הזרקת פלסטיק על מתכת - המדריך המלא

אוברמולדינג (Overmolding), Over (אוֹבֵר) = "על גבי", "מעל" מתייחס לפעולה של הוספת שכבה על גבי רכיב קיים. Molding (מוֹלְדִינְג) - "יציקה" או "הזרקה לתבנית".

זהו תהליך ייצור מתקדם שבו שכבת פלסטיק מוזרקת על גבי רכיב קיים אינסרט המוכנס לתבנית לפני ההזרקה, כדי ליצור מוצר משולב אחד. התהליך נפוץ מאוד בתעשיות שונות, כמו תעופה, רכב, אלקטרוניקה וציוד קליני, שבהן נדרש חיבור יציב בין חומרים שונים כדי לשפר את תכונות המוצר הסופי.

בתמונה זו של כלי העבודה ניתן לראות יישום נפוץ ומוצלח של אוברמולדינג. ניתן לראות כי ידית האחיזה, העשויה מפלסטיק, עוטפת וננעלת באופן מכאני על כלי המתכת ויוצאת ידית אחיזה והפעלה ארגונומית. בכלי עבודה אחרים ניתן לראות שהידית המוזרקת משמשת לבידוד תרמי או חשמלי, כמו במברגים, או לשיכוך זעזועים כמו בפטיש.

בתמונה זו ניתן לראות הזרקה כפולה (צבעים וחומרים שונים) ואוברמולד על גבי אינסרט המוליך חשמל.

זהו גלגל של רובוט הפועל מתחת למים. שימו לב לחומר הצהוב הרך שחודר לתוך בסיס הגלגל הקשיח בצבע שחור ליצירת חיבור מכאני ונעילה גיאומטרית.

רכיב סנסור אלקטרוני לרכב המיוצר בשילוב אוברמולדינג.

מהו תהליך האוברמולדינג?

אוברמולדינג מתבצע באמצעות מכונת הזרקה, בדרך כלל דו-שלבית. השלב הראשון הוא יצירת רכיב הליבה, המכונה אינסרט (Insert). זה יכול להיות רכיב מתכתי, פלסטי או כל חומר אחר. לאחר ייצורו, האינסרט מוצב בתוך תבנית הזרקה ייעודית. בשלב השני, חומר פלסטי (בדרך כלל טרמופלסטי) מוזרק לתוך התבנית סביב האינסרט. בתהליך זה, החומר המוזרק מתחבר לרכיב הליבה ויוצר את המוצר הסופי.

התהליך מאפשר ליצור מוצרים מורכבים במיוחד המשלבים את התכונות הייחודיות של שני החומרים. לדוגמה, יצירת ידית כלי עבודה עם ליבת פלדה חזקה ועליה שכבה חיצונית של פלסטיק רך ונוח לאחיזה. המחזוריות (Cycle Time) של התהליך מהירה ויעילה, והוא מתאים לייצור המוני של חלקים מורכבים בדיוק גבוה ובעלות ייצור נמוכה.

יתרונות האוברמולדינג

• שיפור פונקציונליות: מאפשר שילוב של חומרים בעלי תכונות שונות כדי להעניק למוצר יתרונות כמו עמידות משופרת בפני פגיעות, אטימה לנוזלים, בידוד חשמלי, מגע רך, ואחיזה נוחה.
• הפחתת עלויות ייצור: במקום להרכיב שני חלקים נפרדים בתהליך נפרד, האוברמולדינג יוצר מוצר אחד משולב בפעולה אחת, מה שחוסך עלויות עבודה וייצור.
• שיפור האסתטיקה: התהליך מאפשר לשלב צבעים ומרקמים שונים במוצר, מה שמעניק לו מראה אטרקטיבי ואיכותי.
• חוזק חיבור מכאני: האוברמולדינג יוצר חיבור מכאני חזק ויציב בין החומרים, במיוחד במקומות שבהם יתקשו שיטות הרכבה אחרות להגיע לאותו חוזק.

אתגרי האוברמולדינג

למרות יתרונותיו הרבים, תהליך האוברמולדינג מציב מספר אתגרים הנדסיים שיש להתמודד איתם:

• התאמה תרמית: קיים מקדם התפשטות תרמית שונה (Coefficient of Thermal Expansion - CTE) בין חומרים שונים. כאשר מתכות ופולימרים מתקררים, הם מתכווצים בקצבים שונים, מה שעלול ליצור מאמצים פנימיים (Internal Stresses) וסדקים.
• הדבקה כימית: חשוב לוודא תאימות כימית בין החומרים המוזרקים. יש לוודא שהחומר המוזרק נדבק בצורה אופטימלית לרכיב הליבה. הדבקה יכולה להתבצע בצורה כימית\מולקולרית (אדזיה) כאשר לחומר הבסיס של האינסרט ולפלסטיק המוזרק יש יכולת להתקשר ברמת הפולימר.
• חיבור מכאני: כאשר אין קשר כימי בין האינסרט לפלסטיק המוזרק, חיבור מכאני יהיה הפיתרון וידרוש תכנון של חלק הבסיס על מנת שבעת ההזרקה, הפלסטיק יעטוף את האינסרט בשטחי מגע גדולים, פני שטח מחוספסים או אנדרקאט לנעילה גיאומטרית. בעת התכנון, יש כמובן להתחשב בפעולת המכשיר או המוצר והכוחות המופעלים עליו בעת השימוש.
• זרימת החומר: עובי הדפנות ועיצוב התבנית חייבים להיות מדויקים על מנת להבטיח מילוי אחיד של הפלסטיק סביב האינסרט, ללא יצירת חללים (Voids) או סימני הזרקה (Knit Lines) שיפגעו בחוזק ובמראה.

כותב המאמר: אהרון דגן, מנהל חטיבת סאנרייז

מנהל חטיבת הפלסטיק סאנרייז, מיוני 2022.
לפני כן ניהל את מחלקת ההנדסה בסאנרייז וכמהנדס פרויקטים בחברת סופרגום.
בעל תואר ראשון בהנדסת פלסטיקה.