في عملية قولبة الحقن، يتم ضغط حبيبات البوليمر بواسطة مكبس أو لولب، ثم يتم تسخينها حتى تصبح في حالة منصهرة، وبعد ذلك يتم حقنها داخل قالب بارد ومنفصل تحت ضغط مرتفع. بعد ذلك، يبرد البوليمر داخل القالب حتى يصبح صلبًا، ثم يفتح القالب ويتم إخراج المنتج. يتم حقن كمية زائدة من البوليمر لتعويض الانكماش الذي يحدث أثناء التبريد.

أثناء عملية الحقن، تصطف جزيئات البوليمر بشكل متوازٍ مع اتجاه التدفق، مما يعزز قوة المادة، ولكنه يؤدي إلى خصائص غير متجانسة (أنيسوتروبية). هذه العملية توفر دقة عالية في التشكيل نظرًا لأن التبريد يتم تحت الضغط، لكنها تستغرق وقتًا أطول، حيث تتراوح دورة الإنتاج بين 1 و5 دقائق، كما أن تكلفة القوالب مرتفعة.

بشكل عام، تتراوح درجات حرارة التشكيل للمواد البلاستيكية الحرارية بين 150 و350 درجة مئوية، في حين أن الضغوط المطلوبة للحصول على تفاصيل دقيقة تتراوح بين 30 و120 ميجا نيوتن لكل متر مربع.

أنواع قولبة الحقن

1. قولبة الحقن بمساعدة الغاز (Gas-Assisted Injection Molding)

في هذه الطريقة، يتم حقن غاز (عادةً النيتروجين) داخل البوليمر المنصهر أثناء عملية التشكيل، مما يؤدي إلى:

• دفع البلاستيك المنصهر نحو جدران القالب.
• إنشاء أقسام مجوفة داخل القطعة.
• تقليل كمية المادة المستخدمة وخفض الوزن.

2. قولبة الحقن ذات الجدران الرقيقة (Thin-Wall Injection Molding)

• تركز هذه التقنية على إنتاج قطع ذات جدران رقيقة جدًا (أقل من 1 مم).
• تتطلب قوالب خاصة وآلات قادرة على تحمل ضغوط عالية ودورات إنتاج سريعة.

3. قولبة الحقن بالمطاط السيليكوني السائل (LSR) (Liquid Silicone Rubber Injection Molding)

• تُستخدم هذه الطريقة خصيصًا للمواد الحرارية المتصلدة مثل المطاط السيليكوني السائل (LSR)، الذي يتصلب عند التسخين.
• يتم حقن LSR في قالب ساخن حيث يتصلب ليشكل جزءًا مرنًا ودائمًا.

4. قولبة الفوم الهيكلي (Structural Foam Molding)

• يتم فيها إضافة مادة رغوية أو غاز إلى البوليمر لتشكيل أجزاء ذات نواة خلوية وطبقة خارجية صلبة.
• هذه العملية تقلل من كثافة المنتج وتخفف وزنه دون فقدان القوة.

5. قولبة حقن المعادن (MIM) (Metal Injection Molding)

• تجمع هذه العملية بين مساحيق المعادن ومادة رابطة بوليمرية لإنشاء خليط يتم حقنه في القالب.
• بعد ذلك، يتم إزالة المادة الرابطة وإجراء عملية التلبيد لإنتاج أجزاء معدنية كثيفة.

مزايا قولبة الحقن

✅ فعالة من حيث التكلفة في الإنتاج الضخم – يمكن إنتاج آلاف إلى عشرات الآلاف من القطع يوميًا.
✅ إمكانية استخدام مجموعة واسعة من المواد – تشمل البلاستيك العام والمتخصص.
✅ حرية تصميم عالية – يمكن تصنيع أشكال معقدة بسهولة.
✅ دقة عالية – يمكن إنتاج قطع ذات تفاصيل دقيقة وجودة سطح عالية.
✅ إنتاج قطع بأحجام مختلفة – من قطع صغيرة بحجم حبة أرز إلى أجزاء كبيرة مثل لوحات العدادات في السيارات.
✅ إنتاج منخفض النفايات – يمكن إعادة تدوير المخلفات البلاستيكية وإعادة استخدامها.

عيوب قولبة الحقن

❌ تكلفة عالية للأدوات والقوالب – يتطلب استثمارًا أوليًا مرتفعًا.
❌ وقت طويل لتصميم القالب وإنتاجه – قد يستغرق الأمر أسابيع إلى أشهر.
❌ قيود على المواد المستخدمة – بعض البوليمرات غير مناسبة لهذه العملية.
❌ احتمالية ظهور العيوب – مثل التشققات والتجاويف وانكماش المادة أثناء التبريد.
❌ مشاكل بيئية واستدامة – استخدام البلاستيك يثير مخاوف بيئية، على الرغم من إمكانية إعادة التدوير.
❌ يتطلب خبرة هندسية في التصميم والتصنيع.

تطبيقات قولبة الحقن

1. صناعة السيارات

• المكونات الداخلية والخارجية
• أغطية الأزرار والمقابض
• ألواح العدادات وألواح الأبواب

2. تغليف المواد الغذائية والمشروبات

• الحاويات البلاستيكية
• الأغطية والعبوات
• أدوات المائدة البلاستيكية

3. المواد الصناعية

• البكرات والأنابيب
• الأدوات والمشابك الصناعية

4. الألعاب والمجسمات

• الألعاب البلاستيكية
• الدمى والمجسمات القابلة للتركيب

5. مكونات الأثاث

• الأرجل والمقابض البلاستيكية
• الإطارات والمثبتات

6. الأجهزة الكهربائية والإلكترونية

• أغطية الأجهزة الكهربائية
• المكونات الداخلية للأجهزة الإلكترونية

7. المعدات الطبية

• المحاقن البلاستيكية
• الأدوات الطبية التي تُستخدم لمرة واحدة

8. المنتجات البلاستيكية العامة

• الحاويات والصواني البلاستيكية
• أدوات التخزين والتنظيم