Etrafımızda gördüğümüz, günlük hayatımızda sıklıkla kullandığımız plastik nesnelerin çoğu plastik enjeksiyon döküm tekniğiyle üretilmektedir. Şişirme döküm (blow moulding) yöntemi ile üretilen plastik şişeler ve bidonları, sıkma – sıkıştırma (extrusion) döküm yöntemi ile üretilen plastik pencere çerçevelerini ve bunlar dışında birkaç farklı üretim tekniği ile üretilen ürünleri saymazsak geri kalan her plastik nesne bir enjeksiyon kalıbından çıkmıştır diyebiliriz. Otomobil aynasından, flash bellek gövdesine, koşu bantı panelinden saç kurutma makinesine aklınıza gelen nice güzel görünümlü, renkli ıvır zıvırı sayabiliriz.
Döküm işlemi seri üretim yapmaya uygun büyük plastik enjeksiyon makinelerinde her bir parça için özel olarak tasarlanmış kalıplarla yapılır. Plastiği kalıba dökebilmek için öncelikle sıvı hale getirmek gerekir. Bu sebeple, makinelerin plastik parçalarını erittiği birhazne bulunur ve hazneye parçalar bir huniden dökülür. Makinenin içerisine erimek üzere atılacak plastikler ise termoplastik olarak sınıflandırılan polimer malzemeden yapılmıştaneciklerden (pellets, granules) ve çeşitli renklendirici malzemeden oluşur. Polimerler gerçekten çok uzun zincirler halinde kendisini tekrar eden moleküllerden oluşur. Aslında DNA molekülü, böcek kabuğu gibi aklınıza gelebilecek pek çok biyolojik yapı polimerlerden oluşur ancak endüstride kullanılan termoplastik polimerler genelde (ama tamamı değil) yapay kimyasal süreçlerle sentezlenir. Termoplastik yapısında olan malzemeler çok defa eritilerek geri dönüştürülebilir. Plastik tanecikleri ve renklendiricileri üretilecek parçanın istenen ısıl ve mekanik özelliklerine göre seçilir. Ürün haline gelmiş plastik nesnelerin üzerinde hangi tür plastikten yapıldığına dair kısaltma bulunur. ABS (Acrylonitrile butadiene styrene), PS (Polystyrene), PP (PolystyrenePolypropylene), PC (Polycarbonate), PET (Polyethylene terephthalate), PVC (Polyvinyl Chloride) ve PP (Polypropylene) bunlardan sıklıkla rastlananlarıdır (Etrafınızdaki plastik nesnelerde bu kısaltmalardan en az birini mutlaka görmüşsünüzdür).
Eriyik haldeki plastiğin kalıbın biçimini alabilmesi için yüksek basınçla kalıba basılması gerekir. Eriyen plastik bir sonsuz vida ile kalıbın olduğu yere doğru itilir. Bir enjeksiyon tezgahı ortalama olarak 30 – 50 MPa basınç ile kalıba erimiş plastik basar. Bir plastik enjeksiyon kalıbı özenli bir mühendislik çalışması sonucu ortaya çıkar.Kalıplar kromlu çelikten yapılır bu yüksek basınçlı plastik enjeksiyona çok dayanıklı bir maddedir .Kalıp tasarımı üretim için oldukça önem arz eder.Kalıp genellikle iki yarım parçadan meydana gelir. Öncelikle Solidworks, Catia, Autodesk Inventor gibi çok kullanılan 3 boyutlu modelleme programları ile tasarlanırlar. Sıcak plastiğin kalıp içinde nasıl akıp sertleşeceği ise örneğin Autodesk Moldflow, VISI Flow, Plastic Flow gibi yazılımlarla modellenebilir. Parçanın oluşacağı dişi ve erkek kısımlardan meydana gelen kalıp boşluğunun (mold cavity) plastiğin rahatça homojen biçimde dağılıp soğuyabileceği biçimde tasarlanmalıdır, aksi taktirde parçanın bir kısmı soğuyup katılaşırken henüz soğumamış yerleri olacağından parça yamulabilir.Daha düzgün bir kalıplama için yüzey yağlanarak yumuşatılır. Seri üretime uygunluk açısından, kalıbın içerisinde parçanın basılıp katılaşması sonucunda oluşan ürünün rahatça itilip kalıptan aşağıdaki ürün haznesine düşmesi için itici kollar bulunur. Parçanın daha fazla et kalınlığına sahip yerleri olması gerekiyorsa soğumayı parça boyunca daha farklı bir profilde uygulayabilmek için özel soğutucu sistemler de eklenebilir. Tabi bunlar kalıbın maliyetine yansır.
Eriyik plastiğin kalıba ilk girdiği deliğe döküm deliği (sprue), kalıp boşluğuna doğru aktığı kısımlara ise yolluk (runner) denir. Bu plastikler ürüne dahil değildir ve geri dönüşüme dahil edilirler. Çok daha karmaşık yapılara sahip olmakla birlikte bir kalıp genelde bir dişi ve bir erkek olmak üzere en az iki parçadan oluşur ve bu parçaları her iki tarafta destek plakalarıdestekler. Erkek parça baskıyı yapar ve içinde bulunan maçalar ile çeşitli girinti ve çıkıntıların şekillenmesini sağlar. Her ne kadar plakalar yüksek basınç ile bastırılsa da erkek ile dişi kalıbın arasında her zaman ince bir çizgi halinde plastik sızar. Kalıp tasarımcıları bu çizginin ürünün en az dikkat çekecek yerinde olmasını sağlamaya çalışır. Klavyenizin tuşlarından birini çıkarıp incelerseniz bu çizgiyi tuşun alt kısmında görebilirsiniz.
İşlem bitiminde ürünler yolluğun en ucundan (gate) kolayca kırılıp alınabilir. Plastik sürahilerin, tabakların, piknik çatallarının altında kalan yuvarlakları ve ortasındaki izleri fark etmişsinizdir, işte bu izler kırılma noktasından kalmıştır. Kalıp tasarımcısı estetik kaygılar gözettiği için bu deliği tıpkı kalıp izi gibi en az belli olacak noktaya denk getirmeye çalışır. Aynı kalıptan mümkün olduğunca çok ürün çıkarılmaya çalışılır, bu şekilde yüksek miktarlı seri üretim partilerinde zamandan tasarruf edilmiş olunur. Bir enjeksiyon kalıp anlatıldığı üzere karmaşık mekanik düzeneklere sahiptir, bu sebeple bir parçanın kalıp maliyetini karşılayabilmesi için oldukça fazla sayıda üretilmesi gerekir. Ancak belli bir noktadan sonra da eğer çok sayıda ürün gerekliyse plastik tanecikler çok ucuz olduğundan ürün başına maliyet çok düşük olacaktır.
Furkan Özkan 