโจทย์การทดสอบความต้องการของตลาดและความคาดหวังของลูกค้า

บทความอ้างอิง: https://www.etmm-online.com/