3D-printen en spuitgieten zijn twee populaire productiemethoden die elk unieke voordelen en toepassingen bieden in verschillende industrieën. Inzicht in de verschillen is essentieel om het juiste proces voor uw product te kiezen.

Met 3D-printen kunnen complexe, aangepaste vormen laag voor laag worden gemaakt, waardoor het ideaal is voor prototypes en kleine productievolumes. Spuitgieten daarentegen is sneller en kosteneffectiever voor grootschalige productie, vooral wanneer een hoge precisie en duurzaamheid nodig zijn. De belangrijkste verschillen zijn de productiesnelheid, de materiaalvariatie en de kosten per eenheid. 3D printen is flexibeler voor complexe ontwerpen, terwijl spuitgieten uitblinkt in massaproductie.

Terwijl 3D-printen flexibiliteit en snelle prototypes biedt, is spuitgieten de methode bij uitstek voor grote volumes en kostenefficiëntie. Lees verder om te begrijpen hoe het kiezen van de juiste techniek uw productietijdlijn en -kosten kan optimaliseren.

Wat is 3D printen?

Met 3D-printen kunnen complexe vormen en onderdelen worden gemaakt door laag voor laag materiaal toe te voegen. Het biedt voordelen zoals minder afval, snellere prototypes en de mogelijkheid om ingewikkelde ontwerpen te maken die traditionele productiemethoden niet kunnen maken. Toepassingen zijn er in verschillende sectoren, zoals de auto-industrie, gezondheidszorg en mode.

Wat betekent 3D printen?

3D printen is een vorm van rapid prototyping technologie, ook wel aangeduid als additieve productie¹. Het is gebaseerd op digitale modelbestanden en maakt gebruik van zelfklevende materialen zoals metaalpoeder of kunststof om structuren op te bouwen door laag voor laag te printen.

Wat zijn de voordelen van 3D printen?

Voordeel productiekosten

Het produceren van complexe producten verhoogt niet noodzakelijkerwijs de kosten. Bij traditionele productie nemen de kosten toe naarmate de te produceren vorm complexer wordt. Bij 3D printen is dit echter niet het geval. De productiekosten blijven relatief constant, ongeacht de complexiteit van de vorm. Dit betekent dat het produceren van een object met een complex ontwerp ongeveer evenveel tijd en middelen kost als het maken van een eenvoudig vierkant.

Voordelen van afdrukken op aanvraag

De laag-voor-laag additieve productiekenmerken van 3D-printen maken het mogelijk om op aanvraag te printen. Bedrijven kunnen 3D-printtechnologie gebruiken om producten op maat te maken op basis van bestellingen van klanten. Het gemak van productie op maat met 3D-printers kan een nieuw bedrijfsmodel introduceren voor de productie-industrie.

Als de benodigde voorwerpen op aanvraag in de buurt worden gemaakt met behulp van 3D-printtechnologie, kan een nullevering mogelijk zijn of kunnen de transportkosten over lange afstanden tot een minimum worden beperkt. Bovendien zijn voor 3D-printtechnologie alleen grondstoffen met een specifieke vorm nodig om op aanvraag te kunnen printen. Hierdoor is het niet meer nodig om verschillende soorten halffabricaten op te slaan, zoals bij traditionele productie, waardoor de bedrijfsvoorraad afneemt.

Wat zijn de beperkingen van 3D printen?

Beperkingen in grootte

Meestal zijn 3D-geprinte modellen beperkt tot de grootte van een mobiele telefoon, waardoor het een uitdaging is om onderdelen te maken die zo groot zijn als een menselijk lichaam of een gebouw.

Last van de uitgaven

De kosten van 3D printtechnologie blijven exorbitant, vooral voor het grote publiek. Om de toegankelijkheid te vergroten is een verlaging van de prijzen noodzakelijk, hoewel dit kan leiden tot conflicten met de productiekosten.

Intellectueel eigendom

De afgelopen jaren is er steeds meer nadruk komen te liggen op intellectuele eigendomsrechten in de muziek-, film- en televisiesector. De opkomst van 3D-printingtechnologie zal dit probleem alleen maar verergeren, aangezien de replicatie van fysieke objecten steeds algemener wordt. De onbeperkte mogelijkheid om voorwerpen op grote schaal te reproduceren leidt tot zorgen over schending van het auteursrecht.

Daarom is de ontwikkeling van wetgeving en richtlijnen rond 3D-printen cruciaal om intellectuele eigendomsrechten te beschermen. Als dit probleem niet wordt aangepakt, kan dit leiden tot een stortvloed van ongeautoriseerde reproducties, wat een grote uitdaging vormt voor de industrie.

Wat is spuitgieten?

Bij spuitgieten wordt gesmolten kunststof onder hoge druk in een mal gespoten, waar het afkoelt en stolt tot de gewenste vorm. Dit proces is snel, rendabel en ideaal voor de productie van grote volumes complexe vormen. Belangrijke voordelen zijn precisie, materiaalefficiëntie en de mogelijkheid om ingewikkelde ontwerpen te maken.

Wat betekent spuitgieten?

Spuitgieten is een methode die wordt gebruikt om vormen voor industriële producten te maken, met rubber spuitgieten² en kunststof spuitgieten zijn veelvoorkomende varianten. Spuitgieten kan verder worden onderverdeeld in spuitgieten en spuitgieten. Bij dit proces worden verwarmde en gesmolten kunststofmaterialen onder hoge druk in een vormholte gespoten, waarna ze afkoelen en stollen om spuitgegoten producten te maken. Deze methode wordt voornamelijk gebruikt voor massaproductie.

Wat zijn de voordelen van spuitgieten?

De productkwaliteit is stabiel

De spuitgietmachine regelt automatisch factoren zoals temperatuur, druk en tijd, zodat de geproduceerde producten een stabiele kwaliteit hebben en voldoen aan de vereiste normen.

Lage productiekosten

De grondstoffen die worden gebruikt in het spuitgietproces zijn thermoplastische deeltjes, die goedkoop zijn en kunnen worden gerecycled en hergebruikt, waardoor de grondstofkosten dalen.

Hoge productieprecisie

Door de parameters van de spuitgietmachine nauwkeurig af te stellen, kan de nauwkeurigheid van de afmetingen en het gewicht van het product worden gecontroleerd, wat resulteert in de productie van zeer nauwkeurige producten die voldoen aan de vereiste specificaties.

Wat zijn de beperkingen van spuitgieten?

Het vormen van producten vereist het gebruik van twee sets spuitgieten en blaasgieten³ matrijzen, samen met een matrijs met holle kern die is uitgerust met een klep. De spuitgietmatrijs moet bestand zijn tegen hoge druk, waardoor de uitrustingskosten aanzienlijk zijn.

De spuitgietparison werkt bij hoge temperaturen, waardoor er een langere afkoelings- en vormperiode nodig is na het blazen in de spuitgietmatrijs. Dit verlengt de totale vormcyclus van het product, wat de productie-efficiëntie beïnvloedt.

Spuitgietparisonen vertonen aanzienlijke interne spanningen en zijn gevoelig voor ongelijkmatige afkoeling tijdens de omvorming van de matrijs. Spanningsscheuren kunnen ontstaan bij de productie van producten met ingewikkelde vormen en grote afmetingen. Bijgevolg zijn de productvormen en -afmetingen beperkt, waardoor ze alleen geschikt zijn voor kleinschalige producten in sectoren zoals cosmetica, dagelijkse benodigdheden, farmaceutische verpakkingen en verpakking van voedingsmiddelen.

Wat zijn de overeenkomsten en verschillen tussen 3D printen en spuitgieten?

3D-printen is een additief proces waarbij materiaal laag voor laag wordt afgezet, waardoor het ideaal is voor prototypes en kleine series. Spuitgieten daarentegen is een subtractief proces waarbij gesmolten kunststof in een mal wordt gespoten om snel en met hoge precisie grote hoeveelheden onderdelen te maken. De belangrijkste verschillen zijn snelheid, kostenefficiëntie voor grote volumes en materiaaldiversiteit. 3D printen blinkt uit in maatwerk, terwijl spuitgieten een betere consistentie en lagere eenheidskosten voor massaproductie biedt.

Wat zijn de overeenkomsten tussen 3D printen en spuitgieten?

Dit zijn twee verschillende gietmethoden. Hoewel de verwerkingsmaterialen hetzelfde kunnen zijn, is er verder geen overeenkomst tussen beide.

3D-printen en spuitgieten spelen een cruciale rol bij de productie van kunststof producten. Ondanks hun belang verschillen deze verwerkingsmethoden aanzienlijk en zijn ze het meest geschikt voor specifieke producttoepassingen.

De verschillen tussen de twee verwerkingsmethoden worden hieronder in detail uitgelegd

Productiemethoden

Het spuitgietproces kan gestandaardiseerde producten produceren tegen lage kosten en op grote schaal, zolang er spuitgietmatrijzen zijn. Daarom is spuitgieten momenteel nog steeds de beste keuze voor traditionele grootschalige productie in grote volumes.

Aan de andere kant kunnen 3D-printers elke door de computer ontworpen vorm automatisch, snel, direct en relatief nauwkeurig omzetten in een fysiek model. Door de unieke eigenschappen van 3D printers in vergelijking met traditionele spuitgietprocessen, blinken ze uit in het verwerken van complexe en niet-vaste vormen op hogere snelheden en met lagere grondstofkosten, waardoor ze ideaal zijn voor de productie van gepersonaliseerde en gediversifieerde producten.

Productiekosten

De brede beschikbaarheid van grondstoffen voor spuitgieten, in combinatie met de grootschalige, snelle en gestandaardiseerde productiemogelijkheden, helpt om de kosten van elk afzonderlijk product te verlagen. Daarom zijn spuitgietproducten in termen van productiekosten (exclusief de kosten van spuitgietmatrijzen) aanzienlijk kosteneffectiever dan producten die met 3D-printtechnologie worden geproduceerd.

Het belangrijkste kostenbesparende voordeel van 3D printen in industriële productie ligt echter in prototype-aanpassingen. Het wijzigen van een prototype bestaat alleen uit het aanbrengen van wijzigingen in het CAD-model zonder extra productiekosten. Bovendien zijn de totale productiekosten lager dan die van spuitgieten, omdat er voor 3D-printproducten geen matrijskosten nodig zijn.

Productiekwaliteit

Bij het vergelijken van de productiekwaliteit van 3D printtechnologie en spuitgieten is het duidelijk dat de prestaties van 3D printermaterialen achterblijven bij die van spuitgietmaterialen. 3D geprinte onderdelen missen de fysieke eigenschappen van spuitgietonderdelen. Spuitgieten levert superieure onderdelen op met gladdere oppervlakken en een grotere duurzaamheid, eigenschappen die ontbreken bij 3D-geprinte producten.

Daarom is 3D-printen vooral geschikt voor het maken van prototypes. Hoewel de fysieke eigenschappen van het printen van nylon aanzienlijk zijn verbeterd, waardoor het geschikt is voor gebruik op verschillende gebieden, kan het nog steeds niet tippen aan de kwaliteit die wordt bereikt met spuitgieten.

Toepassingsgebieden

Het spuitgietproces maakt de serieproductie van uniform gevormde artikelen mogelijk, waardoor het zeer geschikt is voor de productie van gestandaardiseerde producten in grote volumes.Promotie en toepassing van kunststof producten in industriële sectoren zoals luchtvaart, ruimtevaart, elektronica, machines, scheepsbouw en auto's.

Aan de andere kant vereist 3D-printen alleen een driedimensionale beeldinvoer via de bedieningsterminal om grondstoffen om te zetten in fysieke modellen of zelfs direct onderdelen of mallen te maken. Dit verkort de productontwikkelingscyclus aanzienlijk. Driedimensionale printers hebben uitgebreide toepassingen gevonden in makerprojecten, architectonisch ontwerp, het ontwerpen van matrijzen en diverse andere gebieden.

Wat zijn de stappen voor het 3D printen van modellen?

De stappen voor het 3D printen van modellen omvatten het ontwerpen van het 3D model, het voorbereiden voor het printen, het selecteren van materialen en het printen van het object. Na het printen is vaak nabewerking nodig, zoals schoonmaken, uitharden en het in elkaar zetten van het eindproduct. De belangrijkste voordelen zijn flexibiliteit in het ontwerp en snellere productietijden

Wat zijn de voorbereidingsstappen voor het 3D printen van modellen?

Voordat u officieel begint met het printproces, moet u enkele basisvoorbereidingen treffen: maak een 3D-model in STL-indeling, stel een 3D-printer in en regel het materiaal voor het geprinte object.

Zorg er eerst voor dat je het model converteert naar het STL-formaat. Het STL-formaat (Stereo Lithography) dient als standaard bestandsformaat voor naadloze communicatie tussen ontwerpsoftware en printers.

Oorspronkelijk ontwikkeld door het Amerikaanse bedrijf 3D Systems in 1988, is het uitgegroeid tot de interface-indeling voor hedendaagse 3D printen productieapparatuur. In wezen is het STL-formaat een 3D grafisch bestand dat essentieel is voor 3D printen productietechnologie. Het heeft de status van de industriestandaard voor 3D printen productie bereikt.

STL-bestanden controleren en repareren

Er kunnen fouten zitten in het STL-bestand dat na conversie wordt verkregen. Vanuit het perspectief van een algemeen 3D-model zijn deze fouten eigenlijk geen fouten. Ze kunnen worden weergegeven in de modelleersoftware van Zhengying. Voor 3D printen kunnen deze fouten echter zeer problematisch zijn. Als de printer een problematisch bestand tegenkomt tijdens het printen van het model, zal het crashen en stoppen met printen vanwege beschadigde bestanddelen, wat leidt tot een mislukte print. Daarom moet na het voltooien van het model eerst een zorgvuldige inspectie worden uitgevoerd op de veelhoekige vlakken.

3D Printing snijsoftware

Als een enkele 3D printer niet in staat is om de printopdracht uit te voeren, moet u de juiste 3D printing slicing software op uw computer installeren. Gebruik deze software om de parameters van het 3D model aan te passen en het model te converteren naar een formaat dat de printer kan herkennen. Zodra het slicingproces is voltooid, stuurt u het model naar de printer om het af te drukken. Bij slicing worden de gegevens van het model in lagen verdeeld, zodat de 3D printer het model laag voor laag kan opbouwen volgens de gegevens van elke laag.

3D-printer en printmaterialen voorbereiden

De verscheidenheid aan soorten en modellen 3D printers neemt gestaag toe. U kunt printers en bijbehorende verbruiksartikelen kopen op basis van uw specifieke eisen. Op dit moment zijn er op de binnenlandse 3D printermarkt, afgezien van een paar fabrikanten die hun eigen printers maken, de meeste bedrijven die hun merken vestigen rond open-source printers.

Printmateriaal.

De meest gebruikte materialen voor desktop 3D printers zijn PLA en ABS. Beide zijn technische kunststoffen met een uitstekende thermoplasticiteit en worden vaak gebruikt voor het printen van objectmodellen. Naast deze twee veelgebruikte 3D printmaterialen zijn er ook fotogevoelige harsvloeistoffen, metalen, keramische poeders en andere materialen beschikbaar.

Het is belangrijk om te weten dat verschillende modellen specifieke materialen vereisen voor optimale resultaten. Daarom moeten printmaterialen worden geselecteerd op basis van de behoeften van de items die worden geprint en op de printer worden geïnstalleerd om ervoor te zorgen dat de machine het filament soepel kan invoeren.

Hoe online printen en naar SD-kaart?

Elke printer kan binnen het specifieke afdrukproces iets andere handelingen uitvoeren, maar de algemene stappen blijven vergelijkbaar.

De snijsoftware bestuurt de machine rechtstreeks tijdens het afdrukken.

Om het proces te starten, opent u de slicingsoftware en selecteert u Model toevoegen. Ga verder met het genereren van X3G-bestanden. Nadat het STL-model is geïmporteerd, navigeert u naar Print Settings om specifieke parameters te configureren.

Over het algemeen slaat de printer originele gegevensbestanden op, voornamelijk voor het aanpassen van de platformtemperatuur op basis van het materiaal, het kiezen van de laagdikte op basis van de gewenste dikte van het object, het bepalen of er ondersteunende structuren nodig zijn op basis van de vorm van het object en andere fundamentele instellingen. Na voltooiing exporteert u het bestand in X3G-formaat naar de opslaglocatie van uw voorkeur.

SD-kaart gebruiken om af te drukken

Plaats het X3G-bestand op de SD-kaart en gebruik vervolgens de printerknoppen om het printproces te starten.

Zoek de sleuf voor de SD-kaart op de printer. Plaats de SD-kaart rechts van de knop met de voorkant naar voren en duw de kaart voorzichtig in de kaartsleuf. Zorg ervoor dat de geheugenkaart goed is uitgelijnd met de sleuf voordat je de kaart erin drukt.

Zet de printer aan.

Druk op de omlaag-toets om SD Card Files te selecteren en druk op de middelste toets om te bevestigen. Op het scherm verschijnt een lijst met X3G-bestanden die op de SD-kaart zijn opgeslagen.

Selecteer het bestand dat je wilt afdrukken met de pijltoetsen omhoog en omlaag en druk vervolgens op de middelste toets om je selectie te bevestigen.

De machine is nu klaar om af te drukken en zowel de bodemplaat als de inktkop beginnen voor te verwarmen. Het scherm toont de huidige temperaturen van de bodemplaat en de inktkop, samen met de voortgang van het opwarmen.

Zodra het voorverwarmingsproces klaar is, begint de printtaak. Gedurende deze tijd geeft het scherm de voortgang van het voltooien van de taak aan, evenals de temperaturen van de bodemplaat en de inktkop.

Als de voortgang van 100% is bereikt, meldt het scherm dat het afdrukken is voltooid en speelt het systeem een muziekmelding af. Tegelijkertijd zakt de bodemplaat naar de laagste positie, keert de inktkop terug naar de uitgangspositie en is het afdrukken voltooid. Tegelijkertijd zakt de bodemplaat naar de laagste positie, keert de inktkop terug naar de uitgangspositie en wordt het printproces afgesloten.

Hoe het afdrukken beëindigen?

Na het afdrukken keert de spuitmond automatisch terug. Om het geprinte model gemakkelijker te verwijderen, laat u eerst het printplatform zakken en gebruikt u vervolgens voorzichtig een schraper om het model van het platform te schrapen. Als de tijd het toelaat, kunt u wachten tot het model is afgekoeld voordat u het van het platform verwijdert (sommige 3D printers hebben een vast verticaal platform dat niet kan worden verlaagd).

Als het materiaal in het materiaalrek onvoldoende is voor de volgende print of als de kleur moet worden veranderd, moet het materiaal eerst worden aangevuld voordat het wordt vervangen door nieuw materiaal in de printer.

Wat zijn de stappen van het spuitgieten?

De belangrijkste stappen van het spuitgieten zijn het opspannen, inspuiten, afkoelen en uitwerpen. Eerst wordt de matrijs onder druk gesloten. Vervolgens wordt gesmolten kunststof in de matrijsholte gespoten. Na afkoelen en stollen gaat de matrijs open en wordt het onderdeel uitgeworpen. Dit proces wordt veel gebruikt in industrieën zoals de auto-industrie, elektronica en consumentengoederen.

Als het materiaal in het materiaalrek onvoldoende is voor de volgende print of als de kleur moet worden veranderd, moet het materiaal eerst worden aangevuld voordat het wordt vervangen door nieuw materiaal in de printer.Het spuitgietproces bestaat voornamelijk uit zes stappen: sluiten van de matrijs - vullen - druk handhaven - koelen - openen van de matrijs - ontvormen. Deze zes stappen bepalen direct de vormkwaliteit van het product en deze zes stappen vormen een compleet continu proces.

Vormklemmen

De spuitgietmachine bestaat uit 3 onderdelen, de spuitgietmatrijs, de klem en de injectie-eenheid⁴. De sluiteenheid houdt de mal onder een bepaalde druk om de consistentie van de uitvoer te garanderen.

Vulfase

Vullen is de eerste stap in de hele spuitgietcyclus, vanaf het moment dat de matrijs gesloten wordt en het spuitgieten gestart wordt, tot de matrijsholte gevuld is tot ongeveer 95%. Theoretisch is het zo dat hoe korter de vultijd⁵Hoe hoger de spuitgietefficiëntie, maar in de praktijk wordt de spuitgiettijd (of injectiesnelheid) beperkt door vele omstandigheden.

Stadium vasthouden

De functie van de drukhouder is om continu druk uit te oefenen, de smelt te verdichten en de dichtheid van de kunststof te verhogen (verdichten) om het krimpgedrag van de kunststof te compenseren. Tijdens het drukhoudproces is de tegendruk hoog omdat de matrijsholte gevuld is met kunststof.

Tijdens het drukhoud- en verdichtingsproces kan de schroef van de spuitgietmachine slechts langzaam iets naar voren bewegen en is de stroomsnelheid van de kunststof ook relatief laag. De stroming op dit moment wordt drukhoudende stroming genoemd. Omdat tijdens het drukhoudstadium de kunststof matrijswand sneller afkoelt en stolt en de smeltviscositeit snel toeneemt, is de weerstand in de matrijsholte erg groot.

In de latere drukfase blijft de materiaaldichtheid toenemen en worden de plastic onderdelen geleidelijk gevormd. De drukhouderfase gaat door tot de poort gestold en verzegeld is. Op dat moment bereikt de holtedruk in de drukhouderfase de hoogste waarde.

Afkoelingsfase

Bij spuitgietmatrijzen is het ontwerp van het koelsysteem erg belangrijk. De reden hiervoor is dat alleen als gegoten kunststof producten afgekoeld en gestold zijn tot een bepaalde stijfheid, voorkomen kan worden dat kunststof producten vervormen door externe krachten nadat ze ontvormd zijn.

Aangezien de koeltijd ongeveer 70% tot 80% van de volledige vormcyclus uitmaakt, kan een goed ontworpen koelsysteem de vormingstijd aanzienlijk verkorten, de spuitgietproductiviteit verbeteren en de kosten verlagen. Een verkeerd ontworpen koelsysteem zal de giettijd verlengen en de kosten verhogen; ongelijkmatige koeling zal verder kromtrekken en vervorming van kunststof producten veroorzaken.

Vorm Opening

De kleminrichting gaat open om de mal te scheiden. Vaak worden matrijzen tijdens het proces herhaaldelijk gebruikt en ze zijn erg duur om te bewerken.

Ontvormfase

Ontvormen is de laatste stap in een spuitgietcyclus. Hoewel het product koud gezet en gevormd is, heeft ontvormen nog steeds een zeer belangrijke invloed op de kwaliteit van het product. Onjuiste ontmalmethoden kunnen leiden tot ongelijkmatige kracht op het product tijdens het ontvormen, product vervorming⁶ tijdens het uitwerpen en andere defecten.

Er zijn twee belangrijke manieren om te ontvormen: ontvormen met een uitwerppen en ontvormen met een stripplaat. Bij het ontwerp van de matrijs moet de juiste ontvormmethode worden gekozen op basis van de structurele eigenschappen van het product om de productkwaliteit te garanderen.

Conclusie

In de kunststofproductie worden 3D-printen en spuitgieten vaak tegenover elkaar gezet en er zijn veel meningen dat 3D-printen het einde is van spuitgieten. De belangrijkste verschillen tussen 3D printen en spuitgieten zijn de productiemethoden, productiekosten, productiekwaliteit en toepassingsgebieden.