Czego potrzebujesz do samodzielnego formowania wtryskowego?
Wysokowydajne biurkowe drukarki 3D SLA
Biurkowe drukarki 3D SLA to wysokowydajne maszyny, które mogą tworzyć formy o ostrych rysach i gładkim wykończeniu powierzchni, co oznacza, że można tworzyć wysokiej jakości części. Drukarek 3D SLA można używać nie tylko do tworzenia plastikowych form. Świetnie nadają się one również do prototypowania i innych czynności, które trzeba wykonać podczas opracowywania produktu.
Cena: Drukarki SLA są droższe od drukarek wykorzystujących modelowanie osadzania topionego materiału (FDM) oraz HP Nylon Multi-Jet Fusion (MJF) do prototypowania z materiałów termoplastycznych, ale zapewniają dobre odwzorowanie szczegółów.
Rozmiar wydruku: Konsumenckie drukarki 3D są przeznaczone do małych części i krótkich serii. Przypominają miniaturowe wersje dużych urządzeń. Typowy obszar roboczy jest średni i zwykle wynosi 145 x 145 x 175 mm.
Materiały: Mimo niewielkich rozmiarów drukarka obsługuje wiele materiałów, w tym żywice do części przezroczystych, sztywnych, dentystycznych i elastycznych. Najczęściej stosuje się poliwęglan (PC), ABS i elastomerowy poliuretan (EPU). Na rynku są też tańsze materiały, kosztujące około 15 euro za 500 ml.
Rozdzielczość: W tej klasie cenowej biurkowe drukarki 3D zwykle oferują dobrą rozdzielczość i grubość warstwy około 25-200 mikronów. Po intensywnym użytkowaniu jakość może jednak czasem spaść.
Masa: Biurkowe drukarki żywiczne SLA ważą mniej niż 10 kg i są bardzo przenośne.
Materiały do druku 3D
Materiał do druku 3D, który może wytrzymać temperaturę i nacisk na formę podczas procesu formowania wtryskowego. Główne z nich obejmują następujące:
Rigid 10K Resin to super wytrzymały, wypełniony szkłem materiał, który może obsługiwać szerszy zakres geometrii i procesów formowania wtryskowego. Ma temperaturę HDT 218°C przy 0,45 MPa i moduł rozciągania 10 000 MPa, co oznacza, że jest mocny, super twardy i wytrzymuje wysokie temperatury.
Żywica wysokotemperaturowa ma temperaturę ugięcia 238 °C przy ciśnieniu 0,45 MPa i nadaje się do formowania wtryskowego. Jest krucha, ale zalecana do materiałów o wysokich temperaturach formowania i skróconym czasie chłodzenia.
Żywica Grey Pro ma niższą przewodność cieplną niż żywica wysokotemperaturowa lub żywica sztywna, co oznacza, że jej schłodzenie trwa dłużej, ale jest bardziej miękka i może wytrzymać setki cykli zużycia.
Desktopowe maszyny do formowania wtryskowego.
Formowanie wtryskowe to proces mechaniczny, który jest powszechnie stosowany w różnych cyklach produkcyjnych do trwałego kształtowania różnych materiałów, w tym tworzyw sztucznych. Na tej stronie dowiesz się, czym jest formowanie wtryskowe, gdzie formowanie wtryskowe jest powszechnie stosowane, produkcja części i przedmiotów z tworzyw sztucznych, produkcja form i precyzyjne formowanie tworzyw sztucznych.
Istnieje wiele różnych typów wtryskarek używanych przez producentów. Główne typy maszyn to hydrauliczne, elektryczne i hybrydowe (połączenie elektrycznych i hydraulicznych), ale wtryskarki stacjonarne są zazwyczaj zasilane elektrycznie.
Wtryskarki stacjonarne są zaprojektowane do wtłaczania stopionego materiału (zwykle plastiku lub metalu) do formy, która zawiera wnękę do wciskania materiału oraz uchwyt do formowania i zabezpieczania części do jej ostatecznego kształtu. W jednej maszynie formy mogą być jednogniazdowe lub wielogniazdowe, co oznacza, że w jednym procesie można wytworzyć tylko jeden lub więcej produktów.
Ponadto formy wielogniazdowe mogą zawierać identyczne lub unikalne gniazda, dzięki czemu tworzone produkty mogą być identyczne lub indywidualne. Każda forma jest zaprojektowana do produkcji ponad miliona części w całym okresie eksploatacji, co oznacza, że musi być wytrzymała i mieć niskie tolerancje.
Przydatność biurkowej wtryskarki zależy od konkretnego zastosowania i potrzeb użytkownika. Entuzjastom domowego majsterkowania oraz małym pracowniom może ona zapewnić tani, szybki i łatwy w użyciu sposób wytwarzania złożonych części i modeli.
DIY formowanie wtryskowe w krokach
Projektowanie formy w CAD
Najpierw należy wybrać ulubione narzędzie CAD do projektowania wkładki formy. Możesz zaprojektować własną wkładkę do formy, korzystając z rysunku wnęki głównej ramy formy.
Przenieś dwie połówki rdzenia i projekt 3D, który chcesz wykonać, do narzędzia CAD.
W programie Blender zablokuj jedną połowę formy za pomocą ikony oka w eksploratorze scen. Po skonfigurowaniu obszaru roboczego ustaw obie połówki formy na typ rysowania “drut” w menu Obiekt.
Teraz można ustawić formę. Podczas procesu wtryskiwania upewnij się, że obiekt w pełni przecina wlot stopionego tworzywa sztucznego. Aby to ułatwić, użyj trybu ortograficznego, przełączając się między widokiem perspektywicznym i ortograficznym.
Ukryj bieżący rdzeń formy, a następnie odkryj drugą stronę. Powtórz ten proces, upewniając się, że obiekt w pełni przecina wlot drugiej połowy rdzenia. Gdy obiekty zostaną wyrównane, możesz użyć funkcji Boolean Difference w Blenderze, aby odjąć obszar dwóch przecinających się obiektów.
Zaznacz przednią połowę obiektu, a następnie wybierz opcję logiczną w menu modyfikatorów. Zaznacz wycinany obiekt i upewnij się, że wybrana jest operacja “różnica”. Zastosuj operator i zrób to samo dla drugiej strony.
Twoja forma jest teraz gotowa do druku. Wyeksportuj każdą połówkę, upewniając się, że zaznaczone jest pole “Tylko zaznaczenie” w eksporterze Blender.
Formy do druku 3D
Aby drukować formy 3D, należy wybrać materiał, który poradzi sobie z temperaturą i ciśnieniem formy podczas procesu formowania wtryskowego.
Podczas procesu produkcji form, aluminiowa rama formy jest łączona ze stalowymi formami, a połówki formy są obrabiane za pomocą wiertarki, aby zapewnić skuteczne usuwanie pęcherzyków powietrza z płynnej żywicy.
Na podstawie naszych własnych testów i analiz przypadków klientów stworzyliśmy listę najpopularniejszych żywic do druku 3D.
Żywice światłoutwardzalne: To jeden z najpopularniejszych rodzajów żywic w druku 3D. Szybko twardnieją pod wpływem promieniowania UV i dobrze odwzorowują detale, dlatego nadają się do szczegółowych modeli, dzieł sztuki i wysokiej jakości części maszyn.
Żywice kompozytowe: Powstają przez zmieszanie co najmniej dwóch materiałów żywicznych. Zmieniając proporcje, można regulować ich wytrzymałość i twardość, uzyskując wyroby od miękkich po twarde. Mają też dobrą odporność chemiczną i cieplną.
Żywice silikonowe: To wysokowydajny materiał o dużej wytrzymałości i twardości, stabilności w wysokiej temperaturze oraz znakomitych właściwościach mechanicznych. Dobra odporność atmosferyczna i szczelność sprawiają, że stosuje się go w zaawansowanych częściach samochodowych i lotniczych.
Żywica termoplastyczna: Materiał żywiczny, który w wysokiej temperaturze może ulegać odkształceniu plastycznemu. Ma dobrą odporność cieplną i korozyjną oraz nadaje się do obróbki.
Żywica światłoczuła to materiał używany do tworzenia przedmiotów za pomocą drukarki 3D, która wykorzystuje światło do utwardzania żywicy. Jest to ciecz, która zamienia się w ciało stałe po naświetleniu jej światłem. Składa się z wielu różnych substancji chemicznych, ale najważniejsze z nich to polimery, fotoinicjatory i rozcieńczalniki.
Istnieje 9 różnych rodzajów światłoczułej żywicy, której można używać z drukarką 3D: żywica ogólna, żywica twarda, żywica do odlewów inwestycyjnych, żywica elastyczna, żywica elastyczna, żywica wysokotemperaturowa, żywica biokompatybilna, żywica ceramiczna i żywica światła dziennego.
Konfiguracja wydruku w PreForm, oprogramowaniu do przygotowywania wydruków dla drukarek 3D Formlabs, zajmuje zaledwie kilka sekund. Jeśli projekt formy wymaga konstrukcji wsporczej do drukowania, należy ustawić połówkę formy w PreForm tak, aby wnęka była skierowana do góry. Ułatwi to późniejszą obróbkę i zapewni wysokiej jakości powierzchnię wypraski.
W zależności od geometrii i rozmiaru można drukować wiele form na platformie konstrukcyjnej jednocześnie, aby zwiększyć wydajność drukowania.
Części z tworzyw sztucznych formowane wtryskowo
Teraz, po zaprojektowaniu i wydrukowaniu formy 3D, można formować części wtryskowo na stacjonarnej wtryskarce do tworzyw sztucznych.
Masz do wyboru wiele materiałów do formowania wtryskowego. Oto niektóre z najpopularniejszych materiałów do formowania wtryskowego.
Akryl; Akryl, znany też jako poli(metakrylan metylu), to lekki, przezroczysty termoplast o dobrej wytrzymałości mechanicznej. Nie jest ciągliwy, ale dobrze opiera się odpryskiwaniu.
ABS; To jeden z najbardziej znanych materiałów do formowania wtryskowego. Jest mocny i wytrzymały, odporny na uderzenia oraz działanie kwasów, zasad i olejów. Jest całkowicie nieprzezroczysty, można go barwić na wiele kolorów, a przy tym jest bardzo tani.
Nylon; Jest wytrzymały, odporny na ciepło, tarcie i zużycie. Występuje naturalnie, lecz można go również wytwarzać syntetycznie; taka odmiana świetnie nadaje się do formowania wtryskowego. Dobrze pochłania drgania, więc sprawdza się w elementach tłumiących hałas.
PC; Jest wyjątkowo wytrzymały, odporny na odpryski i uderzenia, a zarazem przezroczysty. Zachowuje właściwości mechaniczne i wygląd w szerokim zakresie temperatur, dlatego dobrze działa w wysokiej temperaturze.
POM; Nadaje się do elementów wymagających dużej precyzji. Jest sztywny, mało podatny na odkształcenia, gładki i ma niski współczynnik tarcia. Dobrze znosi także bardzo niskie temperatury.
PP; Spotykamy go powszechnie, zwłaszcza w kuchennych pojemnikach na żywność. To jedno z najczęściej używanych tworzyw zatwierdzonych przez FDA do formowania wtryskowego. Jest twarde, odporne na ciepło i chemikalia oraz może być wielokrotnie przetwarzane.
PS; To jeden z nielicznych kruchych materiałów wtryskowych. Jest bardzo lekki, odporny na wilgoć i reakcje chemiczne, a dzięki równomiernemu skurczowi podczas chłodzenia dobrze nadaje się do domowego formowania wtryskowego.
PE; Dzieli się na HDPE, LDPE i PET. Gatunki PE są zwykle ciągliwe, odporne na uderzenia i pełzanie, czyli długotrwałe obciążenia bez odkształceń, oraz na reakcje chemiczne.
TPE; Różni się od innych materiałów do formowania wtryskowego, ponieważ jest mieszanką plastiku i gumy. Łączy elastyczność, dużą rozciągliwość, wytrzymałość i możliwość recyklingu, a ponadto jest tani wobec większości zamienników gumy.
TPU; To kolejna mieszanka gumy i tworzywa o pożądanych właściwościach poliuretanu. Jest bardzo twarda i ma dużą wytrzymałość na ściskanie, ścieranie oraz chemikalia. Właściwości te niewiele zmieniają się w skrajnych temperaturach.
Zanim dokonasz wyboru, zastanów się, co chcesz, aby dana rzecz robiła i co maszyna może zrobić. Następnie postępuj zgodnie z instrukcjami maszyny, aby wykonać swoją część.
W zależności od rodzaju wtryskiwanego materiału, przyleganie części do formy może spowodować jej uszkodzenie podczas próby wyjęcia części, szczególnie w przypadku materiałów elastycznych, takich jak TPU lub TPE. Użycie środka antyadhezyjnego to świetny sposób na oddzielenie części od formy. Silikonowe środki antyadhezyjne współpracują z żywicami Formlabs Grey Pro Resin, High Temp Resin i Rigid 10K Resin.
Wskazówki dla projektantów próbujących formowania wtryskowego DIY
Projektując formę, zastanów się, czy można ją wydrukować i czy można ją uformować.
Dokładna metoda samodzielnego formowania wtryskowego zależy od projektu i wymaganej liczby sztuk. Aby linie druku były mniej widoczne, drukuj formę z mniejszą wysokością warstwy: 50 lub 25 mikronów zamiast domyślnych 100. Wydłuży to czas druku.
Dodanie 2-5 stopni ciągu do powierzchni prostopadłych do kierunku ciągnięcia ułatwi wyjęcie części i pomoże zapobiec uszkodzeniu formy. Podzielone płaszczyzny można przeszlifować drobnym papierem ściernym, aby pozbyć się wypływek. Możesz użyć kąpieli wodnej, aby szybciej schłodzić część i zapobiec jej wypaczeniu. Wytłoczone i wygrawerowane detale powinny znajdować się co najmniej 1 mm od powierzchni.
Jeśli projektujesz aluminiową ramę, dodaj .125 mm dodatkowej grubości z tyłu formy, aby stworzyć kompresję i zapewnić pełne uszczelnienie.
Wnioski
Ludzie często mówią o druku 3D i formowaniu wtryskowym jak o śmiertelnych wrogach, ale nie zawsze jest to wybór binarny. Prototypowanie i produkcja małoseryjna, niezależnie od tego, czy odbywa się za pomocą druku 3D bezpośrednio na części, czy za pomocą formowania wtryskowego przy użyciu formy wydrukowanej w 3D, może być świetnym sposobem, aby pomóc firmom szybciej wejść na rynek, bardziej opłacalnie i przy mniejszym ryzyku.
Potrzebujesz wyceny projektu formowania wtryskowego?Uzyskaj konkurencyjną wycenę, informacje zwrotne DFM i harmonogram produkcji od zespołu inżynierskiego ZetarMold.
Poproś o bezpłatną wycenę → Zobacz nasz Kompletny przewodnik po formowaniu wtryskowym, aby uzyskać pełny przegląd.
