Что нужно для литья под давлением?
Высокопроизводительные настольные SLA 3D-принтеры
Настольные SLA 3D-принтеры - это высокопроизводительные машины, способные создавать формы с четкими гранями и гладкой поверхностью, что означает, что вы можете делать высококачественные детали. 3D-принтеры SLA можно использовать не только для изготовления пластиковых форм. Они также отлично подходят для создания прототипов и других задач, необходимых при разработке продукта.
Цена: SLA-принтеры дороже принтеров, работающих по технологии послойного наплавления (FDM) и HP Multi Jet Fusion для нейлона (MJF), при изготовлении прототипов из термопластов, однако обеспечивают хорошую детализацию.
Размер печати: Потребительские 3D-принтеры предназначены для изготовления небольших деталей и малых партий. Это миниатюрные версии крупных установок. Средняя область печати обычно составляет 145 x 145 x 175 мм.
Материалы: Несмотря на небольшие размеры принтера, для него доступно множество материалов. Это смолы для прозрачных, жёстких, стоматологических и гибких деталей. Наиболее распространённые материалы для настольной 3D-печати — поликарбонат (PC), акрилонитрилбутадиенстирол (ABS) и эластомерный полиуретан (EPU). На рынке также много более дешёвых материалов стоимостью около 15 евро за 500 мл.
Разрешение: Настольные 3D-принтеры обычно обеспечивают неплохое для своей ценовой категории разрешение с толщиной слоя около 25–200 микрон. Однако после длительного использования оно иногда ухудшается.
Вес: Настольные SLA-принтеры на основе смолы весят менее 10 кг и очень удобны для переноски.
Материалы для 3D-печати
Материал для 3D-печати, способный выдерживать температуру и давление на форму в процессе литья под давлением. К основным из них относятся следующие:
Смола Rigid 10K - это сверхпрочный материал с высокой степенью стеклонаполнения, который может работать с более широким диапазоном геометрий и процессов литья под давлением. Он имеет HDT 218°C @ 0,45 МПа и модуль растяжения 10 000 МПа, что означает, что он прочный, сверхтвердый и может выдерживать высокие температуры.
Высокотемпературная смола имеет температуру теплового деформирования 238 °C при давлении 0,45 МПа и хорошо подходит для литья под давлением. Она хрупкая, но рекомендуется для материалов с высокой температурой формования и сокращенным временем охлаждения.
Смола Grey Pro Resin обладает более низкой теплопроводностью, чем High Temp Resin или Rigid Resin, что означает, что она дольше остывает, но она более мягкая и может выдержать сотни циклов износа.
Настольные машины для литья под давлением.
Настольное литье под давлением - это механический процесс, который обычно используется в различных производственных циклах для придания постоянной формы различным материалам, в том числе пластмассам. На этой странице вы узнаете о том, что такое литье под давлением, где обычно используется литье под давлением, о производстве пластиковых деталей и предметов, об изготовлении пресс-форм и точном литье пластиковых материалов.
Существует множество различных типов термопластавтоматов, используемых производителями. В основном используются гидравлические, электрические и гибридные (комбинация электрических и гидравлических) машины, но настольные термопластавтоматы, как правило, работают от электричества.
Настольные машины для литья под давлением предназначены для подачи расплавленного материала (обычно пластика или металла) в форму, которая включает в себя полость для выталкивания материала и приспособление для формовки и фиксации детали в конечной форме. В одной машине пресс-формы могут быть одногнездными или многогнездными, что означает, что за один процесс можно изготовить только одно или несколько изделий.
Кроме того, многогнездные пресс-формы могут включать идентичные или уникальные полости, поэтому создаваемые изделия могут быть как идентичными, так и индивидуальными. Каждая пресс-форма рассчитана на изготовление более миллиона деталей в течение всего срока службы, поэтому они должны быть прочными и иметь низкие допуски.
Полезность настольного термопластавтомата зависит от сценария применения и потребностей пользователя. Для домашних мастеров и небольших студий он может стать дешёвым, быстрым и простым способом изготовления сложных деталей и моделей.
Пошаговое литье под давлением
Проектирование пресс-формы в САПР
Во-первых, выберите свой любимый программный инструмент CAD для проектирования вставки в пресс-форму. Вы можете спроектировать собственную вставку пресс-формы, используя чертеж полости основного каркаса пресс-формы.
Перенесите две половинки сердечника и 3D-дизайн, который вы хотите сделать, в инструмент CAD.
В Blender отгородите одну половину формы, используя значок глаза в проводнике сцены. После того как вы настроите рабочее пространство так, как вам нравится, установите для обеих половин формы тип рисования “проволока” в меню Object.
Теперь вы можете установить пресс-форму. Во время процесса впрыска убедитесь, что объект полностью пересекает входное отверстие расплавленного пластика. Чтобы облегчить эту задачу, используйте ортографический режим, переключаясь между перспективным и ортографическим видами.
Спрячьте текущий стержень формы, затем снимите с него другую сторону. Повторите этот процесс, убедившись, что объект полностью пересекает входную часть другой половины стержня. После того как объекты выстроены, вы можете использовать функцию Boolean Difference в Blender, чтобы вычесть площадь двух пересекающихся объектов.
Выделите переднюю половину объекта, затем выберите опцию boolean в меню модификаторов. Выберите объект, который вырезаете, и убедитесь, что выбрана операция “Разница”. Примените оператор и сделайте то же самое для другой стороны.
Теперь ваша форма готова к печати. Экспортируйте каждую половину, обязательно установив флажок “Только выделение” в экспортере Blender.
Формы для 3D-печати
Для 3D-печати пресс-форм необходимо выбрать материал, который выдержит температуру и давление во время процесса литья под давлением.
В процессе изготовления пресс-формы алюминиевая рама соединяется со стальными формами, а половинки формы обрабатываются с помощью сверлильного пресса для эффективного удаления пузырьков воздуха в жидкой смоле.
Основываясь на собственных испытаниях и исследованиях клиентов, мы составили список самых популярных смол для 3D-печати.
Светоотверждаемые смолы: Светоотверждаемые смолы — один из самых популярных видов смол для 3D-печати. Они быстро затвердевают под воздействием ультрафиолетового света. Такая смола быстро полимеризуется и позволяет получать высокую детализацию. Светоотверждаемые смолы подходят для изготовления детализированных моделей, произведений искусства и высококачественных деталей машин.
Композитные смолы: Композитные смолы получают путём смешивания двух или более смоляных материалов. Меняя их пропорции, можно регулировать прочность и твёрдость смолы и изготавливать как мягкие, так и твёрдые изделия. Композитные смолы также обладают хорошей химической и термической стойкостью.
Силиконовые смолы: Силиконовые смолы — это высокоэффективный материал с высокой прочностью и твёрдостью, устойчивостью при высоких температурах и превосходными механическими свойствами. Такая смола также отличается хорошей атмосферостойкостью и герметичностью, поэтому её часто применяют для изготовления высококлассных автомобильных и аэрокосмических деталей.
Термопластичная смола: Термопластичная смола — это полимерный материал, который способен пластически деформироваться при высокой температуре. Он хорошо выдерживает нагрев и коррозию и поддаётся обработке.
Фоточувствительная смола - это материал, который используется для изготовления вещей на 3D-принтере, где для затвердевания смолы используется свет. Это жидкость, которая превращается в твердое вещество, когда на нее попадает свет. Она состоит из множества различных химических веществ, но основными из них являются полимеры, фотоинициаторы и разбавители.
Существует 9 различных видов светочувствительной смолы, которые можно использовать в 3D-принтере: общая смола, твердая смола, смола для литья по выплавляемым моделям, гибкая смола, эластичная смола, высокотемпературная смола, биосовместимая смола, керамическая смола и смола для дневного света.
Настройка печати в PreForm, программе подготовки к печати для 3D-принтеров Formlabs, занимает всего несколько секунд. Если для печати вашей формы требуется опорная конструкция, обязательно расположите половину формы в PreForm так, чтобы полость была обращена вверх. Это облегчит постобработку и позволит получить высококачественную поверхность отформованной детали.
В зависимости от геометрии и размера можно печатать сразу несколько форм на платформе для сборки, чтобы сделать печать более эффективной.
Пластиковые детали, изготовленные методом литья под давлением
Теперь, когда вы разработали и 3D-печатаете пресс-форму, вы можете отливать детали под давлением на настольной машине для литья пластмасс под давлением.
У вас есть множество материалов для литья под давлением. Вот некоторые из наиболее распространенных материалов для литья под давлением.
Акрил; Акрил, также известный как полиметилметакрилат, — это лёгкий термопластичный материал с хорошей механической прочностью, прозрачный и бесцветный. Он не отличается пластичностью, но хорошо сопротивляется сколам.
ABS; ABS — один из наиболее известных материалов для литья под давлением. Он обладает хорошей прочностью и вязкостью, ударостойкостью и химической стойкостью к кислотам, щелочам и маслам. Материал полностью непрозрачен и может отливаться в самых разных цветах. Главное преимущество — очень низкая цена по сравнению с другими материалами для литья под давлением из этого списка.
Нейлон; Нейлон — отличный материал: он прочный, выдерживает нагрев и обладает хорошими антифрикционными и износостойкими свойствами. Он может иметь природное происхождение или производиться синтетически. Синтетический нейлон отлично подходит для литья под давлением. Кроме того, он хорошо поглощает вибрации, поэтому пригоден для изготовления шумоподавляющих изделий.
PC; PC отличается исключительной вязкостью, стойкостью к сколам и ударам. Он прозрачен и сохраняет механические свойства и внешний вид в широком диапазоне температур, поэтому отлично работает в высокотемпературных условиях.
POM; POM прекрасно подходит для изделий, требующих высокой точности. Благодаря жёсткости он почти не меняет форму. Его скользкая и гладкая поверхность подходит для деталей с интенсивным трением. Материал также выдерживает очень низкие температуры.
PP; PP встречается повсюду, особенно в кухонных шкафах в виде пищевых контейнеров. Это один из самых распространённых пластиков, одобренных FDA для литья под давлением. Он твёрдый, термо- и химически стойкий и допускает многократную переработку. Благодаря этим качествам с ним легко работать.
PS; PS — один из немногих хрупких материалов для литья под давлением. Он особенно лёгок, устойчив к влаге и химическим реакциям и хорошо подходит для домашнего литья пластмасс под давлением, поскольку при охлаждении в форме даёт равномерную усадку.
PE; PE делится на три основные категории с различной плотностью: полиэтилен высокой плотности (HDPE), полиэтилен низкой плотности (LDPE) и полиэтилентерефталат (PET). Как правило, марки PE пластичны, обладают хорошей ударной прочностью и сопротивлением ползучести, то есть способны долго выдерживать механические нагрузки без деформации. Кроме того, они устойчивы к химическим реакциям.
TPE; TPE отличается от других материалов для литья под давлением тем, что представляет собой смесь пластика и резины. Он сочетает преимущества обоих материалов: эластичен, сильно растягивается, прочен и пригоден для переработки. При этом он дешевле большинства резиновых аналогов.
TPU; TPU — ещё одна резинопластиковая смесь с ценными свойствами полиуретанового компонента. Она очень твёрдая и обладает высокой прочностью на сжатие, стойкостью к истиранию и химическим веществам. Эти свойства мало меняются даже при экстремальных температурах.
Прежде чем сделать выбор, подумайте, для чего вам нужна эта вещь и что может сделать станок. Затем просто следуйте инструкциям станка, чтобы сделать свою деталь.
В зависимости от того, что вы впрыскиваете, прилипание детали к форме может привести к ее разрушению, когда вы пытаетесь извлечь деталь, особенно в случае гибких материалов, таких как TPU или TPE. Использование разделителя формы - отличный способ помочь отделить деталь от формы. Силиконовые разделители форм работают с Formlabs Grey Pro Resin, High Temp Resin и Rigid 10K Resin.
Советы дизайнерам, которые пытаются самостоятельно заняться литьем под давлением
Разрабатывая форму, подумайте, можно ли ее напечатать и можно ли отлить.
Конкретный способ самостоятельного литья под давлением зависит от конструкции и требуемого объёма, но эти советы помогут повысить вероятность успеха. Чтобы линии печати были менее заметны на готовой детали, печатайте пластиковую форму с меньшей высотой слоя — 50 или 25 микрон вместо стандартных 100. Учтите, что это увеличит время печати.
Добавление 2-5 градусов осадки к поверхностям, перпендикулярным направлению вытягивания, облегчит извлечение детали и поможет уберечь форму от повреждений. Вы можете отшлифовать расколотые плоскости мелкой наждачной бумагой, чтобы избавиться от вспышек. Чтобы быстрее охладить деталь и предотвратить ее коробление, можно использовать водяную баню. Тисненые и гравированные детали должны находиться на расстоянии не менее 1 мм от поверхности.
Если вы проектируете алюминиевую раму, добавьте .125 мм дополнительной толщины к задней части формы, чтобы создать компрессию и обеспечить полную герметичность.
Заключение
Люди часто говорят о 3D-печати и литье под давлением как о смертельных врагах, но это не всегда бинарный выбор. Прототипирование и малосерийное производство, будь то 3D-печать непосредственно на детали или литье под давлением с использованием 3D-печатной формы, могут стать отличным способом помочь компаниям выйти на рынок быстрее, экономичнее и с меньшим риском.
Нужно коммерческое предложение для вашего проекта литья под давлением?Получите конкурентную цену, рекомендации DFM и график производства от инженерной команды ZetarMold.
Запросить бесплатное предложение → Полный обзор см. в нашем полном руководстве по литью под давлением.
