Voorwoord: Zal 3D-printen spuitgieten vervangen? Misschien niet op korte termijn, maar 3D-printen heeft veel voordelen ten opzichte van spuitgietenwaardoor het zeer geschikt is voor veel prototypes en industriële toepassingen. 3D-printen is een additieve productietechnologie (AM) waarmee onderdelen laag voor laag worden gemaakt. Het heeft veel unieke voordelen ten opzichte van spuitgieten, zoals snellere productietijden en een gedistribueerde toeleveringsketen.

In veel toepassingen kan 3D printen onderdelen sneller opleveren dan spuitgieten, met een nauwkeurigheid die even goed of beter is dan traditionele productie en met gebruik van kosteneffectievere en duurzamere materialen.

Dat gezegd hebbende, is de vraag of 3D-printen de plaats zal innemen van spuitgieten bestaat al sinds het begin van additieve productie. Er is geen kort antwoord op deze vraag, behalve dat 3D-printen misschien niet snel het spuitgieten volledig zal vervangen, maar dat het deze processen in veel toepassingen al voorbijgestreefd is.

Als ontwerpers begrijpen waarom 3D-printen nuttig of zelfs optimaal is voor productie, kunnen ze betere beslissingen nemen bij het ontwikkelen van producten en het kiezen van productieprocessen. In dit artikel introduceren we de conceptuele voor- en nadelen van 3D printen en spuitgieten, hun toepassingsgebieden en de verschillen tussen de twee.

3D afdrukken

Wat iks 3D Printing?

3D printen, ook wel additive manufacturing genoemd, is een proces waarbij een driedimensionaal object wordt opgebouwd door laag voor laag materiaal toe te voegen. De materialen kunnen plastic, metaal of keramiek zijn. Het is een manier om complexe ontwerpen snel en nauwkeurig te maken.

Hoe werkt het 3D printproces?

De belangrijkste stappen in dit proces zijn:

Digitaal ontwerp: Het proces begint met een digitaal 3D-model dat wordt gemaakt met computerondersteunde ontwerpsoftware (CAD). Dit digitale bestand beschrijft de vorm en specificaties van het te printen object.

Model snijden: Met speciale software wordt een digitaal model in dunne horizontale secties verdeeld. Deze lagen komen overeen met plakjes van het eindproduct.

Materiaalvoorbereiding: Print met het materiaal van uw keuze - plastic, metaal, keramiek of andere materialen die beschikbaar zijn om te printen. Materialen worden meestal geleverd als filament, poeder of vloeibare hars, afhankelijk van het type 3D printer.

Object afdrukken: De 3D printer neemt de gesneden lagen van het digitale model en begint met printen. De printer print of voegt vervolgens laag voor laag samen op basis van de instructies voor elke plak.

Hechting tussen de lagen: Deze lagen plakken aan elkaar om een massief object te vormen. Of het nu gaat om het smelten van plastic filamenten, het stollen van vloeibare hars met UV-licht of het thermisch sinteren van metaalpoeders met lasers, bij alle vormen van 3D-printen is het de taak om lagen aan elkaar te hechten.

Het object bouwen: Als opeenvolgende lagen worden toegevoegd, wordt het object geleidelijk driedimensionaal. Blijf lagen toevoegen tot het hele object compleet is.

Nabewerking (optioneel): Het nabewerkingswerk varieert afhankelijk van de gebruikte 3D printtechnologie en de gebruikte materialen. Het kan gaan om het bijsnijden van steunen, schuren, polijsten of het aanbrengen van een extra afwerkingslaag om te voldoen aan specifieke kwaliteitsnormen voor oppervlakken.

Wat zijn de voordelen van 3D printen?

Snelle prototyping: Dit komt omdat traditionele productietechnieken langzame, tijdrovende processen met zich meebrengen, zoals het bewerken van mallen of gereedschap. Ontwerpers en ingenieurs kunnen concepten ook sneller verkennen door middel van rapid prototyping met 3D-printers. Dit verkort het hele ontwikkelingsproces.

Aanpassing: De aanpasbaarheid van 3D-geprinte voorwerpen is op veel gebieden nuttig. Op medisch gebied bijvoorbeeld kunnen unieke implantaten worden aangepast aan individuele patiënten. De technologie is geschikt voor speciale ontwerpbehoeften en kan ook worden gebruikt om gepersonaliseerde producten voor consumenten te ontwikkelen.

Materiaalafval verminderen: In tegenstelling tot subtractieve processen, waarbij materiaal uit grotere onderdelen in ruwe brokken wordt gesneden, wordt bij 3D-printen het object stuk voor stuk in elkaar gezet. Het proces produceert minimaal afval, waardoor het een groen alternatief is voor andere methoden die meer afval produceren, vooral als het gegoten onderdeel complex is.

Geschikt voor kleine batchproductie: Productieprocessen zijn ook vaak geautomatiseerd, wat ze onhaalbaar maakt voor de productie van kleine series en hoge installatiekosten vereist voor mallen of gereedschap. Dergelijk gereedschap is economisch niet haalbaar op kleine schaal, maar 3D-printen kan de benodigde onderdelen in zeer kleine volumes of zelfs in één keer produceren. Dit is goed voor nichemarkten en producten op maat.

Wat zijn de beperkingen van 3D printen?

Materiaalbeperkingen: Terwijl de reeks printbare materialen blijft groeien, zijn er echter nog steeds enkele industrieën die materialen nodig hebben met bepaalde eigenschappen die moeilijk automatisch te verkrijgen zijn met machines.

Beperkingen van de laagresolutie: Omdat 3D-geprinte objecten laag voor laag worden opgebouwd, kunt u lijnen met verschillende kleuren zien. Een hogere laagresolutie kan hierbij helpen, maar dit verhoogt ook de printtijd en de kosten.

Productiesnelheid: Hoewel 3D-printen geweldig is voor snelle prototypes, kan de snelheid een nadeel zijn in vergelijking met andere technologieën voor praktische massaproductie. Maak gegoten deksels. Dit is tijdsefficiënter voor massaproductie.

In welke sectoren wordt 3D printen veel toegepast?

Productie en prototyping: 3D printen is geweldig om snel en efficiënt prototypes te maken. Bedrijven kunnen ontwerpen uitproberen en zien of ze werken voordat ze veel geld uitgeven om er een heleboel te maken. Dat bespaart geld en helpt om dingen sneller voor elkaar te krijgen.

Ruimtevaart: De lucht- en ruimtevaartindustrie maakt veel gebruik van 3D-printen om lichtgewicht onderdelen te maken die heel ingewikkeld zijn. Ze kunnen ook onderdelen maken die lichter en ingewikkelder zijn, zoals brandstofsproeiers en dingen die het vliegtuig bij elkaar houden, zodat het vliegtuig beter werkt.

Gezondheidszorg: In de gezondheidszorg gebruiken ze 3D-printen om medische apparaten en lichaamsdelen te maken. Ze kunnen dingen maken die precies op iemands lichaam passen, zodat ze beter werken. Ze kunnen ook modellen van iemands lichaam maken om een operatie op te oefenen voordat ze die in het echt uitvoeren.

Automobiel: In de autobranche gebruiken ze 3D-printen om nieuwe auto-ontwerpen en onderdelen voor auto's te maken. Ze kunnen ook speciale onderdelen maken die lichter en beter zijn, zodat de auto beter werkt. Sommige bedrijven maken zelfs onderdelen voor de motor met 3D printen.

Tandheelkunde: 3D-printen heeft ook een revolutie teweeggebracht in de tandheelkunde en maakt de productie van zeer nauwkeurige tandheelkundige restauraties (kronen en bruggen) en kunstgebitten mogelijk. Dit maakt het ook eenvoudiger om specifieke modellen te maken voor tandchirurgische ingrepen en behandelplanning.

Spuitgieten

Wat is spuitgieten?

Spuitgieten is een kunststof productieproces dat voornamelijk wordt gebruikt om kunststof onderdelen te maken.

In dit proces worden plastic korrels eerst verwarmd en gesmolten, vervolgens onder hoge druk in een mal geïnjecteerd, vervolgens afgekoeld en gestold in de mal, en ten slotte wordt de mal geopend en wordt het gegoten plastic product eruit gehaald.

Spuitgieten heeft een breed scala aan toepassingen, zoals het maken van flessendoppen, speelgoed, stoelen en andere alledaagse voorwerpen. Dit proces is niet alleen geschikt voor massaproductie op grote schaal, maar kan ook kunststof producten maken met complexe vormen en diverse functies.

Wat zijn de voordelen van spuitgieten?

Superhoge productie-efficiëntie: Het spuitgietproces heeft grote vooruitgang geboekt op het gebied van automatisering en numerieke besturing, waardoor het hele verwerkingsproces sterk geautomatiseerd is en de efficiëntie sterk verbeterd is.

De spuitgietmachine kan continu produceren volgens de vooraf ingestelde procedure zonder de machine te stoppen om de matrijs te vervangen, waardoor de tussenkomst van arbeiders en menselijke fouten beperkt worden en de productie efficiënter verloopt.

Superhoge vormprecisie: Het spuitgietproces maakt gebruik van geavanceerde CNC-apparatuur en zeer nauwkeurige matrijzen om zeer nauwkeurig te kunnen gieten. Tegelijkertijd kunnen parameters zoals injectietijd en druk nauwkeurig worden geregeld, zodat de maatnauwkeurigheid en consistentie van het product gegarandeerd zijn.

Veelzijdig: Spuitgieten kan worden gebruikt om een breed scala aan materialen te maken, waaronder thermoplasten, thermoharders, rubber, spuitgietmatrijzen, metaalpoeders, enz. Het is zeer flexibel en veelzijdig.

Weinig afval: Bij spuitgieten kan een verscheidenheid aan gerecyclede materialen worden gebruikt voor de productie, waardoor afgedankte kunststoffen opnieuw worden gebruikt, minder materiaal wordt verspild en het milieu minder wordt vervuild.

Wat zijn de nadelen van het spuitgietproces?

Dure apparatuur en schimmelkosten: Spuitgieten vereist zeer nauwkeurige matrijzen en geavanceerde spuitgietmachines, die duur zijn. De kosten voor apparatuur en matrijzen zijn dus hoog en niet geschikt voor kleine bedrijven en particulieren.

Strikte procesvereisten: Spuitgieten stelt strenge eisen aan grondstoffen, matrijzen, omgeving en andere aspecten. Als het proces verkeerd verloopt of niet aan de eisen voldoet, kan dit gemakkelijk problemen met de productkwaliteit veroorzaken.

Vereist veel kapitaal en technische ondersteuning: Voor spuitgieten zijn professionele technici en sterk geautomatiseerde apparatuur nodig, dus bedrijven moeten genoeg geld en technologie hebben om dit te ondersteunen.

Uitdagingen voor onderhoud: Zowel spuitgietmachines als matrijzen hebben regelmatig onderhoud en inspecties nodig. Als de machines en matrijzen op hoge snelheden draaien, is de kans groter dat ze defect raken of beschadigd raken. Moeilijk onderhoud betekent ook hogere onderhoudskosten.

Welke industrieën worden vaak gebruikt in het spuitgietproces?

Spuitgieten is een kunststofverwerkingsmethode die veel gebruikt wordt op verschillende gebieden en waarmee kunststofonderdelen van verschillende soorten en maten verwerkt kunnen worden. Hieronder staan enkele van de belangrijkste gebieden waar het spuitgietproces vaak wordt gebruikt om kunststof onderdelen te verwerken.

Elektronica en elektrische apparaten: Spuitgieten wordt gebruikt om behuizingen, connectoren, kabels en andere plastic onderdelen voor elektronische apparatuur te maken. Hieronder vallen zaken als GSM-hoesjes, contactdozen, draadisolatie en houders voor elektronische printplaten.

Auto's en transport: De auto-industrie maakt op grote schaal gebruik van spuitgietprocessen om auto-onderdelen te maken, zoals instrumentenpanelen, koplamplenzen, interieuronderdelen, motoronderdelen, carrosseriedelen en diverse leidingen en verbindingen.

De industrie van medische hulpmiddelen: In de medische hulpmiddelenindustrie wordt spuitgiettechnologie gebruikt om medische hulpmiddelen, medische spuiten, infuuszakken, omhulsels van medische apparatuur enz. te maken.

Huishoudelijke apparaten: In de huishoudelijke apparatenindustrie wordt het spuitgietproces gebruikt om stoelen, tafels, afstandsbedieningen voor tv's, omhulsels van elektrische apparaten, kranen, badkameraccessoires enz. te maken.

Consumentengoederenindustrie: Spuitgieten wordt veel gebruikt bij de productie van verschillende consumptiegoederen, zoals plastic flessen, speelgoed, schoenzolen, tafelgerei, verpakkingscontainers enz.

Lucht- en ruimtevaartindustrie: In de lucht- en ruimtevaartindustrie wordt spuitgieten gebruikt om onderdelen voor vliegtuigen en ruimtevaartuigen te maken, zoals stoelen, schelpen, kanalen en vliegtuiginterieurs.

Wat zijn de verschillen tussen 3D printen en spuitgieten?

Productiemodus

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

3D printen is beter in het maken van gepersonaliseerde en gediversifieerde producten. Er zijn geen traditionele gereedschappen, opspansystemen, gereedschapsmachines of mallen voor nodig. Het kan elke vorm van de computer automatisch, snel, direct en relatief nauwkeurig omzetten in een fysiek model. Dankzij het grote formaat van de 3D-printer worden complexe en niet-vaste objecten sneller verwerkt en wordt er bespaard op de kosten van grondstoffen.

In termen van productiekosten alleen al zijn de kosten van spuitgieten is veel lager dan die van 3D printtechnologie. Voor industriële productie ligt de echte kostenbesparende link van 3D-printen echter in het aanpassen van het prototype.

Het aanpassen van het prototype vereist alleen het aanpassen van het CAD-model en brengt geen productiekosten met zich mee. Bij spuitgieten zijn de kosten relatief laag als het prototype een stalen mal is, maar als er gereedschap van een aluminiumlegering wordt gebruikt, zijn de kosten veel hoger.

Het is echter de moeite waard om op te merken dat er steeds meer software is voor het spuitgieten van prototypes, dus wat de kosten betreft kan 3D-printen binnenkort zijn voordeel verliezen.

Productiehoeveelheid

Wie is dominanter in termen van productiehoeveelheid? We weten allemaal dat snelheid de output bepaalt. Vergeleken met traditionele processen is de snelheid van kunststof 3D-printen nog steeds lager. Voor grootschalige productie is spuitgieten momenteel nog steeds de beste keuze.

Er moet worden opgemerkt dat zelfs grootschalige productielijnen die 3D printtechnologie toepassen, deze technologie over het algemeen alleen gebruiken om mallen te maken en producten te testen. Het kernproces is geen additieve productie. Vanuit dit oogpunt heeft spuitgieten de overhand.

Productiekosten

Door de ruime beschikbaarheid van grondstoffen voor spuitgieten zijn de grootschalige, snelle en gestandaardiseerde productiekenmerken ook bevorderlijk voor het verlagen van de kosten van een enkel product. Daarom zijn de productiekosten van spuitgieten veel lager dan die van 3D-printtechnologie.

Voor industriële productie ligt de echte kostenbesparende link van 3D printen echter in het aanpassen van het prototype. Het wijzigen van het prototype vereist alleen het wijzigen van het CAD-model en brengt geen productiekosten met zich mee.

Bij spuitgieten, als het prototype een stalen mal is, zullen de wijzigingskosten relatief laag zijn, maar als aluminiumlegering molding tools worden gebruikt, zullen de kosten veel hoger zijn. Dit is ook de reden waarom veel bedrijven of individuen die zich bezighouden met het ontwerpen van matrijzen kiezen voor Chuangxiang 3D 3D printers voor het ontwerpen en printen van matrijzen.

Kwaliteit van productie

Een ander punt is dat 3D-printen beperkt is in de kwaliteit van de onderdelen die het kan maken. Traditionele productieprocessen winnen hier. Ook al lijken de soorten 3D printmaterialen zich uit te breiden, ze zijn nog steeds maar een druppel op een gloeiende plaat vergeleken met spuitgieten. Dus als het 3D printmateriaal verschilt van het eindproduct, kun je alleen testen rond de vorm, wat je helemaal niet helpt bij het testen van de fysieke prestaties.

Een ander punt is de oppervlakteafwerking. Hoewel de kwaliteit van 3D-geprinte onderdelen sterk afhangt van de prestaties van de printer, komt het nog steeds niet in de buurt van gepolijste stalen spuitgietmatrijzen. Het laatste punt is de duurzaamheid van het product. 3D geprinte onderdelen lopen ook een beetje achter op spuitgietonderdelen.

Toepassingsgebieden

Op dit moment kan het spuitgietproces massaproductie van producten met uniforme vormen bereiken, dus het is zeer geschikt voor de massaproductie van gestandaardiseerde producten.

3D-printen hoeft alleen maar een driedimensionaal beeld in te voeren via de bedieningsterminal en kan vervolgens grondstoffen printen tot fysieke modellen of zelfs direct onderdelen of mallen maken, wat de productontwikkelingscyclus effectief kan verkorten. 3D-printers voor driedimensionale productie worden veel gebruikt op het gebied van makers, architectonisch ontwerp, het ontwerpen van matrijzen, enz.

Het is echter de moeite waard om op te merken dat er steeds meer software is voor het spuitgieten van prototypes, dus wat de kosten betreft kan 3D-printen binnenkort zijn voordeel verliezen.

Conclusie

Kortom, 3D printen heeft veel voordelen op het gebied van snelle prototyping, maatwerk, minder materiaalverspilling en geschiktheid voor kleine series. Het is echter onwaarschijnlijk dat het spuitgieten in de productie volledig zal vervangen. Spuitgieten heeft nog steeds aanzienlijke voordelen op het gebied van hoge productie-efficiëntie, hoge vormprecisie, sterke veelzijdigheid en weinig afval.

Daarnaast blijft de vooruitgang in spuitgiettechnologie, zoals de integratie van digitale ontwerptools en automatisering, de efficiëntie en flexibiliteit verhogen. Hoewel 3D-printen een vitale rol zal blijven spelen in bepaalde toepassingen en industrieën, zullen de twee productieprocessen waarschijnlijk naast elkaar bestaan en worden gebruikt waar hun respectieve sterke punten het meest voordelig zijn.