Inleiding: Spuitgieten is overal. De meeste kunststofproducten ter wereld worden tegenwoordig gemaakt met behulp van spuitgieten. Hoewel het geweldig is voor grootschalige productie, zijn traditionele CNC-bewerkte metalen mallen duur en duurt het lang om ze te maken voor kleine volumes.

Als je prototypes maakt of kleine volumes produceert (bijvoorbeeld 10-1000 onderdelen), zijn 3D-geprinte spuitgietmatrijzen een geweldige manier om tijd en geld te besparen. Je kunt ook flexibeler zijn met je productieproces. Je kunt matrijsontwerpen testen, gemakkelijk wijzigingen aanbrengen en ontwerpen veel sneller en goedkoper herhalen dan met traditionele CNC-bewerking.

Aangepaste mallen maken met een stereolithografie 3D-printer is eenvoudig en handig, zodat je het beste van 3D-printen en traditionele spuitgiettechnieken kunt combineren. In deze gids laten we je zien hoe je zelf spuitgiet en geven we je alle tools en tips die je nodig hebt om 3D-geprinte mallen te gebruiken voor kunststof spuitgieten in eigen huis.

Wat heb je nodig voor doe-het-zelf spuitgieten?

Desktop SLA 3D Printers met hoge prestaties

Desktop SLA 3D printers zijn krachtige machines die mallen kunnen maken met scherpe vormen en een glad oppervlak, waardoor u onderdelen van hoge kwaliteit kunt maken. U kunt SLA 3D printers voor meer gebruiken dan alleen het maken van plastic mallen. Ze zijn ook geweldig voor prototyping en andere dingen die je moet doen als je een product aan het ontwikkelen bent.

Prijs: SLA printers zijn duurder dan Fused Deposition Modeling (FDM) en HP Nylon Multi-Jet Fusion (MJF) printers voor prototyping met thermoplastische materialen, maar ze leveren goede details.

Afdrukformaat: 3D consumentenprinters zijn gemaakt voor het maken van kleine onderdelen en kleine series. Het zijn miniversies van de grote printers. De gemiddelde printgrootte is middelgroot, meestal 145 x 145 x 175 mm.

Materialen: Hoewel de printer klein is, heeft hij veel materialen. Hij heeft harsen voor heldere, vaste, tandheelkundige en flexibele onderdelen. De meest gebruikte materialen voor desktop 3D printen zijn polycarbonaat (PC), acrylonitril butadieen styreen (ABS) en elastomeer polyurethaan (EPU) harsen. Er zijn ook veel goedkopere materialen op de markt. Ze kosten ongeveer 15 euro voor 500 ml.

Resolutie: De resolutie van desktop 3D printers is meestal vrij goed voor de prijsklasse, met laagdiktes van ongeveer 25-200 micron. Soms kan het echter slechter worden nadat je het vaak hebt gebruikt.

Gewicht: Desktop hars SLA printers wegen minder dan 10 kg en zijn super draagbaar.

3D Printing materialen

Een 3D printmateriaal dat bestand is tegen de temperatuur en druk op de mal tijdens het spuitgietproces. De belangrijkste zijn de volgende:

Rigid 10K Resin is een supersterk, zeer glasgevuld materiaal dat een breder scala aan geometrieën en spuitgietprocessen aankan. Het heeft een HDT van 218°C @ 0,45 MPa en een trekmodulus van 10.000 MPa, wat betekent dat het sterk en superhard is en tegen een stootje kan.

High Temp Resin heeft een warmteafbuigingstemperatuur van 238 °C @ 0,45 MPa en is goed voor spuitgieten. Het is bros maar wordt aanbevolen voor materialen met hoge vormtemperaturen en kortere koeltijden.

Grey Pro Resin heeft een lager warmtegeleidingsvermogen dan High Temp Resin of Rigid Resin, wat betekent dat het langer duurt om af te koelen, maar het is zachter en kan honderden cycli van slijtage weerstaan.

Desktop spuitgietmachines.

Bureauspuitgieten is een mechanisch proces dat vaak gebruikt wordt in verschillende productiecycli om verschillende materialen, waaronder kunststoffen, permanent vorm te geven. Op deze pagina leer je wat spuitgieten is, waar spuitgieten vaak wordt gebruikt, de productie van kunststof onderdelen en voorwerpen, de productie van matrijzen en precisievormen van kunststof materialen.

Er zijn veel verschillende soorten spuitgietmachines die gebruikt worden door fabrikanten. De belangrijkste machinetypes die gebruikt worden zijn hydraulisch, elektrisch en hybride (een combinatie van elektrisch en hydraulisch), maar desktop spuitgietmachines worden meestal elektrisch aangedreven.

Desktopspuitgietmachines zijn ontworpen om gesmolten materiaal (meestal kunststof of metaal) in een matrijs te persen die een holte bevat om het materiaal in te duwen en een armatuur om het onderdeel in zijn uiteindelijke vorm te gieten en vast te zetten. In één machine kunnen de mallen uit één of meerdere caviteiten bestaan, wat betekent dat er één of meerdere producten in één proces gemaakt kunnen worden.

Bovendien kunnen mallen met meerdere caviteiten identieke of unieke caviteiten bevatten, zodat de gemaakte producten identiek of individueel kunnen zijn. Elke matrijs is ontworpen om tijdens zijn levensduur meer dan een miljoen onderdelen te maken, wat betekent dat ze robuust moeten zijn en lage toleranties moeten hebben.

Of een desktop nu wel of niet spuitgieten Welke machine voor jou nuttig is, hangt af van je gebruikssituatie en de behoeften van de gebruiker. Voor doe-het-zelvers thuis en kleine studio's kunnen ze een goedkope, snelle en gebruiksvriendelijke manier zijn om complexe onderdelen en modellen te maken.

Doe-het-zelf spuitgieten in stappen

De mal ontwerpen in CAD

Kies eerst uw favoriete CAD softwaretool om het matrijsinzetstuk te ontwerpen. Je kunt je eigen matrijsinzetstuk ontwerpen aan de hand van de holtetekening van het hoofdmatrijsraam.

Breng de twee helften van de kern en het 3D-ontwerp dat je wilt maken naar je CAD-tool.

Blokkeer in Blender één helft van de mal met behulp van het oogpictogram in de scèneverkenner. Zodra je het werkveld hebt ingesteld zoals jij het wilt, stel je beide helften van de mal in op het "draad" tekentype onder het Object menu.

Nu kun je de mal positioneren. Zorg er tijdens het injectieproces voor dat het object de inlaat van het gesmolten plastic volledig snijdt. Gebruik de orthografische modus om dit gemakkelijker te maken door te schakelen tussen perspectief en orthografisch aanzicht.

Verberg de huidige matrijskern en verwijder dan de andere kant. Herhaal dit proces en zorg ervoor dat het object de inham van de andere helft van de kern volledig snijdt. Zodra de objecten zijn uitgelijnd, kunt u de functie Boolean Difference in Blender gebruiken om de oppervlakte van de twee kruisende objecten af te trekken.

Selecteer de voorste helft van het object en selecteer dan de booleaanse optie in het modificatiemenu. Selecteer het object dat je gaat snijden en zorg ervoor dat de "verschil" bewerking geselecteerd is. Pas de operator toe en doe hetzelfde voor de andere kant.

Je mal is nu klaar om af te drukken. Exporteer elke helft en zorg ervoor dat je het vakje "Alleen selectie" aanvinkt in de Blender exporter.

3D drukvormen

Om mallen te 3D-printen, moet je een materiaal kiezen dat de temperatuur en druk van de mal tijdens het spuitgietproces aankan.

Tijdens het maken van de mal wordt het aluminium frame van de mal gecombineerd met de stalen mallen en worden de malhelften bewerkt met een boormachine om ervoor te zorgen dat de luchtbellen in de vloeibare hars effectief worden verwijderd.

Op basis van onze eigen tests en casestudies van klanten hebben we een lijst samengesteld van de populairste 3D-printharsen.

Lichtuithardende harsen: Lichtuithardende harsen zijn een van de populairste soorten harsen bij 3D printen. Het werkt door snelle uitharding met ultraviolet licht. Deze hars kan snel uitharden en heeft geweldige detailprestaties. Lichtuithardende harsen zijn goed voor het maken van gedetailleerde modellen, kunstwerken en hoogwaardige machineonderdelen.

Composietharsen: Composietharsen worden gemaakt door twee of meer harsmaterialen te mengen. Je kunt de sterkte en hardheid van deze hars in verschillende verhoudingen aanpassen, zodat je van alles kunt maken, van zachte dingen tot harde dingen. Composietharsen hebben ook een goede chemische weerstand en hittebestendigheid.

Siliconenharsen: Siliconenhars is een hoogwaardig harsmateriaal met een hoge sterkte, hoge hardheid, hoge temperatuurstabiliteit en uitstekende mechanische eigenschappen. Deze hars heeft ook een goede weerbestendigheid en luchtdichtheid, dus wordt het vaak gebruikt om hoogwaardige auto-onderdelen en onderdelen in de lucht- en ruimtevaart te maken.

Thermoplastische hars: Thermoplastische hars is een harsmateriaal dat plastisch kan worden vervormd bij hoge temperaturen. Deze hars heeft een goede hittebestendigheid en corrosiebestendigheid en kan worden bewerkt.

Fotogevoelige hars is het spul dat je gebruikt om dingen te maken met een 3D printer die licht gebruikt om de hars uit te harden. Het is een vloeistof die in een vaste stof verandert als je er licht op schijnt. Het bestaat uit een heleboel verschillende chemicaliën, maar de belangrijkste zijn polymeren, fotoinitiatoren en verdunningsmiddelen.

Er zijn 9 verschillende soorten fotogevoelige hars die je kunt gebruiken met een 3D printer: algemene hars, harde hars, giethars, flexibele hars, elastische hars, hars voor hoge temperaturen, biocompatibele hars, keramische hars en daglichthars.

Het opzetten van een print in PreForm, de printvoorbereidingssoftware voor Formlabs 3D printers, neemt slechts enkele seconden in beslag. Als uw malontwerp een ondersteunende structuur nodig heeft voor het printen, zorg er dan voor dat de malhelft in PreForm zo wordt geplaatst dat de holte naar boven is gericht. Dit maakt de nabewerking eenvoudiger en zorgt voor een oppervlak van hoge kwaliteit op uw maldeel.

Afhankelijk van de geometrie en grootte kun je meerdere mallen tegelijk printen op het bouwplatform om het printen efficiënter te maken.

Spuitgegoten kunststof onderdelen

Nu je je mal hebt ontworpen en 3D-geprint, kun je je onderdelen spuitgieten op een desktop kunststof spuitgietmachine.

Je kunt kiezen uit een heleboel materialen voor spuitgieten. Hier zijn enkele van de meest gebruikte spuitgietmaterialen.

Acryl; Acryl, ook bekend als poly(methylmethacrylaat), is een thermoplastisch materiaal dat licht van gewicht is, een goede mechanische sterkte heeft en helder en transparant is. Het is niet buigzaam, maar het is goed bestand tegen afschilferen.

ABS; ABS is een van de meest erkende spuitgietmaterialen. Het heeft een goede sterkte en taaiheid, slagvastheid en chemische weerstand tegen zuren, basen en oliën. Het is volledig ondoorzichtig en kan in verschillende kleuren spuitgegoten worden. Het beste van alles is dat het erg goedkoop is in vergelijking met de andere plastic spuitgietmaterialen op deze lijst.

Nylon; Nylon is een geweldig materiaal. Het is sterk, kan tegen hitte en heeft goede wrijvings- en slijtage-eigenschappen. Het is een natuurlijk materiaal, maar het kan ook in een laboratorium worden gemaakt. De in het lab gemaakte soort is geweldig voor spuitgieten. Bovendien is het goed in het absorberen van trillingen, dus het is goed voor het maken van dingen die geluid tegenhouden.

PC; PC is supersterk, chipbestendig en slagvast. Het is doorzichtig. Bovendien behoudt het zijn mechanische eigenschappen en uiterlijk over een breed temperatuurbereik. Het werkt dus uitstekend in omgevingen met hoge temperaturen.

POM; POM is geweldig voor dingen die heel precies moeten zijn. Het is stijf en onbuigzaam, dus het verandert niet veel van vorm. Het is ook glad en glibberig, dus goed voor dingen die veel tegen elkaar wrijven. Het kan ook heel koude temperaturen aan.

PP; PP is overal om ons heen, vooral in onze keukenkastjes in de vorm van voedselverpakkingen. Het is een van de meest voorkomende kunststoffen die door de FDA is goedgekeurd voor gebruik in kunststof spuitgieten. Het is hard, hittebestendig, bestand tegen chemicaliën en kan vele malen gerecycled worden. Deze eigenschappen maken het gemakkelijk om mee te werken.

PS; PS is een van de weinige brosse spuitgietmaterialen. Het is bijzonder licht, bestand tegen vocht en chemische reacties en zeer geschikt voor kunststof spuitgieten thuis omdat het gelijkmatig krimpt als het afkoelt in de matrijs.

PE; PE is onderverdeeld in drie hoofdcategorieën met verschillende dichtheden: polyethyleen met hoge dichtheid (HDPE), polyethyleen met lage dichtheid (LDPE) en polyethyleentereftalaat (PET). Over het algemeen zijn PE-kwaliteiten buigzaam, hebben ze een goede slagvastheid en kruipweerstand (kunnen ze lange tijd mechanische belastingen weerstaan zonder te vervormen). Bovendien zijn ze bestand tegen chemische reacties.

TPE ; TPE verschilt van andere spuitgieten materialen omdat het een kunststof-rubbermengsel is. Het combineert het beste van twee werelden. Het is flexibel, kan veel uitgerekt worden, is sterk en kan gerecycled worden. En het beste is dat het goedkoop is in vergelijking met de meeste rubberen alternatieven.

TPU ; TPU is een ander rubber-kunststofmengsel waarvan de polyurethaancomponent zeer gewenste eigenschappen heeft. Het is zeer hard en heeft een zeer goede druksterkte, slijtvastheid en chemische weerstand. Bovendien veranderen deze eigenschappen niet veel bij extreme temperaturen.

Bedenk voordat je kiest wat je wilt dat het ding doet en wat de machine kan. Volg dan gewoon de instructies van de machine om je onderdeel te maken.

Afhankelijk van wat je injecteert, kan de aanhechting van het onderdeel aan de mal ervoor zorgen dat de mal verslechtert wanneer je het onderdeel eruit probeert te krijgen, vooral bij flexibele materialen zoals TPU of TPE. Het gebruik van een mold release is een goede manier om het onderdeel van de mal te scheiden. Silicone mold releases werken met Formlabs Grey Pro Resin, High Temp Resin en Rigid 10K Resin.

Tips voor ontwerpers die zelf spuitgieten proberen

Bedenk bij het ontwerpen van je mal of deze geprint en gegoten kan worden.

De exacte methode voor doe-het-zelven spuitgieten zal variëren afhankelijk van het ontwerp en het volume dat je nodig hebt, maar deze tips en trucs zullen je helpen je slagingskans te vergroten. Om de zichtbaarheid van printlijnen op je afgewerkte onderdeel te verminderen, kun je de kunststof mal printen met een kleinere laaghoogte (50 of 25 micron per laag in plaats van de standaard 100). Houd er rekening mee dat dit de printtijd zal verlengen.

Door 2-5 graden trekkracht toe te voegen aan oppervlakken die loodrecht op de trekrichting staan, kunt u het onderdeel er gemakkelijker uithalen en voorkomt u dat de mal beschadigd raakt. U kunt de gespleten vlakken met fijn schuurpapier schuren om de uitlopers te verwijderen. U kunt een waterbad gebruiken om uw onderdeel sneller te laten afkoelen en te voorkomen dat het kromtrekt. In reliëf aangebrachte en gegraveerde details moeten minstens 1 mm van het oppervlak verwijderd zijn.

Als je een aluminium frame ontwerpt, voeg dan .125 mm extra dikte toe aan de achterkant van de vorm om compressie te creëren en een volledige afdichting te garanderen.

Conclusie

Mensen praten vaak over 3D-printen en spuitgieten alsof het aartsvijanden zijn, maar het is niet altijd een binaire keuze. Prototyping en productie in kleine volumes, of dit nu gebeurt door direct op een onderdeel te 3D-printen of door te spuitgieten met behulp van een 3D-geprinte mal, kunnen een geweldige manier zijn om bedrijven te helpen sneller, kosteneffectiever en met minder risico op de markt te komen.