שאלות ותשובות
ייצור איכותי ומוצלח של יציקת אלומיניום מצריך התייחסות ותכנון של מספר היבטים:
- גיאומטריית החלק: עיצוב החלק צריך לאפשר מילוי יעיל של התבנית, התמצקות נאותה וחליצה חלקה. צורות מורכבות ומאפיינים כגון קירות דקים או פינות חדות עשויים לדרוש תכנון מיוחד כדי להבטיח חוזק ודיוק ממדים.
- זוויות חליצה: זהו אחד הפרמטרים החשובים בתכנון הייצור. הזווית הנדרשת תלויה בסוג סגסוגת האלומיניום, בעובי הדפנות ובעומק היציקה. עיצוב יעיל צריך לשלב זוויות המאפשרות הוצאה קלה מהתבנית ללא נזק לחלק. בד"כ זווית של 1-2 מעלות תספיק.
- עובי הדפנות: עובי דופן עקבי יבטיח מניעת התכווצות, פורוזיביות ופגמים אחרים. ככלל, ביציקות אלומיניום מומלץ עובי דופן של לפחות 2-3 מ"מ.
- בחירת חומר הגלם: סגסוגות האלומיניום הנפוצות בשימוש ביציקות לחץ הן A380, A383 ו-A413 לנוכח החוזק בטמפרטורות גבוהות, עמידות בפני קורוזיה, מוליכות חשמלית ותרמית גבוהה ויכולת לשמור על יציבות המימדים ללא קשר למורכבות הצורה.
הקפדה על גורמים אלו ואחרים תוודא ייצור יעיל של חלקי אלומיניום העומדים בדרישות היישום המיועד.
ניתן בהחלט לשלב עיבוד שבבי כעיבוד משלים לרכיבי מתכת המיוצרים ביציקה.
תהליכי יציקה מספקים רכיבים חלקים עם עיצוב מורכב אך הם עשויים לא להניב את המימדים הסופיים המדויקים או את גימור פני השטח המבוקש. במקרים אלה ניתן לשלב עיבוד שבבי CNC כדי להסיר עודפי חומר, לשפר את גימור פני השטח ולהשיג טולרנסים הדוקים יותר כדי להיטיב את המפרט הסופי.
תוחלת החיים של תבנית יציקה תלויה במספר גורמים כגון איכות התבנית, סוג המתכת שיוצקים לתוכה, מורכבות העיצוב של החלק המיוצר, כמו גם תנאי ההפעלה והתחזוקה של התבנית.
באופן כללי, תוחלת החיים של תבנית יציקה נמדדת בהיקף הייצור ולא בפרק זמן.
תבנית איכותית עשויה לספק בין עשרות אלפים עד כמאה אלף הזרקות ("מכות") של רכיבי ייצור.
בגדול, עולם היציקות מתחלק לשניים - יציקות לחץ גבוה ויציקות לחץ נמוך.
ההבדל העיקרי בין השיטות הוא באופן שבו מוזרקת המתכת המותכת לחלל התבנית.
ביציקות לחץ גבוה המתכת מוזרקת במהירות רבה ובלחץ גבוה לחלל התבנית ע"י מכבש הידראולי או מכני. לחץ זה נשמר עד שהיציקה מוצקה. זהו תהליך ייצור מהיר מאוד, מדויק ואוטומטי המספק חלקים מורכבים, מפורטים מאוד, עם דפנות דקות וגימור מעולה.
יציקות לחץ נמוך הוא למעשה שם כולל למספר טכנולוגיות כגון יציקות שעווה, גרביטציה, יציקות חול ויציקות קוקילה. ביציקת לחץ נמוך מוזגים את המתכת לתבנית בלחץ נמוך, איטי ומבוקר. בהתאם, בתהליך זה סיכון מינימלי לפגמים או פורוזוביות, בשל המילוי המתמיד של חלל התבנית תוך כדי התמצקות איטית המאפשרת יציאת גזים מתוך הסגסוגת המותכת.
הבחירה ביציקה על פני עיבוד שבבי נובעת ממספר גורמים -
- נפח הייצור: יציקת מתכת היא שיטה חסכונית יותר לייצור בנפח גבוה, בעוד שעיבוד שבבי עשוי להתאים יותר לייצור בנפח קטן עד בינוני או ליצירת אבי טיפוס (prototype).
- מורכבות גיאומטרית: יציקות מתכת מתאימות יותר לייצור חלקים מכאניים כגון קופסאות או בתים למיניהם (Housing / Chassis) עם פרטים מרובים, עומק או מורכבות גיאומטרית כלשהי כגון מבנה מעוגל או רדיוס שבעיבוד שבבי ידרש זמן רב להסיר את חומר הגלם ולעבד לצורה הסופית ולכן גם משמעותית יקר יותר. בעיבוד שבבי ניתן להגיע לתכן מדויק בעל טולרנסים הדוקים יותר בעוד שטולרנסים של יציקה "משוחררים" יותר.
- חומר הגלם: בעוד שעיבוד שבבי מאפשר יצור עם מגוון רחב של מתכות וחומרי גלם, ביציקה יש להתחשב בגריידים (Grades) הזמינים של חומרי הגלם ותכונות היציקה של המתכת. לא כל גרייד חומר הזמין כחומר מלא לעיבוד שבבי יהיה זמין ליציקה.
- זמן אספקה: תהליך היציקה מצריך היערכות ארוכה יותר בשל הצורך לייצור התבנית, והגדרת תהליכי הייצור המשלימים לאחר היציקה.
- תקציב: יציקה עשויה להיות חסכונית יותר בייצור סדרות בנפח גבוה. עלויות ההקמה אמנם גבוהות יותר אך בסדרות גדולות המחיר ליחידה נמוך יותר.
העובי המינימלי והמקסימלי של פחי מתכת יכול להשתנות בהתאם לחומר ותהליך הייצור. באופן כללי, עובי של גיליון אלומיניום לדוגמא יכול לנוע בין עשירית המילימטר ועד לעובי מקסימלי של כ 6.35 מ"מ. עם זאת, חומרים מסוימים עשויים להיות בעלי טווחי עובי שונים. כמו כן, חשוב לציין שהעובי המינימלי והמקסימלי עבור פרויקט ספציפי קשור באופן ישיר לדרישות היישום והתיכנון המכאני עבורו וכן יכולות הייצור של הציוד והתהליך שבשימוש.
משתנים רבים יכולים להשפיע על העמידות ועל אורך החיים של תבנית פרוגרסיבית. משתנים אלו כוללים את חומר התבנית, מורכבות החלק המיוצר, תדירות השימוש, תחזוקה, וחומרי הגלם בהם נעשה שימוש. תבנית פרוגרסיבית שמתוכננת ומתוחזקת היטב יכולה להמשיך בייצור לאורך שנים ולייצר עשרות ואף מאות אלפי חלקים לפני שיהיה צורך בתיקון או החלפה.
ייצור תבניות פרוגרסיביות הוא תהליך מורכב המצריך תכנון, עיצוב, זמן, ובעיקר מיומנות ומומחיות אמיתית. פרק הזמן לייצור תבנית כזו עשוי לנוע בין מספר שבועות למספר חודשים, בהתאם לפרויקט עצמו ובהתאם לגורמים כגון מורכבות הרכיב, גודלו, חומר הגלם, העיבודים המבוקשים ובעיקר הניסיון והציוד הקיימים לספק.
תבנית כבישה פרוגרסיבית היא תהליך ייצור הכולל סדרה של תחנות עיבוד שכל אחת מבצעת פעולה אחרת לעיצוב הרכיב. יריעות המתכת מוזנות ועוברות במהירות דרך התחנות השונות של קו הייצור האוטומטי בכל פעם שהעיבוד המבוקש הושלם. על המתכת מופעל לחץ גבוה ליצירת העיבוד באמצעות כיפוף, ניקוב, חיתוך, הטבעה ועוד. ייצור בתבניות כבישה פרוגרסיביות מספק יתרונות רבים כגון יעילות, מהירות, עלות חסכונית, התאמה לייצור של סדרות גדולות, איכות גבוהה וצורך בכוח אדם מצומצם. חסרונות אפשריים לשיטה הם העלות הגבוהה יחסית של יצור התבניות הפרוגרסיביות עצמן והעובדה שתכנונן עשוי להיות מסובך, דבר המדגיש את חשיבות הבחירה בספק מומחה לשיטה.
התבניות והאופרציות הנפוצות הן: תבנית כבישה פרוגרסיבית (progressive die) - מאפשרת לבצע מספר פעולות על יריעת מתכת אחת תוך כדי תנועה בין תחנות עיבוד שונות. תהליך ייצור זה יעיל יותר שכן ניתן להשלים מספר שלבים בתבנית אחת. תבנית העברה (transfer die) - דומה לתבנית פרוגרסיבית אך מיועדת לחלקים, מדויקים ומורכבים יותר שיש צורך להעבירם למכבשים שונים. Four-slide stamping – שימוש בארבע כלי עיבוד לעיצוב הרכיב. מתאים ליצירת רכיבים מורכבים בעלי כיפוף או פיתולים רבים. מאפשר עלות חסכונית וייצור מהיר. Fine blanking – תהליך מורכב יותר בו מופעל כוח רב על הפח, יותר משיטות כבישה אחרות, לפני הניקוב. מתאים במיוחד לייצור רכיבים מדויקים בעלי דפנות חלקות.
תהליכי ניקוב מתכות מבוצעים עם מכונות CNC אוטומטיות המשתמשות במכבשי ניקוב ותבניות. הניקוב מבוצע ביריעת המתכת כאשר התבנית ממוקמת בצד השני, כתמיכה והגברה של כוח הניקוב ולהבטחת עמידותה של המתכת. בכבישה לעומת זאת, מדובר על מכלול של פעולות עיבוד לשם השגת צורות מפורשות, לרבות ניקוב המתכת. כבישה היא למעשה תוצאה של תהליכי עיבוד אחרים כגון חיתוך, ניקוב, משיכה וכיפוף. ניקוב מתאים יותר להשגת צורה מפורשת במתכת קטנה בהשוואה לכבישה המשמשת להפעלת לחץ על יריעת מתכת שלמה. בהתאם, נבחר בניקוב לייצור של אב טיפוס (prototypes)ואילו בכבישה לייצור המוני. בהשוואה לניקוב, ייצור בכבישה זול ומהיר יותר.
כבישת מתכות מתאימה לעיבוד מגוון רחב של חומרים. המתכות היותר נפוצות בייצור הן סגסוגות של אלומיניום, פליז, נחושת, ניקל, פלדה ונירוסטה.
כבישת מתכות הוא תהליך ייצור של הזנת יריעת מתכת שטוחה (sheet metal) לתוך מכבש המעצב אותה לצורתה הסופית. עיצוב המתכת עשוי לכלול תהליכים נוספים כגון ניקוב, כיפוף, הבלטה, הטבעה ועוד, ליצירת הרכיב המוגמר. כבישת מתכות היא שיטת ייצור נפוצה בארץ ובעולם המשמשת מגוון רחב של תעשיות כולל רכב, תעופה וחלל, מכשור רפואי, אלקטרוניקה ומכשירי חשמל. התהליך מאפשר ייצור מהיר, מדויק, ובנפח גבוה של חלקים עקביים בצורתם ובאיכותם, כמו גם יצירת עיצובים מורכבים בדיוק מירבי.
כן. כשמדובר בפלדה, תהליך השיחול הוא יעיל וכדאי בגלל שהוא מבטל את הצורך בפעולות עיבוד משלימות כגון עיבוד שבבי ולכן מאפשר ייצור בעלות חסכונית יותר. בנוסף, המוצר המתקבל מאופיין בחוזק מרשים ועמידות בפני קורוזיה. הביקוש למוצרי שיחול מפלדה נפוץ בתעשיית המכשור והציוד הרפואי (ליצירת מיכשור כירורגי, דנטלי ועוד) כמו גם בקרב חברות תעופה וחלל.
ניתן לבצע מגוון עיבודים משלימים לפרופיל אלומיניום המיוצר באקסטרוזיה. העיבודים היותר נפוצים הם חיתוך, ניקוב וקידוח, כיפוף ועיצוב, ריתוך, אלגון (אנודייז), ציפוי אבקה לשיפור עמידות בפני שחיקה וקורוזיה, צביעה ועוד. בחירת העיבוד המשלים נקבעת בהתאם לייעוד הרכיב, המאפיינים המבוקשים ותקציב הפרויקט.
כן, ניתן להציע אקסטרוזיה גם לייצור סדרות קטנות. בהשוואה לסדרות גדולות, העלות ליחידה עשויה להיות גבוהה יותר לנוכח העלויות הקבועות הקיימות (תכנון, היערכות והתקנת הציוד). עם זאת, ביישומים רבים היתרונות שמציעה שיטת ייצור זו עדיין הופכים אותה לבחירה נבונה ומשתלמת.
כדי להפיק את המיטב מייצור באקסטרוזיה במונחי ביצועים, עלויות ייצור וזמן אספקה, כדאי להקפיד על הפרמטרים הבאים: יחס המשקל לגודל - המשקל למטר של פרופיל חשוב בגלל ההשפעה על פעולת הלחץ הנדרשת. יחס זה יוודא למשל האם הפרופיל כבד או קל מדי לדוגמא. בחירת חומר גלם המתאים לשיחול כגון אלומיניום, נחושת או סגסוגת פלדה. עיצוב סימטרי – עיצובים כאלה יבטיחו איזון בלחץ ובזרימת החומר דרך התבנית ויפחיתו למינימום את הסיכון לשברים. תכנון עובי דפנות אחיד למדי ובהתאם לרמת הקשיחות והחוזק הרצויים. רכיב בעל פינות מעוגלות – פינות כאלה הן גם חזקות יותר וגם קלות יותר לשיחול. מינימום חללים פתוחים או שקעים – מפשט את עיצוב התבנית, מקל על הייצור ובהתאם עשוי לספק עלויות ייצור נמוכות יותר.
הבחירה באלומיניום לייצור בשיחול נפוצה מאוד לנוכח מגוון היתרונות שהאלומיניום מציע – גמישות, יחס גבוה של חוזק למשקל, עמידות בפני קורוזיה, משטח גימור אטרקטיבי ועלות חסכונית. סגסוגות אלומיניום נפוצות בשיחול הן: 6061 – שילוב מרשים של חוזק, נוחות לעיבוד, ועלות משתלמת. 6063 – סגסוגת מצוינת והנפוצה ביותר לשיחול ברוב היישומים. 6005 – חוזק טוב עם עמידות בפני קורוזיה. 7075 – תכונות מכאניות וקושי גבוהים ביותר לצד קושי לשחל צורות מורכבות וצורך בשיחול כמות גבוהה במיוחד. סגסוגות נפוצות נוספות הן 6060, 6082 ואחרות. לאחר תהליך השיחול מוסיפים בדר"כ תהליכי זיקון משלימים כדי להביא את החומר המשוחל למצב התרמי הנידרש כגון T4, T5, T6.
סוגי המתכות הנפוצים לשיחול הם אלומיניום, פליז, נחושת וטיטניום. כמעט כל מתכת ניתנת לשיחול, אם כי פעולה זו עשויה להיות יקרה יותר עבור סגסוגות מתכת קשות. מתכת רכה כגון אלומיניום ניתנת לשיחול בטמפרטורת החדר ("אקסטרוזיה קרה") בעוד שמתכות או סגסוגות קשות ניתנות לשיחול ב"אקסטרוזיה חמה", במהלכה מחממים את המתכת לטמפרטורה מפורשת לשם עיבודה.
אקסטרוזיה (שיחול) היא שיטת ייצור ועיצוב מתכות. בעוד שייצור ביציקת תבנית יכול לשמש ליצירת רכיבים בכמעט כל צורה, שיחול מיועד לייצור חלקים ארוכים וישרים כגון פרופילים, מוטות, צינורות ללא תפר, וצורות מלבניות. תהליך השיחול פועל ע"י חימום חומר הגלם ודחיסתו דרך חריר בצורת הפרופיל המבוקש, בדומה למשל לסחיטת משחת שיניים משפופרת. חומרי הגלם הנפוצים ביותר לשיחול הם אלומיניום ופלסטיק. בשיטה זו ניתן להפיק מוצרים ברמת גימור גבוהה ובאיכות אחידה.
לרוב מומלץ ליישם ציפוי על יריעת המתכת לפני הצביעה כדי לשפר את ההיצמדות והעמידות של הצבע. לציפוי יש חשיבות מיוחדת במקרים של מתכות הרגישות לקורוזיה או שעתידות להיות מותקנות בסביבה קורוזיבית. סוג הציפוי או הטיפול המיושם למתכת תלוי בדרישות המפורשות של הפרויקט, לרבות רמת העמידות הנחוצה בפני קורוזיה והגימור האסתטי המבוקש.
ייצור כלי כיפוף או ניקוב ייעודיים עשוי להידרש במספר מקרים: יצור בנפח גדול: בייצור כזה כלים ייעודיים לכיפוף וניקוב יבטיחו את הגברת יעילות העבודה, קיצור זמני ההתקנה, עקביות ודיוק למוצרים הסופיים. גיאומטריות מורכבות: במקרים של מוצרים ייחודיים או מותאמים אישית, יריעות המתכת עשויות להצריך צורות כיפוף או ניקוב מורכבות או שונות. דיוק מירבי: אם יש לכופף או לנקב את יריעות המתכת ברמת דיוק גבוהה במיוחד ייתכן שיידרש כלי ייעודי. עובי החומר: יריעות מתכת עבות יחסית מצריכות הפעלת כוח רב יותר לכיפוף או ניקוב, דבר שעלול להיות קשה לביצוע ללא כלי ייעודי.
הדפסת לוגו יכולה להתבצע בשלבי ייצור שונים ובלבד שתהיה התאמה לדרישות הספציפיות של הפרויקט. ניתן להדפיס לוגו בשלבים של - טרום הייצור: שיבוץ הלוגו לקבצי העיצוב תוך ציון מיקום וגודל הלוגו ויצירת קבצי הגרפיקה הדרושים. הדפסת הלוגו תתבצע עם ייצור ופריסת חלקי המתכת. במהלך הייצור: הדפסה או חריטה של הלוגו בשלב הייצור יכולה להתבצע לאחר ייצור וחיתוך החלקים אך לפני הרכבתם. שלב הגימור: הדפסת הלוגו על פני החלקים המוגמרים באמצעות הדפסת משי, לייזר או אחר. שלב הייצור בו יודפס הלוגו תלוי גם בשיטה שנבחרה ליישום הלוגו - הדפסת משי, חריטה, הטבעה, הבלטה או הדפסה דיגיטלית.
החדרת קשיחים בזיווד אלקטרוני כרוכה בעלות נוספת. עם זאת, העלות תלויה בגורמים שונים כגון חומר הגלם, גודל הרכיב, תהליך הייצור ומורכבות העיצוב. אמצעים אפשריים להוזלת עלויות כוללים - בחירה נבונה של חומר הגלם: בחירה בחומר גלם מתאים מבחינה מבנית, שיכול לעמוד בדרישות העומס ללא קשיחים נוספים עשויה להוזיל את עלות הפרויקט. עיצוב אופטימלי: לשם הפחתת חומר הגלם הנחוץ והצורך בקשיחים נוספים. שימוש בקשיחים סטנדרטים (בניגוד לקשיחים בעיצוב בהתאמה אישית) ייעול תהליך ייצור ושימוש בתבניות / כלים ייעודיים בכמויות גדולות
הבחירה בסגסוגת אלומיניום לזיווד אלקטרוני נפוצה ביותר בשל המשקל הקל של מתכת זו, עמידותה בפני קורוזיה, מקדם התפשטות תרמי גבוה יחסית ואפשרויות העיבוד שלה לצורות מורכבות. סגסוגות האלומיניום הנפוצות בשימוש הן:
3003: יכולת עיבוד גבוהה, התאמה לריתוך ועמידות בפני קורוזיה.
5052: נוחה לעיבוד וכיפוף, עמידות בפני קורוזיה. בשימוש נפוץ בתעשיית הרכב.
6061: חוזק גבוה, יכולת עיבוד מצוינת, נפוצה בעיקר בעיבוד שבבי ומשמשת פחות לכיפופים, עמידות בפני קורוזיה. 2024: חוזק גבוה ועמידות מעולה. בשימוש נפוץ עבור יישומים לתעשיית התעופה והחלל.
7075: סגסוגת זו משמשת ליישומי מתח גבוה כגון מטוסים ורכיבי תעופה וחלל בשל חוזק וקושי גבוהים וכן עמידות מצוינת.
זיווד אלקטרוני הוא שם כולל למגוון תהליכי ייצור ועיבוד (חיתוך, ניקוב וכיפוף, עיבוד שבבי, הרכבה, ריתוך ועוד) בהם הופכים מתכת לרוב בצורה של פחים לחלקים פונקציונליים כגון מארזים, עטיפות ורכיבי מיגון עבור מכלולי אלקטרוניקה מסוגים שונים. מקור המונח זיווד מהמילה מזוודה, לתאר שהזיווד הוא "המזוודה" של המוצר האלקטרוני עצמו. מערכת אלקטרונית מתקדמת לא יכולה להתקיים ללא תכנון וביצוע מדויק של הזיווד שלה. עבודת הזיווד מבטיחה את שרידות וקיימות המערכת לאורך זמן. הצרכנים העיקריים של רכיבי זיווד אלקטרוני נמצאים בכלל התעשיות כגון תעשיות התקשורת, המחשבים, הטכנולוגיה, התחבורה והתעופה.
אכן ניתן לבצע טיפולים תרמיים בחלקים מכאניים שיוצרו בעיבוד שבבי.
טיפולים תרמיים הם טכניקה שפותחה כדי לשפר את התכונות המכאניות לאחר השלמת העיבוד או כדי להפוך את חומר הגלם במקרים מסוימים לנוחים יותר לעיבוד במהלך תהליך הייצור. טיפולים תרמיים מאפשרים יצירת רכיבים בעלי חוזק, קשיות, משיכות ותכונות נוספות.
עלות הייצור של חלקי דוגמאות גבוהה יותר בגלל הזמן הנדרש, המשאבים והעלויות הנוספות הכרוכות בייצור. עלות הייצור הגבוהה יותר מושפעת בעיקר מהגורמים הבאים:
כמות הרכיבים המיוצרת: חלקים לדוגמאות מיוצרים בכמויות קטנות יותר, מה שמוביל לעלות ליחידה גבוהה יותר.
כלי העבודה הנדרשים: ייתכן ויידרשו כלי עבודה או מתקני קיבוע מיוחדים לייצור דוגמאות.
ולידציה: בדיקות שונות והערכות להבטחת איכות עשויות לייקר את הייצור.
חריטה וכרסום הם תהליכי עיבוד נפוצים בייצור בעיבוד שבבי. ההבדל העיקרי בין השיטות הוא איזה חלק זז בפועל – חומר הגלם או מכונות החיתוך. בתהליך של כרסום, חומר הגלם מונח במקומו בזמן שכלי החיתוך מסתובבים סביבו. בחריטה לעומת זאת, כלי העיבוד/חיתוך נמצאים במקומם בזמן שחומר הגלם מסתובב במהירות כדי להגיע לצורה והעיצוב המיועדים.
ניתן לשלב בין חריטה וכרסום בתהליך הייצור כדי להפיק חלקים מורכבים יותר, עם מספר תכונות רב יותר שלא ניתן להשיג בשיטה אחת. שילוב שתי השיטות יכול לספק ייצור יעיל וחסכוני של חלקים מורכבים בעלי דיוק משופר וזמני אספקה מהירים יותר.
עיבוד שבבי CNC מאפשר ייצור רכיבים מדויקים מאוד בהתאם לדרישות מכאניות מפורשות.
רכיבים שונים נבדלים במידת במורכבותם. ככל שהרכיב המבוקש מורכב יותר מבחינת צורה גיאומטרית או אחרת, כך הוא עשוי להצריך הכנה ארוכה יותר, פעולות ושלבים רבים יותר בתהליך היצור, שימוש במספר מכונות, ומעורבות רבה יותר של אנשי ייצור. בהתאם, עלויות הייצור עשויות להיות גבוהות יותר.
עיבוד שבבי מתאים לייצור באמצעות מגוון רחב של חומרי גלם - מתכות (כגון אלומיניום, פלדה, פליז, נחושת, טיטניום ועוד), פלסטיק (לדוגמא ABS, PVC, PC ועוד), חומרים מרוכבים (כגון סיבי פחמן ופיברגלס), כמו גם ייצור באמצעות עץ, קרמיקה וזכוכית.
בחירת חומר הגלם צריכה לספק מענה מיטבי לייעודו של המוצר, תוך התחשבות במאפיינים מבוקשים כגון חוזק, גודל, משקל, עמידות לחום, קורוזיה ועוד, וכמובן בהתאמה לתקציב הפרויקט.
הבחירה בעיבוד שבבי CNC תהיה אידיאלית כאשר מבקשים לייצר רכיבים מדויקים, מורכבים, עם גימורים מפורשים וטולרנסים עדינים (אפילו עד רמת אלפיות המילימטר), עם אפשרות לייצור חוזר בעתיד.
עיבוד שבבי מאפשר גם אספקה מהירה, חיסכון בעלויות והתאמה למגוון חומרי גלם, ומשרת את צרכי הלקוח בייצור אבי טיפוס וסדרות בנפח קטן עד גדול.
הצרכנים העיקריים של שיטת ייצור זו כוללים את יצרני הרכב, חברות מכשור רפואי, ענפי האופטיקה והאופטו-מכאניקה הרובוטיקה, החקלאות ועוד.
עיבוד שבבי CNC (Computer Numerical Control)הוא אחד מתהליכי הייצור הנפוצים והחשובים ביותר בתעשייה. שיטת ייצור זו מתאפיינת בתהליך של חיסור, במהלכה מכונות העיבוד מסירות גושי חומר מוצקים (שבבי חומר) כדי לייצר את החלק או הרכיב המוגמר.
בעיבוד שבבי CNC מתקיימת בקרה אוטומטית מלאה על תפעול כלים ייעודיים (לשם כרסום, חריטה, השחזה, קידוח ועוד) באמצעות תוכנות מחשב מתקדמות המכילות את המפרט השלם לייצור. בסיום התהליך מתקבל רכיב מכאני מדויק.
במשיכה עמוקה עובי חומר הגלם אינו משתנה במהלך הייצור.
עובי יריעות המתכת המשמשות לייצור נע בד"כ בין 0.5 מ"מ ל- 4.0 מ"מ.
הגודל המירבי של יריעת המתכת עצמה הוא 2.2×3.0 מטר.
ניתן להגיע לעומקי מוצר אף של חצי מטר.
המוצרים המוגמרים של משיכה עמוקה נראים בד"כ פשוטים יחסית לייצור. עם זאת, מדובר בשיטת ייצור מתוחכמת שדורשת תיכנון הנדסי קפדני ומתוחכם.
האתגרים העיקריים בייצור זה:
- בחירת חומר הגלם – חומר הגלם חייב להיות מספיק "משיך" (גמיש או אלסטי) כדי לעמוד בלחץ של תהליך המשיכה ללא היווצרות עיוותים.
- חישוב מדויק של המידות והיחסים – להשגת טולרנסים הדוקים חייב להתקיים איזון בין כל המרכיבים - עובי חומר הגלם, מידת המשיכות, בחירת מספר תחנות המשיכה, התבניות וסיכת המתכת.
- עלות הייצור – עשויה להיות יחסית יקרה כתלות במורכבות הפריט וכן בעומק המשיכה הנדרשת שממנה נגזרים מספר תחנות העיבוד וכמובן גם התבניות.
- אתגרים נוספים בייצור – היווצרות קמטים או קפלים, שבר במתכת, שפה עליונה לא אחידה, גימור אחיד וחלק לפני השטח
תיאורטית כן, אולם כדאיות השינוי תלויה במספר גורמים.
אם השינוי המבוקש פשוט יחסית, ייתכן והוא ניתן לביצוע באמצעות המיכון הקיים. אם השינוי משמעותי יותר ומצריך החלפת חומר הגלם או שינוי גיאומטרי או בעובי הרכיב, ייתכן ויהיה צורך בהוספת כלים או התאמת הכלים הקיימים ותכנון הנדסי מחדש.
משיכה עמוקה מספקת ייצור ברמת דיוק גבוהה, כזה שניתן אף לחזור עליו. ניתן לייצר חלקים עם טולרנסים הדוקים ומימדים מדויקים גם כאשר מדובר בעיצוב מורכב.
דיוק הייצור במשיכה עמוקה נמדד עפ"י רוב במונחי טולרנסים של החלק המיוצר.
הטולרנס הוא הסטייה המותרת מהמימד הרצוי והוא נמדד באלפיות המילימטרים. רמת הדיוק שניתן להשיג עשויה להשתנות בהתאם ליישום הספציפי, אך באופן כללי ניתן להשיג טולרנס של בין
0.127 - 0.254 מ"מ.
ייצור בכבישה (press forming) הוא תהליך יצירת מתכות במהלכו מניחים יריעת מתכת (חמה או קרה) על תבנית ובאמצעות מקב או מחורר מטביעים את היריעה לצורה המבוקשת.
בשיטה זו ניתן לייצר כמות גדולה של רכיבים בו-זמנית, אך נוצרת גם פסולת יצור (כ- 15% מחומר הגלם).
ההבדלים העיקריים בין משיכה עמוקה לכבישה הם:
- צורת החלק המיוצר – במשיכה עמוקה מייצרים חלקים בצורת גליל או קופסה עם שקע עמוק במרכז. בכבישה מייצרים רכיבים שטוחים יחסית (עם עיקולים או כיפופים).
- עלות ייצור – עלויות הייצור במשיכה עמוקה גבוהות יותר בגלל המכונות הנחוצות, פרק הזמן להיערכות הייצור וכן זמני מחזור ארוכים יותר בהשוואה לכבישה.
- עמידות הרכיבים – כבישת מתכות מספקת חלקים עמידים יותר משום שחומר הגלם נתון לפחות מתח במהלך הייצור (בהתאם, הסבירות לעיוותים או spring back של פני השטח נמוכה יותר).
- חומרי גלם – בשתי הטכנולוגיות משתמשים ביריעות פחים. מגוון החומרים הזמין למשיכות עמוקות נמוך יותר שכן נדרש חומר בעל משיכות גבוהה יותר ביחס לייצור בכבישה.
משיכה עמוקה (deep drawing) היא שיטת ייצור נפוצה, יעילה ומדויקת להפקת מוצרים גליליים או תלת מימדיים מיריעות מתכת, לדוגמא חביות, בלוני גז ועד פאנלים לתעשיית הרכב ועוד. תהליך הייצור נחשב משיכה עמוקה כאשר עומק החלק המיוצר (כלומר עומק המשיכה) גדול יותר מהקוטר של יריעת המתכת. עיבוד המתכת נעשה בקור ובאמצעות הפעלת לחץ – מכאני או הידראולי. ניתן לזהות מוצרים שיוצרו במשיכה עמוקה לפי העומק הרב שלהם והפינות החלקות והמדויקות. שיטת ייצור זו משמשת מגוון תעשיות כגון רכב, תעופה וחלל, תעשיות אלקטרוניקה ועוד.