Quais são as vantagens de imprimir em 3D moldes de injeção para pequenos lotes?

Introdução: o molde de injeção está em toda parte. Na verdade, a maioria dos produtos plásticos atuais é fabricada por moldagem por injeção. Embora seja excelente para produzir grandes volumes, os moldes metálicos tradicionais usinados por CNC são caros e demoram muito para serem fabricados quando a produção é de baixo volume.

Para a criação de protótipos e produção de baixo volume (cerca de 10-1000 peças), os moldes de injeção impressos em 3D são uma solução económica e que poupa tempo. Permitem também métodos de fabrico mais flexíveis, pelo que os engenheiros e os designers podem testar os projectos de moldes, fazer alterações facilmente e, em seguida, repetir os projectos de forma mais rápida e mais barata do que a maquinagem CNC tradicional.

Eis uma explicação pormenorizada das vantagens da impressão 3D de moldes de injeção de pequenos lotes a partir de cinco aspectos: o que é a impressão 3D, as desvantagens da impressão 3D, as vantagens da impressão 3D, exemplos típicos de impressão 3D de pequenos lotes e os desafios da impressão 3D.

O que é a impressão 3D?

A impressão 3D é um método de fabrico aditivo que gera diretamente objectos a partir de dados CAD 3D, camada a camada, adicionando uma determinada quantidade de material. O processo básico de moldagem vai do modelo CAD à moldagem por acumulação e, finalmente, ao produto. Todo o processo de fabrico será submetido a uma conversão tridimensional, bidimensional e tridimensional.

Quais são as vantagens da impressão 3D na produção de pequenos lotes?

A tecnologia de impressão 3D é um processo de inovação independente no setor. Com a evolução dos tempos, o seu valor será gradualmente demonstrado e possui grande espaço de desenvolvimento no mercado. Tornar-se-á certamente um dos muitos avanços que conduzirão o futuro da indústria transformadora e merece a atenção de todos os profissionais de moldagem por injeção.

O meu país produz cerca de 20% dos produtos de plástico do mundo. Os moldes são essenciais para a produção em massa de produtos de plástico. No entanto, o desenvolvimento tradicional de moldes exige tempo e investimento antes de se poder obter uma verificação suficiente da produção experimental e uma resposta do mercado. Isto é contrário às diretrizes de mercado flexíveis e rápidas defendidas pelo atual fabrico ágil.

Uma vez que a tecnologia de impressão 3D tem sido amplamente utilizada no domínio industrial, amadureceu numa exploração contínua quando utilizada na produção experimental de moldes. Tem muitas vantagens comparativas na produção de pequenos lotes:

Atende a qualquer geometria complexa

Desde que exista um modelo digital 3D, incluindo quaisquer desenhos CAD, como CATIA, UG, CREO, etc., depois de convertidos em ficheiros STL, a tecnologia de impressão 3D é muito conveniente para a impressão de modelos de alta precisão, eliminando o processo de fabrico de ferramentas e acessórios e processando diretamente o produto, resolvendo o problema. De acordo com estatísticas profissionais, o custo do desenvolvimento de novos produtos é reduzido para 1/3-1/5 dos métodos tradicionais.

Utilizar uma impressora 3D para imprimir os componentes do molde concebidos com software CAD e verificar a racionalidade da estrutura através da montagem real, facilitando a discussão e o ajuste da precisão, do processo e da vida útil do molde.

Muito mais rápido e mais barato do que a produção tradicional de moldes metálicos; podem ser impressas várias versões de moldes ao mesmo tempo; opções de aplicação mais elevadas, adequadas para fabricantes subcontratados; solução interna para evitar a fuga de dados e proteger os direitos de propriedade intelectual; moldagem por injeção As peças têm a mesma qualidade.

De facto, em alguns casos, os moldes metálicos impressos em 3D podem ser mais caros e demorar mais tempo a fazer do que os moldes metálicos tradicionais. Não é que a produção de moldes seja mais vantajosa, mas sim que é mais económico produzir todo o produto utilizando moldes impressos em 3D.

Em suma, a impressão 3D de moldes de plástico utilizando uma impressora 3D de plástico (ou polímero) combinada com materiais fortes e resistentes à temperatura permite que as empresas façam os seus próprios moldes de injeção internamente ou encontrem um fornecedor de serviços para os encomendar rapidamente.

Os moldes de plástico impressos em 3D podem ser utilizados em pequenas quantidades de peças (100 ou 10,00, dependendo do material) e custam menos do que os moldes de metal. Se o orçamento for limitado e os prazos de entrega forem curtos, então a impressão 3D em plástico de baixo volume é o método de fabrico de moldes preferido.

Poupar significativamente o tempo de produção de produtos e de ensaios de moldes

Para moldes pequenos, o custo e o ciclo não são fáceis de satisfazer os clientes. Para alguns produtos electrónicos de consumo, o ciclo de lançamento afecta seriamente os lucros do produto. A utilização da impressão 3D para desenvolver moldes é extremamente económica. O tempo de produção depende apenas do tamanho e da complexidade do objeto. Uma impressora 3D pode produzir uma peça ou um molde de silicone para verificar o produto em 2 a 24 horas, o que é definitivamente um avanço em comparação com a moldagem por injeção e os moldes de estampagem.

A impressão 3D é especialmente adequada para testes de verificação do aspeto e da montagem. Se não estiver satisfeito com o design inicial, basta ajustar o ficheiro STL e imprimir novamente em 3D, o que pode acelerar a produção do modelo e permitir uma rápida iteração do design. Além disso, a utilização da impressão 3D para produzir pequenos lotes de novos produtos para explorar o mercado e a utilização da impressão 3D para substituir algumas peças também pode poupar custos de desenvolvimento de moldes.

Mesma qualidade dos moldes maquinados; permite criar canais de arrefecimento conformais; utiliza menos matéria-prima e é mais rápido do que moldes maquinados; permite imprimir várias versões ao mesmo tempo; oferece mais opções de aplicação e é adequado a fabricantes subcontratados; evita fugas de dados com uma solução interna de proteção da propriedade intelectual; as peças moldadas têm a mesma qualidade.

Em comparação com os moldes de processamento tradicionais, as vantagens dos moldes de impressão 3D são a velocidade, o custo e a poupança de material, enquanto o design é mais flexível. Tomando como exemplo os moldes de impressão 3D para metal, talvez apenas as médias e grandes empresas os utilizassem no passado, mas agora as pequenas e médias fábricas de moldes também os estão a utilizar. É apenas uma questão de tempo até que a tecnologia se torne popular.

Em resumo, a impressão 3D, também conhecida como manufatura aditiva, ajuda essas empresas a fabricar moldes e ferramentas de moldagem por injeção melhores, de forma mais rápida e barata que os processos tradicionais. Pode-se dizer que os moldes impressos em 3D estão mudando as regras do jogo na indústria de fabricação de moldes.

Oferece os mais elevados padrões de qualidade

Por exemplo, se o produto final for um produto de silicone e for utilizado um molde impresso em 3D, o silicone não irá interferir com o molde de plástico nem provocar uma reação química. A única coisa a ter em atenção é o ponto de fusão do plástico. Alguns materiais são mesmo resistentes ao calor, o que os torna ideais para moldes de impressão 3D, e as peças de silicone podem ter superfícies extremamente lisas e muitos pormenores. Os moldes impressos em 3D também são fortes e podem ser facilmente utilizados várias vezes, o que os torna uma solução de primeira qualidade para melhorar o seu processo de produção.

A fundição é um método popular de fabrico de moldes e agora a impressão 3D pode ser utilizada para criar peças metálicas produzidas a partir de moldes de areia. Quando a impressão 3D é utilizada neste cenário, o efeito de superfície do modelo impresso será muito fino e a forma exacta do desenho será deixada na areia para criar produtos metálicos precisos.

Por exemplo, os produtos de séries de joalharia são fabricados principalmente através do processo de fundição de precisão, utilizando impressão 3D para produzir modelos de cera, que são depois revestidos para formar cascas e cozidos para obter o molde com a cavidade. Por fim, o metal líquido necessário é vertido na cavidade para obter o produto final. Exemplos típicos de impressão 3D de moldes de injeção para pequenos lotes.

Zetar Mold: Uma empresa de moldagem por injeção localizada em Xangai, China, que presta serviços de abertura rápida de moldes e de moldagem por injeção de pequenos lotes. Nos últimos anos, assistiu-se a um aumento da procura de produção tradicionalmente de baixo volume. Atualmente, a Zetar Mold utiliza material de resina xPEEK147 com uma impressora 3D Nexa3D NXE 400 para produzir inserções de moldes, que são depois montadas com componentes de moldes de metal tradicionais.

Um conjunto completo de moldes pode ser produzido em 12 horas, das quais 8 horas são utilizadas para a impressão 3D e 4 horas para o pós-processamento ou cura. O tempo de desenvolvimento do molde do protótipo foi reduzido de 4 semanas para 48 horas.

Além disso, o custo de cada conjunto de moldes pode ser reduzido de $10.000 para $350. Estes moldes de fabrico híbrido podem produzir mais de 1.000 garrafas sem falhas, com uma poupança de custos de até 96% em relação aos moldes de metal tradicionais. Na moldagem por injeção tradicional, o maior custo é o fabrico do molde. Só através da produção em massa e da venda de produtos é que o custo de produção do molde pode ser recuperado.

Se o produto tiver um ciclo de vida curto ou uma procura reduzida, o investimento em ferramentas de maquinagem pode não fazer sentido do ponto de vista financeiro. Nesta altura, a produção de moldes através da impressão 3D pode ser uma melhor escolha. Dentro do controlo de custos, os fabricantes podem expandir as gamas de produtos para personalização ou produção de baixo volume que anteriormente não era economicamente viável.

Por isso, fazer moldes com impressão 3D pode ser uma opção melhor. A flexibilidade do design da tecnologia de impressão 3D permite a inovação e a personalização que anteriormente eram difíceis de alcançar. Pode testar protótipos de design complexos sem o fardo dos moldes tradicionais. Os riscos de renovações dispendiosas

A indústria de moldagem por injeção, em rápido crescimento e altamente competitiva, vale centenas de milhares de milhões de dólares, razão pela qual os fabricantes procuram formas mais eficientes e mais baratas de se manterem na vanguarda.

Quais são as desvantagens da impressão 3D?

Os moldes plásticos normalmente têm condutividade térmica inferior à dos moldes metálicos, o que prolonga o resfriamento das peças moldadas por injeção; desgastam-se mais rapidamente que os moldes metálicos; ainda podem exigir usinagem posterior para atingir os requisitos de precisão; e possuem dimensões limitadas.

Pode demorar mais tempo e custar mais do que a maquinagem; exige mais tempo de conceção inicial e requer competências mais elevadas; pode ainda ser necessário um processamento pós-manufaturação para cumprir os requisitos de precisão; as dimensões dos moldes são limitadas.

Quais são os desafios da impressão 3D?

Calcule o valor do seu investimento: Os fabricantes de moldes estão frequentemente sob intensa pressão dos clientes para construir moldes ao preço mais baixo. Por conseguinte, os fabricantes de moldes devem calcular com exatidão o valor do investimento adicional e demonstrá-lo ao cliente final.

Integração com os processos tradicionais de fabrico de moldes: A última coisa que limita a aplicação da tecnologia de impressão 3D em metal no campo dos moldes é o facto de não existir uma solução para a integrar sem problemas nas linhas de produção tradicionais. Este é também um desafio fundamental para a aplicação da impressão 3D no fabrico de moldes.

Desafios da própria tecnologia de impressão 3D: Quando se imprimem inserções de moldes em 3D, é necessário ter um processo de impressão muito estável para produzir peças de alta densidade: conseguindo assim um acabamento de superfície perfeito após o pós-processamento. Estes são os aspectos mais difíceis da própria tecnologia de impressão 3D. requisitos.

Conclusão

À medida que a tecnologia de impressão 3D amadurece e os custos diminuem, surgem cada vez mais casos em que moldes completos são fabricados por impressão 3D. Isto acontece sobretudo na indústria da eletrónica de consumo, onde os produtos moldados por injeção mudam rapidamente, como telemóveis, dispositivos inteligentes vestíveis, etc. A impressão 3D não substitui os métodos de fabrico tradicionais. Pelo contrário, a impressão 3D complementa o fabrico ao resolver as limitações dos métodos tradicionais. A aplicação da impressão 3D em moldes de injeção está relativamente madura.

As principais vantagens da impressão 3D são a relação custo-eficácia, a maior velocidade de produção, a flexibilidade e complexidade do projeto, a redução dos riscos, os materiais e a sustentabilidade, a resistência e durabilidade, a redução dos resíduos, a acessibilidade e a prototipagem rápida. As principais aplicações são os dispositivos médicos, os bens de consumo do sector automóvel, o sector aeroespacial, a educação e a investigação.

A tecnologia de impressão 3D representa um processo de inovação independente no setor. Com o avanço do tempo, seu valor se tornará gradualmente evidente, e há um amplo espaço para desenvolvimento no mercado. Ela certamente será um dos muitos avanços que conduzirão a indústria de fabricação no futuro e merece a atenção de todos os profissionais de moldagem por injeção.

Obtenha preços competitivos, feedback de DFM e o cronograma de produção da equipe de engenharia da ZetarMold.

Solicite um orçamento grátis → Consulte nosso Guia completo de moldagem por injeção para obter uma visão abrangente.