Введение: 3D-печать - это, конечно, здорово, но в ближайшее время она не заменит традиционное литье под давлением. Обе технологии имеют свои плюсы и минусы и могут превосходить друг друга в разных областях.

3D-печать хороша для небольших тиражей и создания прототипов, но процесс литья под давлением Эта статья о том, почему 3D-печать не заменит литье под давлением.

Что такое 3D-печать?

3D-печать - это аддитивное производство, что означает, что исходный материал наращивается слой за слоем. 3D-печать создает трехмерные объекты, считывая виртуальный компьютерный дизайн и воспроизводя формовку с помощью материалов, нитей или порошков.

Что такое литье под давлением?

Литье под давлением - это способ изготовления изделий из пластика. При этом пластиковый материал нагревается до расплавления. Затем расплавленный пластик под высоким давлением заливается в форму. После того как пластик остынет, форму открывают и извлекают деталь.

Это быстрый процесс, который используется для изготовления большого количества одинаковых изделий - от высокоточных инженерных компонентов до одноразовых потребительских товаров. В процессе литья под давлением выбор правильных материалов для пресс-форм имеет решающее значение для долговечности и эффективности производства стальных пресс-форм.

Какова сравнительная стоимость литья под давлением и 3D-печати?

Общая стоимость любого производственного проекта имеет большое значение, поскольку от нее зависит, будет ли ваш продукт успешным. Общая стоимость зависит от нескольких различных факторов, таких как стоимость установки, стоимость инструмента и стоимость рабочей силы.

Вот различия между стоимостью литья под давлением и 3D-печати, а также разбивка каждой из них.

Первоначальные затраты на установку

Первоначальная стоимость литья под давлением выше из-за более дорогого оборудования, проектирования и производства пресс-форм. Например, даже пресс-форма небольшого размера (10 x 10 см) может стоить от $5000 до $10 000. Однако такая пресс-форма может использоваться в течение длительного времени.

Но 3D-печать требует затрат только на принтер и материалы, необходимые для начала проекта. Кроме того, она не занимает много места: принтеры бывают разных размеров, от небольших настольных до крупных промышленных.

Расходы на обработку

Как я уже говорил, стоимость пресс-форм для литья под давлением первоначально значительно увеличивает общую стоимость формы, но по мере изготовления большего количества деталей стоимость снижается. При 3D-печати стоимость пресс-формы также снижается.

Кроме того, стоимость литьё под давлением включает в себя такие вещи, как блоки управления, системы удаления деталей и другие мелочи, которые увеличивают стоимость пресс-формы.

Материальные затраты

Во-первых, производители часто покупают материалы оптом для проектов литья под давлением, потому что это, как правило, выгодно при больших объемах. Таким образом, это экономит деньги. Кроме того, литье может работать с относительно низкосортными материалами без ущерба для характеристик изделия.

Но при SLS вы заполняете камеру порошком. Порошок можно использовать повторно, но это не так эффективно и дороже. Кроме того, для некоторых применений требуются материалы с особыми свойствами (например, высокой прочностью, гибкостью или термостойкостью), чтобы добиться нужных характеристик. Такие материалы стоят дороже, чем стандартные пластмассы, используемые при литье под давлением.

Расходы на оплату труда

Наконец, затраты на оплату труда различаются между 3D-печатью и литьем под давлением, поскольку они влияют на общую эффективность затрат. Высокая степень автоматизации 3D-печати позволяет снизить трудозатраты при изготовлении небольших партий, сложных или индивидуальных деталей. Вмешательство человека требуется только для настройки, контроля и последующей обработки.

Литье под давлением также является автоматизированным передовым производственным процессом, но сложность конструкции и обслуживания пресс-формы приводит к более высоким трудозатратам, чем 3D-печать.

Каковы основные различия между литьем под давлением и 3D-печатью?

Объем

В литье под давлением большое значение имеют пресс-формы. Вам придется разрабатывать и изготавливать пресс-формы. Это делает литье под давлением не слишком удобным для создания прототипов и мелкосерийного производства. С другой стороны, в 3D-печати нет таких хлопот с инструментами. Как только у вас есть дизайн для 3D-печати и нить, машина может воплотить его в жизнь без лишних хлопот.

Таким образом, 3D-печать отлично подходит для создания прототипов с многотысячными тиражами, если другие технологии не могут обеспечить необходимую вам сложность. Еще одна интересная вещь - 3D-печатные формы для литья под давлением популярны для литья пластмасс. Но литье под давлением очень дешево для средних и больших тиражей. Как только вы изготовите форму, вы сможете выполнять миллионы циклов.

Сложность дизайна и персонализация

3D-печать - король, когда речь идет о сложности, особенно если сравнивать литье под давлением и 3D-печать. Она может выполнять острые углы, подрезы и другие сложные элементы. Литье под давлением, с другой стороны, имеет некоторые ограничения для сложных геометрических форм, таких как прямые углы, поток материала под острыми углами и т. д.

Кроме того, если вы изготавливаете до тысячи деталей, то по этим же причинам 3D-печать лучше подходит для изготовления деталей и изделий на заказ.

Размер детали

Во-первых, литье под давлением позволяет изготавливать изделия самых разных размеров - от небольших электронных корпусов до крупных автомобильных бамперов. Но для этого необходимо использовать соответствующее оборудование для литья под давлением и оснастку (пресс-формы). Например, большие термопластавтоматы могут отливать детали длиной до 1,5 метра и более.

Как правило, 3D-принтеры лучше подходят для изготовления небольших компонентов и изделий. Однако последние инновации расширили возможности 3D-печати изделий и деталей (300 мм x 300 мм x 400 мм и более).

Допуски на детали

3D-печать имеет более жесткие допуски, чем литье под давлением. Для литых под давлением пластиковых деталей они составляют от ±0,05 мм до ±0,50 мм. С другой стороны, допуски для печатных деталей размером 0,127D могут достигать ±3 мм.

Кроме того, допуски зависят от типа материала, технологии, оснастки, оборудования и опыта производства.

Время выполнения заказа

Изготовление пресс-формы для литья под давлением - это точный и трудоемкий процесс, который может занять от нескольких недель до нескольких месяцев. Чтобы сделать этот процесс менее трудоемким, можно использовать 3D-печать и другие типы пресс-форм для литья под давлением. После того как пресс-форма готова, литье под давлением становится очень эффективным и сокращает время выполнения заказа.

С другой стороны, 3D-печать позволяет ускорить процесс производства. Это связано с тем, что вам не нужна оснастка, например пресс-формы, и время первоначальной установки гораздо меньше.

Прочность

Разница в прочности между 3D-печатными и литыми под давлением деталями сводится к способу их изготовления. Во-первых, насколько прочны 3D-печатные детали? 3D-печатные детали изготавливаются путем наращивания слоев, что делает их более слабыми и менее жесткими в боковом направлении силы.

С другой стороны, литые детали изготавливаются за одну заливку. Это делает их более прочными. Тепло и давление в процессе литья пластмассы избавляют от пузырьков воздуха и обеспечивают полное расплавление материала.

Таким образом, литье под давлением позволяет получить более прочную и жесткую деталь, чем 3D-печать. Единственное, о чем вам нужно подумать, - это материал, потому что конечная прочность также зависит от того, какое сырье вы используете.

Отделка поверхности

Теперь давайте сравним, как выглядят детали. Когда расплавленный материал под действием давления и тепла вдавливается в форму, его поверхность становится гладкой, когда он остывает и затвердевает. Но это также зависит от того, насколько гладкими являются стенки формы.

С другой стороны, 3D-печатные объекты могут иметь некоторые видимые линии слоя материала. Шероховатость (Ra) 3D-печатных пластиковых изделий обычно составляет от 1,6 до 25 мкм. С другой стороны, для формованных деталей она составляет 0,1-0,2 мкм.

Материальные отходы

При литье под давлением случаются отходы материалов. Это происходит на затворах и бегунках, на шпулях и флэш-панелях. Но их можно вернуть в следующем цикле.

С другой стороны, 3D-печать очень эффективна с точки зрения расхода материалов. Она не расходует ни одного материала (за исключением некоторых случаев, когда речь идет о структурных опорах).

Каковы преимущества и недостатки литья под давлением?

Каковы преимущества литья под давлением?

Оно отличается высокой производительностью и низкими удельными затратами, особенно при массовом производстве. Литье под давлением обеспечивает точность изготовления деталей от партии к партии. Вы можете изготавливать пресс-формы со сложными элементами и вырезами. Вы можете использовать его для изготовления самых разных вещей, от дверных ручек для автомобилей до медицинских шприцев.

Он сохраняет исходные механические свойства материала или улучшает их. Вышедшие из пресс-формы детали выглядят великолепно, поэтому вам не придется много с ними возиться.

Каковы недостатки литья под давлением?

Первый недостаток - большие первоначальные инвестиции в литьевое оборудование и пресс-формы для литья под давлением. Сложные геометрии деталей ограничены из-за конструктивных ограничений, таких как углы осадки и расход материала. Стоимость единицы продукции слишком высока для небольших партий. Пластиковые отходы вызывают вопросы устойчивости и экологические проблемы.

Каковы плюсы и минусы 3D-печати?

Каковы преимущества 3D-печати?

Первоначальные инвестиции в оборудование и оснастку невелики, что делает его экономически эффективным для мелкосерийного производства. Он может создавать более сложные формы, чем литьё под давлениемВнесение изменений в конструкцию осуществляется быстро.

3D-принтеры могут быстро создавать прототипы для итерации дизайна и разработки продукта. С помощью 3D-печати можно создавать детали с высокой степенью индивидуальности. Будучи аддитивным процессом, она производит меньше отходов, чем субтрактивные технологии.

Каковы недостатки 3D-печати?

3D-печать для массового производства обычно медленнее, чем литье под давлением. Однако она может быть эффективной, если сложность конструкции несовместима с литьем. Размер деталей ограничен размером станины и возможностями принтера. На напечатанных поверхностях часто появляются линии слоев. Поэтому для получения гладкой поверхности могут потребоваться дополнительные процессы отделки.

Как выбрать: Литье под давлением или 3D-печать?

Когда речь идет о выборе между литьем под давлением и 3D-печатью для производства, необходимо учитывать несколько ключевых факторов.

Часть Партия

Количество деталей, которые вам нужны, является важным фактором при выборе технологии. Литье под давлением отлично подходит для изготовления большого количества деталей (1000+ деталей за серию). Если вам нужно всего несколько деталей (менее 10), 3D-печать дешевле и проще.

Если вы используете простые процессы 3D-печати, такие как FDM или SLS, дешевые пластики, такие как ABS, PC, нейлон, и делаете одну деталь или несколько деталей (одинаковых и не одинаковых), то 3D-печать - это определенно то, что вам нужно. MJF также является хорошим вариантом для изготовления среднего количества деталей (10-1000) и очень распространен.

В заключение хочу сказать, что если вы делаете много деталей, литьё под давлением это то, что нужно. Если вы делаете несколько деталей, то 3D-печать - это то, что вам нужно.

Сложность конструкции

Чтобы изготовить деталь методом литья под давлением, сначала нужно сделать пресс-форму. Вы не делаете пресс-форму для детали, вы делаете пресс-форму для дизайна детали. Разработать CAD-модель для литья под давлением не так-то просто, потому что необходимо продумать множество моментов.

Например, если в конструкции детали есть прямые углы, ее трудно будет извлечь из формы. Если у вас есть деликатные участки, с ними нужно быть очень осторожным. Но если вы хотите сделать что-то сложное, то 3D-печать - это то, что вам нужно. Неважно, насколько сложна конструкция, 3D-печать может сделать это с минимальными усилиями.

В заключение убедитесь, что ваш дизайн может быть изготовлен методом литья под давлением. Если нет, измените ее. Если может, подумайте о 3D-печати.

Время итерации

Литье под давлением занимает много времени, потому что нужно проанализировать дизайн и создать идеальную форму для него (10-20 дней). 3D-печать занимает гораздо меньше времени, чем литье под давлением. В компании Xometry вы можете получить 3D-печатные детали всего за 3 дня.

В заключение хочу сказать, что если вам нужна деталь прямо сейчас, используйте 3D-печать.

Настройка

После создания пресс-формы для литья под давлением вносить в нее изменения дорого и долго. Литье под давлением не подходит для изготовления деталей на заказ или внесения изменений в существующий дизайн. То, что вы получаете из пресс-формы, - это конечная деталь, и изменить ее очень сложно.

С другой стороны, 3D-печать отлично подходит для изготовления деталей на заказ. Все, что вам нужно, - это измененный или настроенный файл CAD. Поэтому она отлично подходит для создания прототипов и тестирования деталей.

В заключение хочу сказать, что если вы хотите создать прототип или изготовить что-то на заказ, вам стоит воспользоваться 3D-печатью.

Прочность материала

Детали, изготовленные методом литья под давлением, получаются цельными, что делает их более прочными, поскольку в них нет швов и слабых мест. 3D-печатные детали изготавливаются слой за слоем, что делает их слабее. 3D-печатные детали имеют видимые линии и структурные дефекты, которые обычно не видны на деталях, изготовленных методом литья под давлением.

В заключение хочу сказать, что если вам нужно что-то прочное, выбирайте литье пластмассы под давлением.

Отделка поверхности

Даже если напечатанные на 3D-принтере слои маленькие и расположены близко друг к другу, их все равно можно увидеть. Это означает, что поверхность готового объекта будет неровной, независимо от того, насколько детально проработаны слои. Это проблема, если вы хотите создавать вещи, которые трутся о другие вещи, например, детали машин, которые соприкасаются и двигаются. Придется сглаживать поверхность после печати, а это дополнительная работа.

В отличие от этого, когда вы впрыскиваете пластик в форму, он поступает в нее в виде единого слоя с гладкой поверхностью. Вам не нужно беспокоиться о линиях и слоях пресс-формы. Кроме того, детали, изготовленные методом литья под давлением, можно разгладить после изготовления.

Вывод: Если вы хотите получить красивую поверхность, используйте литье под давлением.

Материальные потери

Литье под давлением эффективно, потому что оно использует только тот материал, который необходим для каждой конструкции. Это делает его отличным способом массового производства объектов, не беспокоясь об отходах. С другой стороны, некоторые технологии 3D-печати теряют материал при создании опорных конструкций, и даже если порошок материала можно использовать повторно, его можно использовать всего несколько раз, прежде чем он перестанет работать.

Вывод: 3D-печать не производит много отходов, например, опорных конструкций, которые приходится удалять в случае неудачных отпечатков на этапе постпроизводства, но когда она используется для изготовления разовых или небольших партий, отходы не так уж велики, в то время как для больших партий они огромны. Так что если у вас большая партия, возможно, вам стоит подумать о литье под давлением, потому что вам не придется беспокоиться об отходах материала.

Заключение

Оба процесса хороши для производства пластика, но они хороши для разных вещей. Литье под давлением подходит для изготовления большого количества сложных деталей от мелких до крупных. 3D-печать хороша для изготовления нескольких сложных деталей. Таким образом, 3D-печать не заменит традиционное производство литья под давлением.