Каковы преимущества 3D-печати пресс-форм для мелкосерийного литья под давлением?

Введение: Литье под давлением встречается повсюду. Фактически, сегодня этим методом производится большинство пластиковых изделий в мире. Хотя он прекрасно подходит для массового производства, традиционные металлические пресс-формы, изготовленные на станках с ЧПУ, дороги, а их изготовление для малосерийного производства занимает много времени.

Для прототипирования и мелкосерийного производства (около 10-1000 деталей) 3D-печатные пресс-формы - это экономия времени и средств. Они также позволяют использовать более гибкие методы производства, поэтому инженеры и дизайнеры могут тестировать конструкции пресс-форм, легко вносить изменения и повторять дизайн быстрее и намного дешевле, чем при традиционной обработке на станках с ЧПУ.

Вот подробное объяснение преимуществ 3D-печати мелкосерийных литьевых форм с пяти точек зрения: что такое 3D-печать, недостатки 3D-печати, преимущества 3D-печати, типичные примеры мелкосерийной 3D-печати и проблемы 3D-печати.

Что такое 3D-печать?

3D-печать - это метод аддитивного производства, при котором объекты создаются непосредственно из данных 3D CAD слой за слоем путем добавления определенного количества материала. Основной процесс литья - от CAD-модели к накопительному литью и, наконец, к изделию. Весь процесс производства будет проходить через трехмерное, двухмерное и трехмерное преобразование.

Каковы преимущества 3D-печати в мелкосерийном производстве?

Технология 3D-печати — процесс самостоятельных инноваций в отрасли. Со временем её ценность будет проявляться всё сильнее, а пространство для развития рынка велико. Она неизбежно станет одним из многочисленных прорывов, определяющих будущее производства, и заслуживает внимания каждого специалиста по литью под давлением.

Наша страна производит около 20% пластиковых изделий в мире. Пресс-формы необходимы для массового производства пластмассовых изделий. Однако традиционная разработка пресс-форм требует времени и инвестиций, прежде чем будет получена достаточная проверка пробного производства и реакция рынка. Это противоречит гибким и быстрым рыночным ориентирам, которые пропагандирует современное гибкое производство.

С тех пор как технология 3D-печати стала широко применяться в промышленности, она достигла зрелости в ходе непрерывных исследований при использовании в пробном производстве пресс-форм. Она имеет множество сравнительных преимуществ при мелкосерийном производстве:

Удовлетворение любых сложных геометрических форм

Пока есть цифровая 3D-модель, включая любые чертежи CAD, такие как CATIA, UG, CREO и т.д., после преобразования в STL-файлы, технология 3D-печати очень удобна для высокоточной печати моделей, исключая процесс изготовления инструментов и приспособлений, и непосредственно обрабатывая продукт, решая проблему. Она также экономит материалы и сокращает время, что трудно решить в процессе производства. Согласно профессиональной статистике, стоимость разработки нового продукта снижается до 1/3-1/5 от традиционных методов.

Используйте 3D-принтер для распечатки компонентов пресс-формы, разработанных с помощью программного обеспечения CAD, и дальнейшей проверки рациональности конструкции путем фактической сборки, что позволяет легко обсуждать и корректировать точность, процесс и срок службы пресс-формы.

Гораздо быстрее и дешевле, чем традиционное производство металлических пресс-форм; можно одновременно печатать несколько версий пресс-форм; более широкие возможности применения, подходит для аутсорсинговых производителей; внутреннее решение для предотвращения утечки данных и защиты прав интеллектуальной собственности; литье под давлением Детали имеют такое же качество.

На самом деле, в некоторых случаях металлические 3D-печатные формы могут быть дороже и занимать больше времени, чем традиционные металлические формы. Дело не в том, что производство пресс-форм выгоднее, а в том, что экономичнее производить весь продукт с помощью 3D-печатных форм.

Одним словом, 3D-печать пластиковых форм с помощью пластикового (или полимерного) 3D-принтера в сочетании с прочными и термостойкими материалами позволяет компаниям изготавливать собственные литьевые формы своими силами или найти поставщика услуг для их быстрого заказа.

3D-печатные пластиковые формы могут использоваться для изготовления небольших количеств деталей (100 или 10 00, в зависимости от материала) и стоят на 90% меньше, чем металлические формы. Если бюджет ограничен, а сроки изготовления невелики, то пластиковая 3D-печать в небольших объемах является предпочтительным методом изготовления пресс-форм.

Значительная экономия времени изготовления изделий и пробных партий пресс-форм

Для небольших пресс-форм стоимость и цикл производства не так просты, чтобы удовлетворить клиентов. Для некоторых потребительских электронных продуктов цикл запуска серьезно влияет на прибыль. Использование 3D-печати для создания пресс-форм чрезвычайно экономично. Время производства зависит только от размера и сложности объекта. 3D-принтер может изготовить деталь или силиконовую форму для проверки изделия за 2-24 часа, что, безусловно, является преимуществом по сравнению с литьем под давлением и штамповкой форм.

3D-печать особенно подходит для проверки внешнего вида и сборки. Если ранний дизайн вас не устраивает, достаточно скорректировать STL-файл и повторить 3D-печать, что позволяет ускорить производство модели и ускорить итерацию дизайна. Кроме того, использование 3D-печати для производства небольших партий новых продуктов для изучения рынка и 3D-печати для замены некоторых деталей также может сэкономить затраты на разработку пресс-форм.

То же качество, что у механически обработанных пресс-форм; возможность создавать конформные каналы охлаждения; меньший расход сырья и более высокая скорость по сравнению с механической обработкой; возможность одновременно печатать несколько версий формы; более широкие варианты применения, подходящие для внешних производителей; предотвращение утечки данных благодаря внутреннему решению для защиты интеллектуальной собственности; детали, изготовленные литьём под давлением, имеют такое же качество.

По сравнению с традиционными формами для обработки, преимущества форм для 3D-печати заключаются в скорости, экономии средств и материалов, а также в более гибком дизайне. Если взять в качестве примера металлические формы для 3D-печати, то в прошлом их использовали, возможно, только средние и крупные предприятия, а сейчас ими пользуются и малые и средние заводы по производству пресс-форм. Это лишь вопрос времени, когда технология станет популярной.

Кратко говоря, 3D-печать, также известная как аддитивное производство, помогает этим компаниям быстрее и дешевле изготавливать более качественные формы и оснастку для литья под давлением, чем традиционные процессы. Можно сказать, что формы, изготовленные методом 3D-печати, меняют правила игры в производстве пресс-форм.

Обеспечивает высочайшие стандарты качества

Например, если конечный продукт - силиконовое изделие и используется 3D-печатная форма, силикон не будет мешать пластиковой форме или вызывать химическую реакцию. Единственное, на что следует обратить внимание, - это температура плавления пластика. Некоторые материалы даже термостойкие, что делает их идеальными для 3D-печатных форм, а силиконовые детали могут иметь очень гладкую поверхность и множество деталей. 3D-печатные формы также прочны и могут быть легко использованы несколько раз, что делает их отличным решением для улучшения производственного процесса.

Литье - популярный метод изготовления форм, а теперь 3D-печать можно использовать для создания металлических деталей из песчаных форм. При использовании 3D-печати в этом сценарии эффект поверхности напечатанной модели будет очень тонким, а точная форма дизайна останется в песке для создания точных металлических изделий.

Например, ювелирные изделия в основном производят методом литья по выплавляемым моделям: восковые модели изготавливают с помощью 3D-печати, затем покрывают оболочкой и обжигают, получая форму с полостью. После этого в полость заливают требуемый расплав металла и получают готовое изделие. Типичные примеры 3D-печати мелкосерийных пресс-форм для литья под давлением.

Zetar Mold: Компания по литью под давлением, расположенная в Шанхае, Китай, предоставляющая услуги по быстрому открытию пресс-форм и мелкосерийному литью под давлением. В последние несколько лет наблюдается всплеск спроса на традиционно малосерийное производство. Сегодня Zetar Mold использует материал из смолы xPEEK147 на 3D-принтере Nexa3D NXE 400 для производства вставок для пресс-форм, которые затем собираются с компонентами традиционных металлических пресс-форм.

Полный комплект пресс-форм можно изготовить за 12 часов, из которых 8 часов уходит на 3D-печать и 4 часа - на постобработку или отверждение. Время разработки прототипа пресс-формы сократилось с 4 недель до 48 часов.

Кроме того, стоимость каждого комплекта пресс-формы может быть снижена с $10 000 до $350. Эти гибридные пресс-формы могут производить более 1 000 бутылок без сбоев при экономии до 96% по сравнению с традиционными металлическими пресс-формами. При традиционном литье под давлением самые большие затраты приходятся на изготовление пресс-формы. Только при массовом производстве и продаже продукции можно окупить затраты на изготовление пресс-формы.

Если у продукта короткий жизненный цикл или низкий спрос, инвестирование в инструменты для механической обработки может не иметь финансового смысла. В этом случае лучшим выбором может стать изготовление пресс-форм с помощью 3D-печати. В рамках контроля над расходами производители могут расширить ассортимент продукции до индивидуального или мелкосерийного производства, которое ранее было экономически нецелесообразным.

Поэтому изготовление форм с помощью 3D-печати может оказаться лучшим вариантом. Гибкость дизайна технологии 3D-печати позволяет внедрять инновации и создавать индивидуальные модели, которые ранее были труднодостижимы. С ее помощью можно тестировать сложные прототипы, не прибегая к традиционным пресс-формам. Риски дорогостоящего ремонта

Быстро развивающаяся и высококонкурентная индустрия литья под давлением оценивается в сотни миллиардов долларов, поэтому производители ищут более эффективные и дешевые способы опередить время.

Каковы недостатки 3D-печати?

Пластиковые пресс-формы обычно обладают более низкой теплопроводностью, чем металлические, поэтому литьевые детали охлаждаются дольше; они быстрее изнашиваются; для достижения требуемой точности им все еще может понадобиться последующая механическая обработка; кроме того, размеры таких форм ограничены.

Может занимать больше времени и стоить дороже, чем механическая обработка; требует больше времени на предварительное проектирование и требует более высокой квалификации; для соблюдения требований к точности может потребоваться обработка после обработки; размеры пресс-форм ограничены.

Каковы проблемы 3D-печати?

Рассчитайте стоимость ваших инвестиций: Производители пресс-форм часто находятся под сильным давлением со стороны заказчиков, требующих изготовления пресс-форм по самой низкой цене. Поэтому производители пресс-форм должны точно рассчитать стоимость дополнительных инвестиций и доказать ее конечному заказчику.

Интеграция с традиционными процессами производства пресс-форм: Последнее, что ограничивает применение технологии 3D-печати металлов в производстве пресс-форм, - это отсутствие решения, позволяющего легко интегрировать ее в традиционные производственные линии. Это также является ключевой проблемой для применения 3D-печати в производстве пресс-форм.

Проблемы самой технологии 3D-печати: При 3D-печати вставок для пресс-форм требуется очень стабильный процесс печати для получения деталей высокой плотности: таким образом достигается идеальное качество поверхности после последующей обработки. Это наиболее сложные аспекты самой технологии 3D-печати. требования.

Заключение

По мере развития технологии 3D-печати и снижения затрат появляется все больше случаев изготовления целых пресс-форм методом 3D-печати. Особенно это актуально для бытовой электроники, где изделия, получаемые литьем под давлением, быстро меняются, например мобильные телефоны, умные носимые устройства и т. д. 3D-печать не заменяет традиционные методы производства. Вместо этого 3D-печать дополняет производство, устраняя ограничения традиционных методов. Применение 3D-печати для пресс-форм уже относительно зрелое.

Основными преимуществами 3D-печати являются экономическая эффективность, более высокая скорость производства, гибкость и сложность дизайна, снижение рисков, материалы и устойчивость, прочность и долговечность, уменьшение количества отходов, доступность и быстрое создание прототипов. Основные области применения - медицинские приборы, автомобильные потребительские товары, аэрокосмическая промышленность, образование и научные исследования.

Технология 3D-печати представляет собой процесс самостоятельных инноваций в отрасли. По мере развития ее ценность будет проявляться все отчетливее, а рыночный потенциал остается огромным. Она неизбежно станет одним из прорывов, определяющих будущее производства, и заслуживает внимания каждого специалиста по литью под давлением.

Получите конкурентную цену, рекомендации DFM и график производства от инженерной команды ZetarMold.

Запросить бесплатное предложение → Ознакомьтесь с нашим Полным руководством по литью под давлением, чтобы получить исчерпывающий обзор.