Introduzione: La stampa 3D è fantastica, ma non sostituirà presto lo stampaggio a iniezione tradizionale. Entrambe hanno i loro pro e i loro contro e possono superarsi a vicenda in diverse aree.

La stampa 3D è ottima per le piccole tirature e per la prototipazione, ma processo di stampaggio a iniezione Questo articolo spiega perché la stampa 3D non sostituirà lo stampaggio a iniezione.

Che cos'è la stampa 3D?

La stampa 3D è una produzione additiva, il che significa che il materiale iniziale viene costruito strato per strato. La stampa 3D crea oggetti tridimensionali leggendo un progetto virtuale al computer e riproducendo lo stampo utilizzando materiali, filamenti o polveri.

Che cos'è lo stampaggio a iniezione?

Lo stampaggio a iniezione è un modo per produrre oggetti in plastica. È un processo in cui un materiale plastico viene riscaldato fino a fondersi. La plastica fusa viene quindi forzata in uno stampo ad alta pressione. Dopo che la plastica si è raffreddata, lo stampo viene aperto e il pezzo viene estratto.

Nel processo di stampaggio a iniezione, la scelta dei giusti materiali per gli stampi è fondamentale per la durata e l'efficienza produttiva degli stampi in acciaio.

Quali sono i costi a confronto tra stampaggio a iniezione e stampa 3D?

Il costo totale di qualsiasi progetto di produzione è importante perché determina il successo o meno del prodotto. Il costo totale varia in base a diversi fattori, come i costi di allestimento, i costi degli utensili e i costi della manodopera.

Ecco le differenze tra i costi dello stampaggio a iniezione e della stampa 3D e la loro ripartizione.

Costi di installazione iniziali

Il costo iniziale dello stampaggio a iniezione è più elevato a causa delle attrezzature e della progettazione e produzione dello stampo. Ad esempio, anche uno stampo di piccole dimensioni (10 x 10 cm) può costare da $5000 a $10.000. Tuttavia, lo stampo può essere utilizzato per molto tempo.

Ma la stampa 3D richiede solo il costo della stampante e dei materiali necessari per avviare il progetto. È anche flessibile in termini di spazio: le stampanti sono di tutte le dimensioni, dalle piccole stampanti 3D da tavolo alle grandi stampanti industriali.

Costi di elaborazione

Come ho detto prima, il costo degli stampi a iniezione inizialmente si aggiunge molto al costo complessivo dello stampo, ma man mano che si producono più pezzi, il costo diminuisce. Con la stampa 3D, i costi dello stampo sono più bassi anche in anticipo.

Inoltre, il costo di stampaggio a iniezione comprende elementi come le unità di controllo, i sistemi di rimozione dei pezzi e altri piccoli elementi che aumentano il costo dello stampo.

Costi dei materiali

In primo luogo, i produttori spesso acquistano materiali all'ingrosso per i progetti di stampaggio a iniezione, perché in genere si tratta di grandi quantità. Quindi, si risparmia denaro. Inoltre, lo stampaggio può gestire materiali di qualità relativamente bassa senza compromettere le prestazioni del prodotto.

Con la SLS, invece, si riempie la camera di costruzione con la polvere. È possibile riutilizzare la polvere, ma non è altrettanto efficiente ed è più costoso. Inoltre, alcune applicazioni richiedono materiali con proprietà speciali (come elevata resistenza, flessibilità o stabilità termica) per ottenere le prestazioni desiderate. Questi materiali costano più delle plastiche standard utilizzate nello stampaggio a iniezione.

Costo del lavoro

Infine, il costo della manodopera è diverso tra la stampa 3D e lo stampaggio a iniezione perché influisce sull'efficienza dei costi complessivi. L'elevato grado di automazione della stampa 3D riduce i costi di manodopera per piccoli lotti, pezzi complessi o personalizzati. L'intervento umano è richiesto solo per l'impostazione, il monitoraggio e la post-elaborazione.

Anche lo stampaggio a iniezione è un processo di produzione automatizzato e avanzato, ma la complessità della progettazione e della manutenzione degli stampi comporta costi di manodopera più elevati rispetto alla stampa 3D.

Quali sono le principali differenze tra stampaggio a iniezione e stampa 3D?

Volume

Gli stampi sono un elemento importante nello stampaggio a iniezione. È necessario progettare e realizzare gli stampi. Questo rende lo stampaggio a iniezione non molto adatto alla prototipazione e alla produzione di piccoli lotti. D'altro canto, la stampa 3D non richiede la creazione di stampi. Una volta che si dispone di un progetto stampabile in 3D e di un filamento, la macchina può realizzare il progetto senza alcun problema.

Quindi, la stampa 3D è ottima per la prototipazione con migliaia di esemplari, a meno che altre tecnologie non siano in grado di garantire la complessità richiesta. Un'altra cosa interessante è che gli stampi a iniezione stampati in 3D sono popolari per lo stampaggio della plastica. Ma lo stampaggio a iniezione è molto economico per le medie e grandi tirature. Una volta realizzato lo stampo, è possibile eseguire milioni di cicli.

Complessità del design e personalizzazione

La stampa 3D è il re quando si tratta di complessità, soprattutto se si confronta lo stampaggio a iniezione con la stampa 3D. Può realizzare angoli acuti, sottosquadri e altre caratteristiche complesse. Lo stampaggio a iniezione, invece, presenta alcune limitazioni per le geometrie complesse, come gli angoli di sformo rettilinei, il flusso di materiale negli angoli acuti, ecc.

Inoltre, se si devono realizzare fino a migliaia di pezzi, questi stessi motivi rendono la stampa 3D migliore per i pezzi e i prodotti personalizzati.

Dimensione del pezzo

Innanzitutto, lo stampaggio a iniezione è flessibile per un'ampia gamma di dimensioni, dai piccoli alloggiamenti elettronici ai grandi paraurti delle auto. Ma è necessario utilizzare le attrezzature e gli utensili (stampi) di stampaggio a iniezione corrispondenti. Ad esempio, le grandi macchine per lo stampaggio a iniezione possono stampare pezzi lunghi fino a 1,5 metri o più.

In genere, le stampanti 3D sono più adatte a componenti e prodotti di piccole dimensioni. Tuttavia, le recenti innovazioni hanno ampliato le capacità dimensionali dei prodotti e delle parti stampate in 3D (300 mm x 300 mm x 400 mm o più).

Tolleranze dei pezzi

La stampa 3D ha tolleranze più strette rispetto allo stampaggio a iniezione. Per le parti in plastica stampate a iniezione, sono comprese tra ±0,05 mm e ±0,50 mm. Per i componenti stampati a 0,127D, invece, le tolleranze possono arrivare a ±3 mm.

Inoltre, le tolleranze dipendono dal tipo di materiale, dalla tecnologia, dagli utensili, dalle attrezzature e dall'esperienza di produzione.

Tempi di consegna

La realizzazione di uno stampo a iniezione è un processo preciso e lungo che può richiedere da alcune settimane a qualche mese. È possibile utilizzare la stampa 3D e altri tipi di stampi a iniezione per ridurre il dispendio di tempo. Una volta che lo stampo è pronto, lo stampaggio a iniezione diventa molto efficiente e riduce i tempi di produzione.

D'altra parte, la stampa 3D consente di velocizzare la produzione iniziale. Questo perché non sono necessarie attrezzature come gli stampi e il tempo di preparazione iniziale è molto più breve.

La forza

La differenza di resistenza tra i pezzi stampati in 3D e quelli stampati a iniezione dipende dal modo in cui sono realizzati. Innanzitutto, quanto sono resistenti i pezzi stampati in 3D? I pezzi stampati in 3D sono realizzati accumulando strati, il che li rende più deboli e meno rigidi nella direzione laterale della forza.

I pezzi stampati, invece, sono realizzati con un'unica colata. Questo li rende più resistenti. Il calore e la pressione del processo di stampaggio della plastica eliminano le bolle d'aria e assicurano che il materiale sia tutto fuso insieme.

Quindi, lo stampaggio a iniezione consente di ottenere un pezzo più resistente e rigido rispetto alla stampa 3D. L'unica cosa a cui bisogna pensare è il materiale, perché la resistenza finale dipende anche dal tipo di materia prima che si utilizza.

Finitura superficiale

Ora confrontiamo l'aspetto dei pezzi. Quando il materiale fuso viene forzato nella forma dello stampo dalla pressione e dal calore, la superficie diventa liscia quando si raffredda e si indurisce. Ma dipende anche da quanto sono lisce le pareti dello stampo.

D'altra parte, gli oggetti stampati in 3D possono presentare alcune linee visibili dello strato di materiale. La rugosità (Ra) dei prodotti in plastica stampati in 3D varia solitamente da 1,6 a 25 µm. Per le parti stampate, invece, è compresa tra 0,1 e 0,2 micron.

Materiale di scarto

Gli scarti di materiale si verificano durante lo stampaggio a iniezione. Si verifica in corrispondenza delle porte e delle guide, delle materozze e delle scaglie. Ma è possibile recuperarlo nel ciclo successivo.

D'altra parte, la stampa 3D è super efficiente dal punto di vista dei materiali. Non spreca alcun materiale (tranne a volte per i supporti strutturali).

Quali sono i vantaggi e gli svantaggi dello stampaggio a iniezione?

Quali sono i vantaggi dello stampaggio a iniezione?

Ha una grande produttività e bassi costi unitari, soprattutto nella produzione di massa. Lo stampaggio a iniezione garantisce la precisione dei pezzi prodotti da un lotto all'altro. È possibile creare stampi che gestiscono caratteristiche complesse e sottosquadri. Si può usare per tutti i tipi di prodotti, dalle maniglie delle porte delle auto alle siringhe mediche.

Mantiene le proprietà meccaniche originali del materiale o le migliora. I pezzi che escono dallo stampo hanno un ottimo aspetto, quindi non è necessario intervenire in seguito.

Quali sono gli svantaggi dello stampaggio a iniezione?

Il primo svantaggio è il grande investimento iniziale in attrezzature di stampaggio e stampi a iniezione. Le geometrie complesse dei pezzi sono limitate a causa di restrizioni progettuali come gli angoli di sformo e il flusso di materiale. I costi unitari sono troppo elevati per i piccoli lotti. I rifiuti di plastica sollevano problemi di sostenibilità e preoccupazioni ambientali.

Quali sono i pro e i contro della stampa 3D?

Quali sono i vantaggi della stampa 3D?

L'investimento iniziale per l'allestimento e l'utensileria è basso, il che lo rende conveniente per la produzione di bassi volumi. Può creare forme più complesse rispetto a stampaggio a iniezionee le modifiche al progetto possono essere adattate rapidamente.

Le stampanti 3D possono produrre rapidamente prototipi per l'iterazione dei progetti e lo sviluppo dei prodotti. La stampa 3D consente di ottenere parti altamente personalizzate. Essendo un processo additivo, produce meno scarti rispetto alle tecnologie sottrattive.

Quali sono gli svantaggi della stampa 3D?

La stampa 3D per la produzione di massa è generalmente più lenta dello stampaggio a iniezione. Tuttavia, può essere efficace se la complessità del progetto non è compatibile con lo stampaggio. Le dimensioni dei pezzi sono limitate dalle dimensioni del letto e dalle capacità della stampante. Le superfici stampate spesso presentano linee di strato. Pertanto, possono essere necessari ulteriori processi di finitura per ottenere una superficie liscia.

Come scegliere: Stampaggio a iniezione o stampa 3D?

Quando si tratta di scegliere tra lo stampaggio a iniezione e la stampa 3D per la produzione, ci sono alcuni fattori chiave da considerare.

Parte Lotto

Il numero di pezzi necessari è un fattore importante per decidere quale processo utilizzare. Lo stampaggio a iniezione è ottimo per la produzione di molti pezzi (oltre 1000 pezzi per tiratura). Se avete bisogno di pochi pezzi (meno di 10), la stampa 3D è più economica e più facile.

Se si utilizzano processi di stampa 3D semplici come FDM o SLS, con materie plastiche economiche come ABS, PC, Nylon, e si realizzano un pezzo o pochi pezzi (uguali e non), la stampa 3D è sicuramente la strada da percorrere. Anche la MJF è una buona opzione per la produzione di quantità medie (10-1000) ed è molto comune.

In conclusione, se si producono molti pezzi, stampaggio a iniezione è la strada da percorrere. Se si devono realizzare pochi pezzi, la stampa 3D è la soluzione migliore.

Complessità del progetto

Per realizzare un pezzo con lo stampaggio a iniezione, è necessario prima creare uno stampo. Non si fa uno stampo del pezzo, ma uno stampo del progetto del pezzo. La progettazione di un modello CAD per lo stampaggio a iniezione non è facile perché ci sono molti aspetti da considerare.

Ad esempio, se il progetto del pezzo presenta angoli retti, è difficile estrarre il pezzo dallo stampo. Se ci sono aree delicate, bisogna fare molta attenzione. Ma se si vuole realizzare qualcosa di complesso, la stampa 3D è la soluzione migliore. Non importa quanto sia complesso il progetto, la stampa 3D è in grado di realizzarlo con pochissimo sforzo.

In conclusione, assicuratevi che il vostro progetto possa essere stampato a iniezione. Se non lo è, cambiatelo. Se può, pensate alla stampa 3D.

Tempo di iterazione

Lo stampaggio a iniezione richiede molto tempo perché è necessario analizzare il progetto e costruire uno stampo perfetto (10-20 giorni). La stampa 3D ha tempi molto più brevi rispetto allo stampaggio a iniezione. Presso Xometry è possibile ottenere pezzi stampati in 3D in soli 3 giorni.

In conclusione, se avete bisogno di un pezzo subito, usate la stampa 3D.

Personalizzazione

Una volta costruito lo stampo per lo stampaggio a iniezione, è costoso e lungo modificarlo. Lo stampaggio a iniezione non è adatto per personalizzare i pezzi o per apportare modifiche a un progetto esistente. Quello che esce dallo stampo è il pezzo finale e modificarlo è molto difficile.

D'altra parte, la stampa 3D è ottima per personalizzare i pezzi. Tutto ciò che serve è un file CAD modificato o personalizzato. È quindi ideale per la prototipazione e il collaudo dei pezzi.

In conclusione, se volete realizzare un prototipo o personalizzare qualcosa, dovreste usare la stampa 3D.

Forza del materiale

I pezzi stampati a iniezione sono realizzati in un unico pezzo solido, il che li rende più resistenti perché non ci sono cuciture o punti deboli. I pezzi stampati in 3D sono realizzati strato per strato, il che li rende più deboli. I pezzi stampati in 3D presentano linee visibili e difetti strutturali che di solito non si vedono nei pezzi stampati a iniezione.

In conclusione, se avete bisogno di qualcosa di forte, scegliete lo stampaggio a iniezione di plastica.

Finitura superficiale

Anche se gli strati stampati in 3D sono piccoli e ravvicinati, si vedono comunque. Ciò significa che la superficie dell'oggetto finito è irregolare, indipendentemente dal livello di dettaglio degli strati. Questo è un problema se si vogliono realizzare oggetti che sfregano contro altri oggetti, come parti di macchine che si toccano e si muovono. È necessario levigare la superficie dopo la stampa, il che comporta un lavoro supplementare.

Al contrario, quando si inietta la plastica in uno stampo, la plastica entra come un singolo strato con una superficie liscia. Non ci si deve preoccupare di linee e strati dello stampo. Inoltre, è possibile levigare i pezzi stampati a iniezione dopo averli realizzati.

Conclusione: Se si desidera una buona finitura superficiale, è meglio optare per lo stampaggio a iniezione.

Perdita di materiale

Lo stampaggio a iniezione è efficiente perché utilizza solo il materiale necessario per ogni progetto. È quindi un ottimo modo per produrre oggetti in serie senza preoccuparsi degli sprechi. D'altra parte, alcune tecnologie di stampa 3D perdono materiale durante la costruzione delle strutture di supporto e, anche se la polvere di materiale può essere riutilizzata, può essere riutilizzata solo poche volte prima di non funzionare più bene.

Conclusione: la stampa 3D non produce molti scarti, come le strutture di supporto che devono essere rimosse per le stampe non riuscite in post-produzione, ma quando viene utilizzata per produrre pezzi unici o piccoli lotti, gli scarti non sono così importanti, mentre per i grandi lotti gli scarti sono enormi. Quindi, se avete un grande lotto personalizzato, potreste pensare allo stampaggio a iniezione perché non dovete preoccuparvi degli scarti di materiale.

Conclusione

Entrambi i processi sono ottimi per la produzione di materiale plastico, ma per cose diverse. Stampaggio a iniezione è ottima per realizzare molti pezzi complicati di piccole e grandi dimensioni. La stampa 3D è adatta alla produzione di pochi pezzi complicati. Quindi, la stampa 3D non sostituirà la produzione tradizionale con lo stampaggio a iniezione.