Czy druk 3D może zastąpić formowanie wtryskowe?

Formowanie wtryskowe i druk 3D to dwie najpopularniejsze technologie wytwarzania części z tworzyw sztucznych. Są również podstawowym wyborem w projektowaniu, pracach badawczo-rozwojowych i produkcji. Rozwój przystępnego cenowo druku 3D dał nam potężne narzędzie do szybkiego prototypowania oraz alternatywę dla formowania wtryskowego w produkcji plastikowych części i wyrobów. Obie technologie są wszechstronne i skuteczne, lecz zawsze jedna z nich lepiej odpowiada danemu projektowi.

W świecie produkcji panuje powszechne błędne przekonanie, że druk 3D może zastąpić formowanie wtryskowe i być zdecydowanym zwycięzcą pod każdym względem. Obie technologie mają jednak swoje wady i zalety. W tym wpisie na blogu przedstawię krótki przegląd i porównanie obu technologii, aby pomóc w podejmowaniu lepszych decyzji dotyczących pracy.

Ⅰ.Formowanie wtryskowe

Formowanie wtryskowe, znane również jako formowanie wtryskowe, jest metodą łączącą wtrysk i formowanie. Zaletami metody formowania wtryskowego są duża szybkość i wydajność produkcji, możliwość automatyzacji pracy, wiele wzorów i kolorów, kształty od prostych po złożone oraz rozmiary od dużych po małe. Wymiary produktów są dokładne, produkty można łatwo zastępować i wykonywać jako części o złożonych kształtach. Formowanie wtryskowe nadaje się do produkcji masowej, produktów o złożonych kształtach i innych obszarów przetwórstwa metodą formowania.

Gdy temperatura jest odpowiednia, stopione tworzywo sztuczne jest mieszane za pomocą śruby, wtryskiwane do formy pod dużym ciśnieniem, a następnie stygnie, twardnieje i otrzymujemy część. Jest to dobry sposób na wytwarzanie wielu trudnych do wykonania części.

1. Zalety formowania wtryskowego

Jedną z największych zalet formowania wtryskowego jest to, że może ono wytwarzać wiele części z dużą precyzją i doskonałą powtarzalnością. Korzystając z formowania wtryskowego tworzyw sztucznych, masz do wyboru wiele różnych materiałów. Każdy materiał może mieć tysiące różnych odmian z dodatkami, które nadają im różne właściwości. Mogą mieć różną wagę, koszty, elastyczność, tylko ze względu na plastyczność, a możliwości są nieograniczone.

Formowanie wtryskowe pozwala na produkcję wielu części jednocześnie i tworzenie naprawdę drobnych detali. Dodawanie detali do części formowanych wtryskowo jest naprawdę łatwe, ponieważ proces ten jest tak powtarzalny. Formowanie wtryskowe sprawia, że naprawdę łatwo jest tworzyć części, które są mocniejsze. W rzeczywistości można umieścić wypełniacze w formie wtryskowej.

2. Jak korzystać z formowania wtryskowego?

Do tego rodzaju produkcji potrzebne są duże maszyny. Maszyny te mają zbiornik, tłok wtryskowy i podgrzewacz. Wykonywanie form w ten sposób jest nieco kosztowne, a jeśli trzeba wprowadzić wiele zmian w produkcie, za każdym razem trzeba wykonać nową formę, co może być naprawdę kosztowne. Ponieważ te formy są zwykle wykonane ze stali, trochę trudno jest wprowadzać zmiany i nie są one dobre do tworzenia prototypu. Ale jeśli zamierzasz zrobić ich wiele, jest to świetny sposób na zaoszczędzenie czasu i pieniędzy.

Ⅱ. Druk 3D

Druk 3D jest rodzajem technologii szybkiego prototypowania, znanej również jako produkcja addytywna. Jest to technologia wykorzystująca materiały adhezyjne, takie jak sproszkowany metal lub plastik, do tworzenia obiektów poprzez drukowanie warstwa po warstwie w oparciu o cyfrowe pliki modeli.

1. Zalety druku 3D

Korzystanie z druku 3D ma wiele zalet, co czyni go prawdziwym uzupełnieniem tradycyjnych technik produkcyjnych. Po pierwsze, druk 3D doskonale nadaje się do iteracji produktów. Druk 3D od dawna uważany jest za technologię szybkiego prototypowania. Nie jest to już prawdą, ponieważ stał się on również niezawodną technologią produkcyjną. Jednak szybkie i łatwe prototypowanie pozostaje jedną z najlepszych zalet, jakie oferuje ta technologia produkcji.

Korzystając z druku 3D, drukujesz swój projekt, aby go przetestować, używasz oprogramowania do modelowania druku 3D, aby wprowadzić wszelkie zmiany, a następnie drukujesz ponownie, aby sprawdzić, czy zmiany zadziałały. Taka elastyczność pozwala zaoszczędzić czas i pieniądze, a także tworzyć lepsze produkty.

Korzystanie z druku 3D pomaga również uniknąć marnowania materiałów. W porównaniu do tradycyjnych metod obróbki CNC, druk 3D wykorzystuje tylko ilość materiału potrzebną do realizacji całego projektu, co zmniejsza ilość odpadów i obniża koszty produkcji. Dzięki drukowi 3D można również usprawnić zarządzanie łańcuchem dostaw i uniknąć kosztów przechowywania dodatkowych zapasów.

2. Jak korzystać z druku 3D?

Od czasu pojawienia się druku 3D, dostępnych jest dziesiątki różnych typów drukarek 3D do wyboru. Jeśli potrzebujesz jedynie wydrukować trochę filamentu do druku 3D, możesz kupić drukarkę 3D taką jak drukarka FDM. Jeśli potrzebujesz lepszych materiałów i lepszych procesów produkcyjnych, możesz wydać więcej pieniędzy na zakup bardziej profesjonalnej, przemysłowej drukarki 3D, takiej jak drukarka SLS. Koszt zakupu drukarki 3D zależy od tego, czego potrzebujesz do swojego projektu i ile masz pieniędzy. Jeśli bardzo szybko opracowujesz nowe produkty, będzie to opłacalne.

Ⅲ. Różnica między drukiem 3D a formowaniem wtryskowym

Kiedy jesteś gotowy do rozpoczęcia opracowywania nowego projektu, musisz pomyśleć o technologii produkcji, której zamierzasz użyć. Niezależnie od tego, czy jest to druk 3D, czy formowanie wtryskowe, musisz zrozumieć różnice między nimi, aby zdecydować, która technologia jest najlepsza dla twojego projektu. W tym artykule porównamy metody produkcji, koszty produkcji, obszary zastosowań i inne aspekty, aby zrozumieć wszystkie zalety i wady formowania wtryskowego i druku 3D.

1. Tryb produkcji

Formowanie wtryskowe jest nadal najlepszym wyborem dla tradycyjnej produkcji wielkoseryjnej na dużą skalę, ponieważ może wytwarzać znormalizowane produkty przy niskich kosztach i na dużą skalę, o ile istnieją formy wtryskowe.

Drukarka 3D różni się od tradycyjnego procesu wtryskiwania. Nie wymaga tradycyjnych narzędzi, oprzyrządowania, obrabiarek ani żadnych form. Może bezpośrednio przekształcić dowolny kształt z komputera w model fizyczny automatycznie, szybko, bezpośrednio i stosunkowo dokładnie. Dzięki dużym rozmiarom drukarki 3D, im bardziej złożone i niepełne są obiekty, tym szybsza jest prędkość przetwarzania i tym więcej oszczędza się na kosztach surowców, dlatego jest bardziej odpowiednia do wytwarzania spersonalizowanych i zróżnicowanych produktów.

2. Koszt produkcji

Ponieważ do formowania wtryskowego dostępnych jest wiele surowców, można je produkować na dużą skalę, szybko i w ustandaryzowany sposób, co również sprzyja obniżeniu kosztów pojedynczego produktu. Dlatego też, pod względem kosztów produkcji, koszt formowania wtryskowego jest znacznie niższy niż w przypadku technologii druku 3D.

Jednak w przypadku produkcji przemysłowej, prawdziwa oszczędność kosztów druku 3D polega na modyfikacji prototypu. Modyfikacja prototypu wymaga jedynie modyfikacji modelu CAD i nie wiąże się z żadnymi kosztami produkcji.

W przypadku formowania wtryskowego, jeśli prototypem jest forma stalowa, koszt modyfikacji będzie stosunkowo niski, ale jeśli używane są narzędzia do formowania ze stopu aluminium, koszt będzie znacznie wyższy. Jest to również powód, dla którego wiele firm lub osób zajmujących się obecnie projektowaniem form wybiera drukarki 3D Chuangxiang do projektowania i drukowania form.

3. Obszary zastosowań

Obecnie formowanie wtryskowe jest najlepszym rozwiązaniem do produkcji wielu takich samych rzeczy. To idealne rozwiązanie do produkcji wielu takich samych rzeczy.

Drukowanie 3D polega na umieszczeniu obrazu 3D w komputerze i wydrukowaniu rzeczywistej rzeczy. Można nawet wydrukować formę lub część. To szybki sposób na tworzenie rzeczy. Ludzie używają drukarek 3D do tworzenia wszelkiego rodzaju rzeczy, takich jak zabawki, budynki i formy.

Ⅳ. Czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze formowania wtryskowego lub druku 3D

1. Rozmiar partii

Liczba potrzebnych części jest ważnym czynnikiem przy podejmowaniu decyzji o wyborze procesu. Formowanie wtryskowe świetnie sprawdza się w przypadku dużych serii produkcyjnych (ponad 1000 części na serię). W przypadku małych partii (mniej niż 10 sztuk) druk 3D jest lepszy i tańszy. W przypadku prostych procesów druku 3D, takich jak SLA lub SLS, dla tanich tworzyw sztucznych, pojedynczych części lub małych partii (takich samych i różnych), druk 3D jest zdecydowanie dobrym wyborem. MJF lub SLS są również dobrą opcją dla średnich ilości (10-1000) i są bardzo powszechne.

Wnioski: Formowanie wtryskowe świetnie nadaje się do produkcji masowej, podczas gdy w przypadku małych partii najlepszym rozwiązaniem jest druk 3D.

2. Złożoność projektu

Jeśli chcesz wykonać część za pomocą formowania wtryskowego, musisz wykonać dla niej formę. Tworzenie modelu CAD do formowania wtryskowego nie jest łatwe. Trzeba wziąć pod uwagę wiele rzeczy. Na przykład, jeśli część ma kąt prosty, trudno jest ją wyjąć z formy. Jeśli masz delikatny obszar, musisz być z nim bardzo ostrożny. Ale jeśli chcesz stworzyć złożoną część, druk 3D jest świetny. Bez względu na to, jak skomplikowana jest część, druk 3D może ją wykonać.

Tak więc, jeśli chcesz wyprodukować część, sprawdź, czy możesz to zrobić za pomocą formowania wtryskowego. Jeśli nie, zmień część. Jeśli możesz, użyj druku 3D.

3. Cykl produkcyjny

Jeśli potrzebujesz części natychmiast, wybierz druk 3D. Wtryskiwanie trwa dłużej, ponieważ musisz zaprojektować i zbudować idealną formę na podstawie analizy projektu (10-30 dni). Druk 3D jest znacznie szybszy. Zazwyczaj możesz uzyskać wykonane części w ciągu 1-5 dni, w zależności od materiału i wymagań procesowych.

Wnioski: Jeśli potrzebujesz części natychmiast, wybierz druk 3D.

4. Personalizacja

Po wykonaniu formy do formowania wtryskowego jej zmiana kosztuje dużo pieniędzy i czasu. Formowanie wtryskowe nie nadaje się do dostosowywania części lub zmiany istniejących projektów. To, co otrzymujesz z formy, jest tym, co otrzymujesz, a zmiana tego jest bardzo trudna. Z drugiej strony, druk 3D świetnie nadaje się do dostosowywania, a wszystko, czego potrzebujesz, to zmodyfikowany lub niestandardowy plik CAD. Jest to więc dobre rozwiązanie dla prototypów, części testowych.

Wniosek: Druk 3D jest dobry do prototypowania i dostosowywania.

5. Wytrzymałość materiału

Części wykonane metodą formowania wtryskowego mają pojedynczą solidną warstwę, co czyni je mocniejszymi, ponieważ nie ma w nich pęknięć ani słabych punktów. W przypadku druku 3D części są wytwarzane warstwa po warstwie, co wpływa na ich ogólną wytrzymałość. Druk 3D może mieć widoczne warstwy lub defekty w procesie produkcyjnym, co zwykle nie ma miejsca w przypadku formowania wtryskowego tworzyw sztucznych.

Wnioski: Jeśli wytrzymałość materiału jest priorytetem, wybierz formowanie wtryskowe.

6. Wykończenie powierzchni

Nawet jeśli wydrukowane warstwy 3D są małe i znajdują się blisko siebie, nadal można je zobaczyć. Tworzy to schodkowy wzór warstw na gotowym obiekcie, bez względu na to, jak drobne są szczegóły warstwy. Może to powodować problemy, jeśli chcesz tworzyć obiekty, które ocierają się o inne obiekty, takie jak części maszyn, które dotykają i poruszają się. W takim przypadku konieczne jest wygładzenie obiektu po wydrukowaniu, co jest dodatkowym krokiem.

W przeciwieństwie do tego, w przypadku formowania wtryskowego nie trzeba martwić się o grzbiety i warstwy, ponieważ materiał jest wylewany jako pojedyncza warstwa i ma prawie idealnie gładkie wykończenie powierzchni. Ponadto części formowane wtryskowo można łatwo wygładzić po ich wykonaniu.

Wnioski: Jeśli chodzi o dobre wykończenie powierzchni, formowanie wtryskowe jest pierwszym wyborem.

7. Odpady materiałowe

Formowanie wtryskowe jest bardzo wydajne, ponieważ wykorzystuje dokładnie taką samą ilość materiału dla każdego projektu. Sprawia to, że jest to bardzo wydajny sposób na masową produkcję przedmiotów bez obawy o marnotrawstwo. Z drugiej strony, niektóre technologie druku 3D tracą część materiału podczas tworzenia struktur podporowych. Nawet jeśli materiał w postaci proszku może być ponownie użyty, można go użyć tylko kilka razy, w przeciwnym razie właściwości materiału ulegną zmianie.

Wniosek: druk 3D generuje niewiele odpadów, takich jak podpory czy nieudane wydruki usuwane podczas obróbki końcowej. Przy wykonywaniu pojedynczych sztuk lub małych serii nie ma to większego znaczenia, lecz w dużych seriach ilość odpadów staje się znaczna. Dlatego przy produkcji wielkoseryjnej lepiej wybrać formowanie wtryskowe, w którym materiał nie jest marnowany.

Ⅴ. Wniosek

Czy druk 3D zastąpi technologię formowania wtryskowego? Myślę, że wiele osób ma własną odpowiedź na to pytanie. W perspektywie krótkoterminowej obecna technologia drukarek 3D nie jest jeszcze w stanie podważyć ekonomii skali formowania wtryskowego, ale w przypadku produkcji mniejszych części druk 3D ma znaczny potencjał. W dłuższej perspektywie, ze względu na różne procesy i różne potrzeby, o ile druk 3D nie będzie w przyszłości szybszy i tańszy, obie branże będą istnieć w tym samym czasie.

Jeśli chodzi o technologię przetwarzania, druk 3D buduje rzeczy warstwa po warstwie. Jest to uciążliwe i niezbyt wydajne. Używa się go głównie do tworzenia wymyślnych rzeczy. Formowanie wtryskowe wykorzystuje formę do nadawania kształtu. Jest to szybsze i łatwiejsze. Można zrobić wiele rzeczy na raz i jest to tanie.

Pod względem zastosowań technologia druku 3D koncentruje się bardziej na przełomowych produktach, takich jak szeroko omawiane ostatnio serce wydrukowane w 3D. Uniwersytet Telawiwski w Izraelu wykorzystał technologię druku 3D do stworzenia pierwszego na świecie „kompletnego” serca z komórkami, naczyniami krwionośnymi, komorami i przedsionkami. „Po raz pierwszy komukolwiek i gdziekolwiek udało się zaprojektować i wydrukować całe serce wraz z komórkami, naczyniami krwionośnymi, komorami i przedsionkami” — powiedział profesor Tal Dvir, kierujący badaniem, z jednostek TAU zajmujących się biologią molekularną komórki i biotechnologią, inżynierią materiałową, nanonauką i nanotechnologią oraz biotechnologią regeneracyjną. „Wcześniej udawało się drukować strukturę serca, ale bez komórek i naczyń krwionośnych. Nasze wyniki pokazują potencjał tej metody w tworzeniu spersonalizowanych tkanek i narządów zastępczych przyszłości”. Technologia formowania wtryskowego skupia się na różnych produktach przemysłowych. Większość dostępnych na rynku wyrobów z tworzyw sztucznych powstaje na wtryskarkach.

Jeśli chodzi o wybór między formowaniem wtryskowym a drukiem 3D, to tak naprawdę zależy on od konkretnego projektu. Jeśli chcesz wyprodukować wiele części, drukowanie 3D będzie wolniejsze niż formowanie wtryskowe. Jeśli chcesz produkować wiele części, formowanie wtryskowe jest nadal najlepszym rozwiązaniem. Jeśli zależy ci na jakości, części wykonane przy użyciu druku 3D nie mają takich samych właściwości fizycznych i nie będą tak trwałe, jak części wykonane przy użyciu formowania wtryskowego. Wreszcie, z perspektywy kosztów, formowanie wtryskowe będzie tańsze.

Uzyskaj konkurencyjną wycenę, informacje zwrotne DFM i harmonogram produkcji od zespołu inżynierskiego ZetarMold.

Poproś o bezpłatną wycenę → Pełny przegląd znajdziesz w naszym Kompletnym przewodniku po formowaniu wtryskowym.