3D-печать и литье под давлением - два популярных метода производства, каждый из которых обладает уникальными преимуществами и находит применение в различных отраслях. Понимание их различий - ключ к выбору правильного процесса для вашего продукта.

3D-печать позволяет создавать сложные, нестандартные формы слой за слоем, что делает ее идеальной для прототипов и малосерийного производства. Литье под давлением, с другой стороны, быстрее и экономичнее для крупносерийного производства, особенно когда требуется высокая точность и долговечность. Основные различия включают скорость производства, разнообразие материалов и стоимость единицы продукции. 3D-печать более гибкая для сложных конструкций, в то время как литье под давлением лучше подходит для массового производства.

В то время как 3D-печать обеспечивает гибкость и быстрое создание прототипов, литье под давлением является основным методом для крупносерийного производства и экономичности. Узнайте больше, чтобы понять, как выбор правильной технологии может оптимизировать сроки и стоимость производства.

Что такое 3D-печать?

3D-печать позволяет создавать сложные формы и детали путем послойного добавления материала. Это дает такие преимущества, как сокращение отходов, ускорение создания прототипов и возможность создавать сложные конструкции, которые не под силу традиционным методам производства. Сферы применения охватывают такие отрасли, как автомобилестроение, здравоохранение и мода.

Что означает 3D-печать?

3D-печать - это разновидность технологии быстрого прототипирования, также называемая аддитивное производство¹. Он основан на цифровых моделях и использует адгезивные материалы, такие как порошкообразный металл или пластик, для создания структур путем послойной печати.

Каковы преимущества 3D-печати?

Преимущество в стоимости производства

Производство сложных изделий не обязательно приводит к увеличению затрат. При традиционном производстве стоимость, как правило, растет вместе со сложностью изготавливаемой формы. Однако с 3D-печатью дело обстоит иначе. Стоимость изготовления остается относительно постоянной независимо от сложности создаваемой формы. Это означает, что на изготовление объекта со сложным дизайном уходит примерно столько же времени и ресурсов, сколько на создание простого квадрата.

Преимущества печати по требованию

Послойная аддитивная технология 3D-печати позволяет печатать по требованию. Компании могут использовать технологию 3D-печати для производства индивидуальных изделий по заказам клиентов. Простота производства по индивидуальным заказам с помощью 3D-принтеров может создать новую бизнес-модель для обрабатывающей промышленности.

Если необходимые объекты изготавливаются по требованию поблизости с помощью технологии 3D-печати, можно добиться доставки в нулевые сроки или свести к минимуму расходы на транспортировку на большие расстояния. Кроме того, технология 3D-печати требует только сырья определенной формы для печати по требованию. Это избавляет от необходимости хранить различные виды полуфабрикатов, как это происходит в традиционном производстве, тем самым сокращая складские запасы компании.

Каковы ограничения 3D-печати?

Ограничения по размеру

Как правило, 3D-печатные модели ограничиваются размерами мобильного телефона, что делает проблематичным производство компонентов размером с человеческое тело или здание.

Бремя расходов

Стоимость технологии 3D-печати остается непомерно высокой, особенно для широкой публики. Чтобы расширить ее доступность, необходимо снизить цены, хотя это может привести к конфликту с производственными затратами.

Вопросы интеллектуальной собственности

В последние годы все больше внимания уделяется правам интеллектуальной собственности в музыкальном, кино- и телевизионном секторах. Появление технологии 3D-печати может усугубить эту проблему, поскольку тиражирование физических объектов становится все более распространенным. Неограниченная возможность масштабного воспроизведения предметов вызывает опасения по поводу нарушения авторских прав.

Поэтому разработка законодательства и руководящих принципов, касающихся 3D-печати, имеет решающее значение для защиты прав интеллектуальной собственности. Неспособность решить эту проблему может привести к потоку несанкционированного воспроизведения, что представляет собой серьезную проблему для отрасли.

Что такое литье под давлением?

Литье под давлением подразумевает впрыск расплавленного пластика в форму под высоким давлением, где он охлаждается и застывает, приобретая нужную форму. Этот процесс быстрый, экономически эффективный и идеально подходит для крупносерийного производства сложных форм. К основным преимуществам относятся точность, эффективность использования материалов и возможность создания сложных конструкций.

Что означает литье под давлением?

Литье под давлением - это метод, используемый для производства форм для промышленных изделий, с литьё резины под давлением² и литье пластмасс под давлением являются распространенными вариантами. Литье под давлением также можно разделить на литье под давлением и литье под давлением. Процесс включает в себя впрыскивание нагретых и расплавленных пластиковых материалов в полость формы под высоким давлением, последующее охлаждение и застывание для создания изделий, полученных литьем под давлением. Этот метод преимущественно используется для массового производства.

Каковы преимущества литья под давлением?

Качество продукции стабильно

Термопластавтомат автоматически контролирует такие факторы, как температура, давление, время и т. д., обеспечивая стабильное качество и соответствие выпускаемой продукции требуемым стандартам.

Низкая стоимость производства

В качестве сырья для литья под давлением используются термопластичные частицы, которые имеют низкую цену и могут быть переработаны и использованы повторно, что снижает затраты на сырье.

Высокая точность производства

Благодаря точной настройке параметров термопластавтомата можно контролировать точность размеров и веса изделия, что позволяет производить высокоточные продукты, соответствующие требуемым спецификациям.

Каковы ограничения литья под давлением?

Формование изделий требует использования двух комплектов машин для литья под давлением и выдувное формование³ пресс-формы, а также пустотелая пресс-форма, оснащенная клапаном. Пресс-форма для литья под давлением должна выдерживать высокое давление, что делает стоимость оборудования значительной.

Инжекционный паризон работает при высоких температурах, что требует длительного периода охлаждения и формования после раздува в литьевой форме. Это удлиняет общий цикл формования изделия, влияя на эффективность производства.

Паризон для литья под давлением испытывает значительные внутренние напряжения и подвержен неравномерному охлаждению во время преобразования формы. При изготовлении изделий сложной формы и больших размеров могут возникать трещины под напряжением. Следовательно, формы и размеры изделий ограничены, что ограничивает их пригодность для мелкосерийного производства в таких отраслях, как косметика, товары повседневного спроса, фармацевтическая упаковка и упаковка продуктов питания.

В чем сходство и различие между 3D-печатью и литьем под давлением?

3D-печать - это аддитивный процесс, при котором материал наносится слой за слоем, что делает его идеальным для создания прототипов и мелкосерийного производства. С другой стороны, литье под давлением - это субтрактивный процесс, при котором расплавленный пластик впрыскивается в форму для быстрого и точного изготовления большого количества деталей. Ключевые отличия - скорость, экономичность при больших объемах и разнообразие материалов. 3D-печать отличается высокой степенью персонализации, в то время как литье под давлением обеспечивает лучшую согласованность и более низкую стоимость единицы продукции при массовом производстве.

В чем сходство между 3D-печатью и литьем под давлением?

Это два разных метода формования. Хотя технологические материалы могут быть одинаковыми, другого сходства между ними нет.

3D-печать и литье под давлением играют важнейшую роль в производстве изделий из пластика. Несмотря на свою значимость, эти методы обработки существенно различаются и лучше всего подходят для конкретных областей применения.

Различия между двумя методами обработки подробно описаны ниже

Методы производства

Процесс литья под давлением позволяет производить стандартизированные изделия по низкой цене и в больших масштабах, пока есть пресс-формы для литья. Поэтому для традиционного крупносерийного производства литье под давлением остается лучшим выбором и в настоящее время.

С другой стороны, 3D-принтеры способны автоматически, быстро, непосредственно и относительно точно преобразовать любую разработанную на компьютере форму в физическую модель. Благодаря уникальным характеристикам 3D-принтеров по сравнению с традиционными процессами литья под давлением, они позволяют обрабатывать сложные и нетвердые формы с большей скоростью и меньшими затратами сырья, что делает их идеальными для производства персонализированных и разнообразных продуктов.

Стоимость изготовления

Широкая доступность сырья для литья под давлением в сочетании с возможностями крупномасштабного, быстрого и стандартизированного производства позволяет снизить стоимость каждого отдельного изделия. Таким образом, с точки зрения производственных затрат (без учета стоимости пресс-форм для литья под давлением), изделия, изготовленные методом литья под давлением, значительно экономичнее тех, что производятся с помощью технологии 3D-печати.

Однако основное преимущество 3D-печати в промышленном производстве заключается в модификации прототипов. Модификация прототипа заключается лишь во внесении изменений в CAD-модель без дополнительных производственных затрат. Кроме того, поскольку для производства изделий, изготовленных с помощью 3D-печати, не требуются пресс-формы, общая стоимость их производства ниже, чем при литье под давлением.

Качество продукции

При сравнении качества производства по технологии 3D-печати и литья под давлением очевидно, что характеристики материалов для 3D-принтеров не соответствуют материалам для литья под давлением. 3D-печатные детали не обладают теми физическими свойствами, которые присущи деталям, изготовленным методом литья под давлением. Технология литья под давлением позволяет получать превосходные детали с более гладкой поверхностью и повышенной прочностью - качества, которые отсутствуют в 3D-печатных изделиях.

В результате 3D-печать в основном подходит для создания прототипов. Хотя физические свойства нейлоновой печати значительно улучшились, что делает ее пригодной для использования в различных областях, она все еще не может сравниться с качеством, достигаемым с помощью литья под давлением.

Области применения

Процесс литья под давлением позволяет серийно производить изделия одинаковой формы, что делает его хорошо подходящим для крупносерийного производства стандартизированной продукции. Продвижение и применение пластиковых изделий в таких промышленных отраслях, как авиация, аэрокосмическая промышленность, электроника, машиностроение, судостроение и автомобилестроение.

С другой стороны, 3D-печать требует только ввода трехмерного изображения через терминал управления для преобразования сырья в физические модели или даже непосредственного изготовления деталей или пресс-форм. Это значительно сокращает цикл разработки продукта. Трехмерные принтеры нашли широкое применение в мейкерских проектах, архитектурном дизайне, проектировании моделей пресс-форм и различных других областях.

Каковы этапы 3D-печати моделей?

Этапы 3D-печати моделей включают проектирование 3D-модели, подготовку ее к печати, выбор материалов и печать объекта. После печати часто требуется постобработка, например, очистка, отверждение и сборка готового изделия. Основные преимущества включают гибкость дизайна и ускоренное производство

Каковы этапы подготовки к 3D-печати моделей?

Прежде чем официально начать процесс печати, необходимо провести базовую подготовку: создать 3D-модель в формате STL, настроить 3D-принтер и подготовить материал для печатаемого объекта.

Прежде всего, обязательно конвертируйте модель в формат STL. Формат STL (стереолитография) служит стандартным форматом файлов для беспрепятственного взаимодействия между программами проектирования и принтерами.

Изначально разработанный американской компанией 3D Systems в 1988 году, он превратился в основной формат интерфейса для современного оборудования для 3D-печати. По сути, формат STL представляет собой графический файл, играющий ключевую роль в технологии производства 3D-печати. По сути, он возвысился до статуса отраслевого стандарта для производства 3D-печати.

Проверка и исправление файлов STL

В STL-файле, полученном после конвертации, могут быть ошибки. С точки зрения общей 3D-модели, эти ошибки на самом деле не являются ошибками. Они могут быть отображены в программе моделирования Zhengying\. Однако для 3D-печати эти ошибки могут быть очень проблематичными. Если принтер столкнется с проблемным файлом во время печати модели, то из-за поврежденных участков файла он выйдет из строя и прекратит печать, что приведет к неудачной печати. Поэтому после завершения работы над моделью необходимо провести тщательную проверку полигональных граней.

Программное обеспечение для нарезки 3D-печати

Если один 3D-принтер не справляется с задачей печати, необходимо установить на компьютер соответствующее программное обеспечение для нарезки 3D-моделей. С помощью этого программного обеспечения настройте параметры 3D-модели и преобразуйте ее в формат, который сможет распознать принтер. После завершения процесса нарезки отправьте модель на печать. При нарезке данные модели делятся на слои, что позволяет 3D-принтеру создавать модель слой за слоем в соответствии с данными каждого слоя.

Подготовьте 3D-принтер и материалы для печати

Разнообразие типов и моделей 3D-принтеров постоянно растет. Вы можете приобрести принтеры и расходные материалы к ним, исходя из ваших конкретных требований. В настоящее время на отечественном рынке 3D-принтеров, за исключением нескольких производителей, создающих собственные принтеры, большинство компаний создают свои бренды на основе принтеров с открытым исходным кодом.

Материал для печати.

Наиболее распространенными материалами для настольных 3D-принтеров являются PLA и ABS. Оба эти материала являются инженерными пластиками с отличной термопластичностью и часто используются для печати моделей объектов. Помимо этих двух распространенных материалов для 3D-печати, существуют также светочувствительные смолы, металлы, керамические порошки и другие материалы.

Важно отметить, что для достижения оптимальных результатов разные модели требуют определенных материалов. Поэтому материалы для печати следует выбирать исходя из потребностей печатаемых изделий и устанавливать их на принтер, чтобы обеспечить бесперебойную подачу нити.

Как печатать онлайн и на SD-карту?

В каждом принтере могут быть немного разные операции в рамках конкретного процесса печати, но общие этапы остаются схожими.

Программное обеспечение для нарезки напрямую управляет машиной во время печати.

Чтобы начать процесс, откройте программу для нарезки и выберите Добавить модель. Приступайте к генерации файлов X3G. После импорта STL-модели перейдите в раздел Настройки печати, чтобы настроить определенные параметры.

Как правило, принтер сохраняет исходные файлы данных, в первую очередь для настройки температуры платформы в зависимости от материала, выбора толщины слоя в соответствии с желаемой толщиной объекта\, определения необходимости опорных конструкций в зависимости от формы объекта\ и других фундаментальных настроек. После завершения работы экспортируйте файл в формате X3G в удобное для вас место хранения.

Использование SD-карты для печати

Вставьте файл X3G на SD-карту, а затем вы можете использовать кнопки принтера непосредственно для запуска процесса печати.

Найдите на принтере слот для карт памяти SD. Расположенный справа от кнопки, вставьте карту памяти SD лицевой стороной вперед и аккуратно вставьте ее в слот. Убедитесь, что карта памяти правильно расположена в слоте, прежде чем вдавливать ее.

Включите выключатель питания принтера.

Нажмите клавишу вниз, чтобы выбрать пункт Файлы SD-карты, и нажмите среднюю клавишу для подтверждения. На экране появится список файлов X3G, сохраненных на SD-карте.

Выберите файл, который вы хотите распечатать, с помощью клавиш со стрелками вверх и вниз, затем нажмите среднюю клавишу, чтобы подтвердить свой выбор.

Теперь машина готова к печати, и начнется предварительный нагрев нижней пластины и чернильной головки. На экране будут показаны текущие температуры нижней пластины и чернильной головки, а также ход нагрева.

После завершения процесса предварительного нагрева начнется печать. В это время на экране будет отображаться ход выполнения задания, а также температура нижней пластины и чернильной головки.

По достижении прогресса 100% на экране появится уведомление о том, что печать завершена, и система воспроизведет музыкальную подсказку. Одновременно нижняя пластина опустится в нижнее положение, чернильная головка вернется в исходное положение, и процесс печати будет завершен.

Как покончить с печатью?

После печати сопло автоматически возвращается обратно. Чтобы легче было снять напечатанную модель, сначала опустите платформу для печати, а затем аккуратно скребком соскребите модель с платформы. Если позволяет время, можно подождать, пока модель остынет, прежде чем снимать ее с платформы (обратите внимание, что некоторые 3D-принтеры имеют фиксированную вертикальную платформу, которую нельзя опускать).

Если оставшегося в стойке материала недостаточно для следующей печати или необходимо изменить цвет, следует сначала пополнить материал, а затем заменить его новым материалом в принтере.

Каковы этапы литья под давлением?

Основные этапы литья под давлением включают смыкание, впрыск, охлаждение и выталкивание. Сначала пресс-форма закрывается под давлением. Затем в полость формы впрыскивается расплавленный пластик. После охлаждения и застывания форма открывается, и деталь извлекается. Этот процесс широко используется в таких отраслях, как автомобилестроение, электроника и производство потребительских товаров.

Если материала, оставшегося на стеллаже, недостаточно для следующей печати или если необходимо изменить цвет, следует сначала пополнить материал, а затем заменить его новым материалом в принтере. Процесс литья под давлением включает в себя шесть этапов: закрытие формы - заполнение - поддержание давления - охлаждение - открытие формы - распалубка. Эти шесть этапов напрямую определяют качество литья продукта, и эти шесть этапов представляют собой полный непрерывный процесс.

Зажим пресс-формы

Машина для литья под давлением состоит из 3 частей: пресс-формы, зажима и блок впрыска⁴. Зажимное устройство удерживает форму под определенным давлением, обеспечивая постоянство выпускаемой продукции.

Стадия заполнения

Заполнение - это первый этап всего цикла литья под давлением, который начинается с момента закрытия пресс-формы и начала литья под давлением до заполнения полости пресс-формы до температуры около 95%. Теоретически, чем короче время заполнения⁵Однако в реальном производстве время формования (или скорость впрыска) ограничено многими условиями.

Стадия удержания

Функция этапа выдержки под давлением заключается в постоянном приложении давления, уплотнении расплава и увеличении плотности пластика (денсификация) для компенсации усадки пластика. В процессе выдержки под давлением противодавление высокое, поскольку полость формы заполнена пластиком.

Во время процесса поддержания давления и уплотнения шнек термопластавтомата может лишь медленно продвигаться вперед, и скорость потока пластика также относительно низкая. Поток в это время называется потоком, поддерживающим давление. Поскольку на этапе поддержания давления стенки пресс-формы охлаждаются и застывают быстрее, а вязкость расплава быстро увеличивается, сопротивление в полости пресс-формы становится очень большим.

На более поздней стадии выдержки под давлением плотность материала продолжает увеличиваться, и постепенно формируются пластиковые детали. Стадия выдержки под давлением продолжается до тех пор, пока затвор не затвердеет и не будет запечатан. В это время давление в полости на этапе выдержки под давлением достигает максимального значения.

Фаза охлаждения

В пресс-формах для литья под давлением очень важна конструкция системы охлаждения. Это связано с тем, что только при охлаждении и затвердевании до определенной жесткости можно предотвратить деформацию пластмассовых изделий под воздействием внешних сил после распалубки.

Поскольку время охлаждения составляет примерно 70% - 80% от всего цикла литья, хорошо спроектированная система охлаждения может значительно сократить время литья, повысить производительность литья под давлением и снизить затраты. Неправильно спроектированная система охлаждения удлиняет время литья и увеличивает затраты; неравномерное охлаждение приводит к короблению и деформации пластмассовых изделий.

Открытие пресс-формы

Зажимное устройство открывается, чтобы отделить пресс-форму. Часто пресс-формы используются многократно в течение всего процесса, и их обработка обходится очень дорого.

Стадия формовки

Демонтаж - это заключительный этап цикла литья под давлением. Несмотря на то, что изделие уже застыло и сформировалось, формовка все равно оказывает очень важное влияние на качество продукции. Неправильные методы формования могут привести к неравномерному усилию на изделии во время формования, изделию деформация⁶ во время выброса и другие дефекты.

Существует два основных способа формовки: формовка с выталкивающим штифтом и формовка со съемной плитой. При проектировании пресс-формы для обеспечения качества продукции необходимо выбрать подходящий способ формовки в зависимости от конструктивных особенностей изделия.

Заключение

В индустрии производства пластмасс 3D-печать и литье под давлением часто противопоставляются друг другу, и существует множество мнений, что 3D-печать - это конец литья под давлением. Основные различия между 3D-печатью и литьем под давлением заключаются в методах производства, стоимости изготовления, качестве продукции и сферах применения.