Inleiding: 3D-printen is fantastisch, maar het zal het conventionele spuitgieten niet snel vervangen. Beide hebben hun voor- en nadelen en kunnen elkaar op verschillende gebieden overtreffen.

3D-printen is goed voor kleine oplages en prototypes, maar spuitgietproces Dit artikel gaat over waarom 3D printen spuitgieten niet zal vervangen.

Wat is 3D printen?

3D printen is additieve productie, wat betekent dat het oorspronkelijke materiaal laag voor laag wordt opgebouwd. 3D printen creëert driedimensionale objecten door een virtueel computerontwerp te lezen en de vorm te reproduceren met behulp van materialen, filamenten of poeders.

Wat is spuitgieten?

Spuitgieten is een manier om dingen van plastic te maken. Het is een proces waarbij plastic materiaal wordt verhit tot het smelt. Het gesmolten plastic wordt dan onder hoge druk in een mal geperst. Nadat het plastic is afgekoeld, wordt de mal geopend en wordt het onderdeel eruit gehaald.

Het is een snel proces en wordt gebruikt om grote aantallen identieke artikelen te maken, van zeer nauwkeurige technische onderdelen tot wegwerpartikelen voor consumenten. In het spuitgietproces is het kiezen van de juiste matrijsmaterialen cruciaal voor de duurzaamheid en productie-efficiëntie van de stalen matrijzen.

Wat zijn de kostenvergelijkingen tussen spuitgieten en 3D-printen?

De totale kosten van een productieproject zijn van groot belang omdat ze bepalen of je product succesvol zal zijn of niet. De totale kosten variëren afhankelijk van een paar verschillende dingen, zoals setupkosten, gereedschapskosten en arbeidskosten.

Hier zijn de verschillen tussen de kosten van spuitgieten en 3D-printen en een uitsplitsing van beide.

Initiële installatiekosten

De aanloopkosten van spuitgieten zijn hoger door de hogere apparatuur en het ontwerp en de productie van de matrijs. Zelfs een matrijs van klein formaat (10 x 10 cm) kan bijvoorbeeld $5000 tot $10.000 kosten. De matrijs kan echter lange tijd worden gebruikt.

Maar 3D-printen vereist alleen de kosten van de printer en de materialen die nodig zijn om het project te starten. Het is ook flexibel in termen van ruimte, met printers in alle maten, van kleine desktop 3D-printers tot grote industriële printers.

Verwerkingskosten

Zoals ik al eerder zei, dragen de kosten van spuitgietmatrijzen in eerste instantie bij aan de totale kosten van de matrijs, maar naarmate je meer onderdelen maakt, dalen de kosten. Met 3D-printen zijn de matrijskosten ook lager.

Ook de kosten van spuitgieten Hieronder vallen dingen zoals besturingseenheden, onderdelenverwijderingssystemen en andere kleine dingen die de kosten van de matrijs verhogen.

Materiële kosten

Ten eerste kopen fabrikanten materialen vaak in bulk voor spuitgietprojecten omdat het over het algemeen goed is voor grote hoeveelheden. Dat bespaart dus geld. Bovendien kan het spuitgieten relatief laagwaardige materialen aan zonder de productprestaties te schaden.

Maar bij SLS vul je de bouwkamer met poeder. Je kunt het poeder hergebruiken, maar dat is niet zo efficiënt en duurder. Bovendien hebben sommige toepassingen materialen nodig met speciale eigenschappen (zoals hoge sterkte, flexibiliteit of thermische stabiliteit) om de gewenste prestaties te krijgen. Die materialen kosten meer dan de standaard kunststoffen die worden gebruikt bij spuitgieten.

Arbeidskosten

Tot slot verschillen de arbeidskosten tussen 3D-printen en spuitgieten omdat dit van invloed is op de totale kostenefficiëntie. De hoge mate van automatisering bij 3D printen verlaagt de arbeidskosten voor kleine series, complexe of aangepaste onderdelen. Menselijke tussenkomst is alleen nodig voor het instellen, controleren en nabewerken.

Spuitgieten is ook een geautomatiseerd, geavanceerd productieproces, maar de complexiteit van het ontwerp en onderhoud van matrijzen leidt tot hogere arbeidskosten dan bij 3D-printen.

Wat zijn de belangrijkste verschillen tussen spuitgieten en 3D-printen?

Volume

Matrijzen spelen een grote rol bij spuitgieten. Je moet mallen ontwerpen en maken. Dat maakt spuitgieten niet zo geschikt voor prototypes en kleine series. Aan de andere kant is er bij 3D printen niet zo'n gedoe met gereedschappen. Zodra je een 3D printbaar ontwerp en filament hebt, kan de machine je ontwerp zonder gedoe realiseren.

3D printen is dus geweldig voor prototypes met duizenden oplages, tenzij andere technologieën de complexiteit die je nodig hebt niet aankunnen. Een ander gaaf aspect is dat 3D-geprinte spuitgietmatrijzen populair zijn voor kunststof spuitgieten. Maar spuitgieten is supergoedkoop voor middelgrote tot grote series. Als je de mal eenmaal hebt gemaakt, kun je miljoenen cycli draaien.

Complex ontwerp en aanpassing

3D-printen is koning als het gaat om complexiteit, vooral als je spuitgieten vergelijkt met 3D-printen. Het kan scherpe hoeken, ondersnijdingen en andere complexe vormen maken. Spuitgieten daarentegen heeft enkele beperkingen voor complexe geometrieën, zoals rechte ontwerphoeken, materiaalstroom bij scherpe hoeken, enz.

Als u tot duizenden onderdelen maakt, is 3D-printen om dezelfde redenen beter voor op maat gemaakte onderdelen en producten.

Onderdeelgrootte

Ten eerste is spuitgieten flexibel voor een groot aantal maten, van kleine elektronische behuizingen tot grote autobumpers. Maar je moet wel de juiste spuitgietapparatuur en gereedschappen (matrijzen) gebruiken. Grote spuitgietmachines kunnen bijvoorbeeld onderdelen vormen met een lengte van 1,5 meter of meer.

Normaal gesproken zijn 3D printers beter geschikt voor kleine onderdelen en producten. Recente innovaties hebben echter de afmetingen van 3D geprinte producten en onderdelen uitgebreid (300mm x 300mm x 400mm of groter).

Onderdeeltoleranties

3D printen heeft nauwere toleranties dan spuitgieten. Voor spuitgegoten kunststof onderdelen ligt die tussen ±0,05 mm en ±0,50 mm. Aan de andere kant kunnen de toleranties voor 0,127D geprinte onderdelen oplopen tot ±3mm.

Toleranties zijn ook afhankelijk van het materiaaltype, de technologie, het gereedschap, de apparatuur en de productie-ervaring.

Doorlooptijd

Het maken van een spuitgietmatrijs is een nauwkeurig en tijdrovend proces dat een paar weken tot een paar maanden kan duren. Je kunt 3D-printen en andere soorten spuitgietmatrijzen gebruiken om het minder tijdrovend te maken. Als de mal eenmaal klaar is, wordt spuitgieten heel efficiënt en worden lange doorlooptijden verkort.

Aan de andere kant zorgt 3D printen voor een snelle doorlooptijd bij de eerste productie. Dit komt omdat je geen gereedschappen zoals mallen nodig hebt en de initiële insteltijd veel korter is.

Sterkte

Het verschil in sterkte tussen 3D-geprinte en spuitgegoten onderdelen heeft te maken met hoe ze gemaakt zijn. Ten eerste, hoe sterk zijn 3D-geprinte onderdelen? 3D geprinte onderdelen worden gemaakt door lagen op te bouwen, waardoor ze zwakker en minder stijf zijn in de zijwaartse richting van de kracht.

Aan de andere kant worden gegoten onderdelen in één keer gegoten. Dit maakt ze sterker. De hitte en druk van het plastic gietproces zorgen ervoor dat alle luchtbellen verdwijnen en dat het materiaal aan elkaar smelt.

Met spuitgieten krijg je dus een sterker, stijver onderdeel dan met 3D-printen. Het enige waar je aan moet denken is het materiaal, want de uiteindelijke sterkte hangt ook af van de grondstof die je gebruikt.

Afwerking oppervlak

Laten we nu eens vergelijken hoe de onderdelen eruit zien. Als het gesmolten materiaal door druk en hitte in de vorm van de mal wordt gedrukt, wordt het oppervlak glad als het afkoelt en hard wordt. Maar het hangt ook af van hoe glad de wanden van de mal zijn.

Aan de andere kant kunnen 3D-geprinte voorwerpen enkele zichtbare materiaallaaglijnen hebben. De ruwheid (Ra) van 3D-geprinte kunststof producten varieert meestal van 1,6 tot 25 µm. Voor gegoten onderdelen is dit 0,1 tot 0,2 micron.

Materiaal Afval

Materiaalverspilling komt voor bij spuitgieten. Het gebeurt bij poorten en runners, sprues en flash. Maar je kunt het terugwinnen in de volgende cyclus.

Aan de andere kant is 3D printen super materiaal efficiënt. Er wordt geen materiaal verspild (behalve soms op structurele steunen).

Wat zijn de voor- en nadelen van spuitgieten?

Wat zijn de voordelen van spuitgieten?

Het heeft een grote productiviteit en lage kosten per eenheid, vooral bij massaproductie. Spuitgieten houdt de onderdelen die het maakt nauwkeurig van batch tot batch. Je kunt mallen maken met complexe vormen en ondersnijdingen. Je kunt het voor allerlei dingen gebruiken, van handgrepen voor autodeuren tot medische spuiten.

Het behoudt de oorspronkelijke mechanische eigenschappen van het materiaal of maakt ze beter. De onderdelen die uit de mal komen zien er geweldig uit, dus je hoeft er daarna niet veel meer aan te doen.

Wat zijn de nadelen van spuitgieten?

Het eerste nadeel is de grote initiële investering in spuitgietapparatuur en spuitgietmatrijzen. Complexe onderdeelgeometrieën zijn beperkt door ontwerpbeperkingen zoals ontwerphoeken en materiaalstroom. De eenheidskosten zijn te hoog voor kleine series. Kunststofafval roept vragen op over duurzaamheid en het milieu.

Wat zijn de voor- en nadelen van 3D printen?

Wat zijn de voordelen van 3D printen?

De initiële investering in instellen en gereedschappen is laag, waardoor het kosteneffectief is voor productie in kleine aantallen. Het kan complexere vormen maken dan spuitgietenen ontwerpwijzigingen kunnen snel worden aangepast.

3D-printers kunnen snel prototypes maken voor ontwerpherhaling en productontwikkeling. Met 3D printen kunnen zeer aangepaste onderdelen worden gemaakt. Als additief proces produceert het minder afval dan subtractieve technologieën.

Wat zijn de nadelen van 3D printen?

3D printen voor massaproductie is over het algemeen langzamer dan spuitgieten. Het kan echter effectief zijn als de complexiteit van het ontwerp niet compatibel is met spuitgieten. De deelgrootte wordt beperkt door de bedgrootte en de mogelijkheden van de printer. Geprinte oppervlakken vertonen vaak laaglijnen. Daarom kunnen extra nabewerkingsprocessen nodig zijn om een glad oppervlak te verkrijgen.

Hoe te kiezen: Spuitgieten of 3D printen?

Bij de keuze tussen spuitgieten en 3D-printen voor productie zijn er een paar belangrijke factoren om rekening mee te houden.

Deel Partij

Het aantal onderdelen dat je nodig hebt, is een grote factor bij de beslissing welk proces je gaat gebruiken. Spuitgieten is geweldig om veel onderdelen te maken (1000+ onderdelen per keer). Als je maar een paar onderdelen nodig hebt (minder dan 10), is 3D printen goedkoper en eenvoudiger.

Als je eenvoudige 3D-printprocessen gebruikt zoals FDM of SLS, met goedkope kunststoffen zoals ABS, PC, Nylon, en je maakt één onderdeel of een paar onderdelen (hetzelfde en niet hetzelfde), dan is 3D-printen zeker de juiste keuze. MJF is ook een goede optie voor het maken van middelgrote hoeveelheden (10-1000) en wordt veel gebruikt.

Kortom, als je veel onderdelen maakt, spuitgieten is de beste manier. Als je een paar onderdelen maakt, is 3D-printen de beste oplossing.

Complex ontwerp

Om een onderdeel te maken met spuitgieten, moet je eerst een mal maken. Je maakt geen matrijs van het onderdeel, je maakt een matrijs van het ontwerp van het onderdeel. Het ontwerpen van een CAD model voor spuitgieten is niet eenvoudig omdat er veel dingen zijn waar je aan moet denken.

Als je bijvoorbeeld rechte hoeken in je onderdeelontwerp hebt, is het moeilijk om het onderdeel uit de matrijs te krijgen. Als je kwetsbare gebieden hebt, moet je daar heel voorzichtig mee zijn. Maar als je iets complex wilt maken, is 3D-printen de beste oplossing. Hoe complex het ontwerp ook is, 3D printen kan het met heel weinig moeite.

Tot slot, zorg ervoor dat je ontwerp spuitgegoten kan worden. Als dat niet zo is, verander het dan. Als het wel kan, denk dan na over 3D-printen.

Iteratietijd

Spuitgieten duurt lang omdat je het ontwerp moet analyseren en er een perfecte mal voor moet maken (10-20 dagen). 3D printen heeft een veel kortere doorlooptijd dan spuitgieten. Bij Xometry kun je al binnen 3 dagen 3D-geprinte onderdelen krijgen.

Kortom, als je het onderdeel meteen nodig hebt, gebruik dan 3D-printen.

Aanpassing

Als je de matrijs voor spuitgieten eenmaal hebt gemaakt, is het duur en tijdrovend om hem te veranderen. Spuitgieten is niet geschikt voor het aanpassen van onderdelen of het aanbrengen van wijzigingen aan een bestaand ontwerp. Wat je uit de matrijs haalt, is het uiteindelijke onderdeel en het is erg moeilijk om dat te veranderen.

Aan de andere kant is 3D-printen geweldig voor het aanpassen van onderdelen. Alles wat je nodig hebt is een aangepast of aangepast CAD-bestand. Het is dus geweldig voor prototypes en het testen van onderdelen.

Kortom, als je een prototype wilt maken of iets wilt aanpassen, kun je het beste 3D-printen gebruiken.

Materiaalsterkte

Spuitgegoten onderdelen worden uit één stuk gemaakt, wat ze sterker maakt omdat er geen naden of zwakke punten zijn. 3D geprinte onderdelen worden laag voor laag gemaakt, waardoor ze zwakker zijn. 3D geprinte onderdelen hebben zichtbare lijnen en structurele defecten die meestal niet te zien zijn bij spuitgegoten onderdelen.

Kortom, als je iets sterks nodig hebt, ga dan voor kunststof spuitgieten.

Afwerking oppervlak

Ook al zijn 3D-geprinte lagen klein en liggen ze dicht op elkaar, toch kun je ze zien. Dit betekent dat het oppervlak van het afgewerkte object hobbelig is, hoe gedetailleerd de lagen ook zijn. Dit is een probleem als je dingen wilt maken die tegen andere dingen wrijven, zoals machineonderdelen die elkaar aanraken en bewegen. Je moet het oppervlak gladmaken nadat je het geprint hebt, wat extra werk is.

Als je daarentegen kunststof in een mal spuit, gaat de kunststof erin als een enkele laag met een glad oppervlak. Je hoeft je geen zorgen te maken over gietlijnen en lagen. Bovendien kun je spuitgegoten onderdelen glad maken nadat je ze gemaakt hebt.

Conclusie: Als je een mooie oppervlakteafwerking wilt, kies dan voor spuitgieten.

Materiaalverlies

Spuitgieten is efficiënt omdat voor elk ontwerp alleen het benodigde materiaal wordt gebruikt. Dit maakt het een geweldige manier om objecten in massa te produceren zonder je zorgen te maken over afval. Aan de andere kant verliezen sommige 3D printtechnologieën materiaal bij het bouwen van ondersteunende structuren en zelfs als het materiaalpoeder kan worden hergebruikt, kan het maar een paar keer worden hergebruikt voordat het niet meer zo goed werkt.

Conclusie: 3D printen produceert niet veel afval, zoals ondersteunende structuren die moeten worden verwijderd voor mislukte prints in de post-productie, maar als het wordt gebruikt om eenmalige of kleine batches te maken, is het afval niet zo'n groot probleem, terwijl voor grote batches het afval enorm is. Dus als je een grote aangepaste batch hebt, zou je kunnen denken aan spuitgieten omdat je je geen zorgen hoeft te maken over materiaalafval.

Conclusie

Beide processen zijn goed in het maken van plastic dingen, maar ze zijn goed in verschillende dingen. Spuitgieten is goed voor het maken van veel kleine tot grote ingewikkelde onderdelen. 3D-printen is goed voor het maken van een paar onderdelen die ingewikkeld zijn. 3D-printen gaat dus niet het traditionele spuitgieten vervangen.