Nhựa một trong những vật liệu phổ biến nhất trên thế giới, được sử dụng để làm các sản phẩm, bộ phận, chi tiết sản phẩm ở nhiều lĩnh vực khác nhau từ gia dụng đến chuyên dụng. Có nhiều loại nhựa, mỗi loại có ưu điểm riêng và quy trình thiết kế, sản xuất sản phẩm nhựa trọn gói chúng cũng khác nhau.

Quy trình thiết kế, sản xuất sản phẩm nhựa trọn gói phù hợp với từng loại nhựa

Mỗi loại nhựa sẽ phù hợp với công nghệ sản xuất và quy trình sản xuất nhất định, nhằm đáp ứng yêu cầu về chất lượng, năng suất của các ứng dụng như chất liệu, hình dạng, sự phức tạp của thiết kế….

In 3D (3D Printing)

Phương pháp in 3D tạo ra các chi tiết sản phẩm 3 chiều bằng cách xây dựng mô hình CAD thông qua việc thêm những lớp vật liệu cho đến bộ phận đó được hoàn chỉnh. Ưu điểm của phương pháp này ở tính kinh tế và khả năng tạo ra những bộ phận với thiết kế hình học phức tạp.

Thiết lập quy trình in: Chuẩn bị phần mềm in nhằm bố trí và định hướng mô hình trong khối lượng, cấu trúc hỗ trợ, lát cắt mô hình…

Quy trình in: Quá trình in phụ thuộc vào công nghệ in 3D như tạo mô hình lắng đọng hợp chất làm nóng chảy các sợi nhựa (FDM) hay công nghệ in lập thể nhằm xử lý chất dẻo trạng thái lỏng (SLA) hay kỹ thuật nóng chảy bột nhựa bằng laser (SLS)

Xử lý sau in: Tháo các bộ phận, chi tiết nhựa ra khỏi máy in, làm sạch và bảo dưỡng.

Quy trình sản xuất nhựa bằng phương pháp in 3D có chi phí sản xuất thấp, cơ sở vật chất không đòi hỏi cao so với các quy trình truyền thống. Tuy nhiên, in 3D mất nhiều thời gian và nhân công hơn so với những quy trình áp dụng cho sản xuất hàng loạt.
3D printing phù hợp với các loại nhựa:

Nhựa nhiệt dẻo (ABS và PLA) – công nghệ FDM

Nhựa nhiệt rắn – công nghệ SLA

Nylon và các vật liệu tổng hợp từ nylon – công nghệ SLS

Gia công CNC (CNC machining)

Sản xuất nhựa bằng quy trình gia công CNC là quá trình mà vật liệu nhựa rắn được gia công trên một công cụ cắt. Công cụ này chuyển động và loại bỏ vật liệu khỏi khối rắn đó. Phương pháp gia công nhựa như phay CNC nhựa, tiện CNC nhựa, khoan CNC nhựa được điều khiển bởi máy tính.
Quy trình sản xuất CNC machining tạo ra các bộ phận, chi tiết nhựa với chất lượng cao trong khi thời gian sản xuất ngắn. Chi phí tỉ lệ thuận với độ phức tạp của sản phẩm.

Thiết lập dữ liệu thiết kế: Giai đoạn này cần chuẩn bị các dữ liệu từ bản vẽ đến thiết lập chương trình cho máy (CAD, CAM) để kiểm soát các bước chạy, di chuyển, tốc độ hay bất cứ sự thay đổi nào trong quá trình gia công.

Gia công: Quá trình diễn ra với các công đoạn như kiểm tra, gá phôi, gia công CNC thô, gia công CNC tinh…

Sau khi gia công, các sản phẩm được xử lý cắt gọt và làm sạch

Gia công nhựa bằng phương pháp CNC phù hợp với các sản phẩm hoặc chi tiết nhỏ, yêu cầu phức tạp về hình dạng cũng như kích thước dung sai. Những sản phẩm như ròng rọc, bánh răng… là những ứng dụng dùng quy trình CNC machining.

Thời gian gia công CNC ngắn, áp dụng trên nhiều loại vật liệu nhựa, chi phí sản xuất phụ thuộc vào độ phức tạp của sản phẩm.
Gia công CNC phù hợp với những loại nhựa:

Acrylic (PMMA)

Acrylonitrile butadiene styrene (ABS)

Polyamide nylon (PA)

Polylactic acid (PLA)

Polycarbonate (PC)

Polyether ether ketone (PEEK)

Polypropylene (PP)

Polyvinyl chloride (PVC)

Polycarbonate (PC)

Polystyrene (PS)

Polyoxymethylene (POM)

Polyethylene (PE)

Đúc polymer (Polymer casting)

Quy trình sản xuất bằng phương pháp đúc polymer thường được sử dụng cho việc tạo mẫu. Các khuôn được làm từ vật liệu cao su lưu hóa với số lượng ít (chỉ từ 25 – 100 vật đúc).

Chuẩn bị khuôn: Phủ lớp chất giải phóng vào khuôn nhằm hỗ trợ cho việc tháo khuôn được dễ dàng. Sau đó làm nóng khuôn.

Quá trình đúc: Hỗn hợp nhựa tổng hợp, chất đóng rắn được đổ đầy vào khuôn và chờ hỗn hợp đông cứng lại. Đối với một số loại nhựa, có thể thêm gia nhiệt để thúc đẩy quá trình đóng rắn nhanh hơn. Sau khi lấy phần đóng rắn ra khỏi khuôn, sử dụng các công cụ tạo tác như chà nhám, flash, sprues

Quy trình đúc polymer không tốn nhiều chi phí đầu tư lúc đầu nhưng chi phí sản xuất các giai đoạn sau cuối cao hơn vì yêu cầu về số lượng nhân công thực hiện.
Polymer casting phù hợp với những loại nhựa:

Polyurethane

Polyether

Epoxy

Polyesters

Silicone

Acrylic