Чем отличаются 3D-печать и литьё под давлением?

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.

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?

Что означает 3D-печать?

3D-печать — технология быстрого прототипирования, также называемая аддитивным производством¹. На основе файла цифровой модели она послойно создаёт объекты из связываемых материалов, например металлического или пластикового порошка.

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 предусматривает впрыск расплавленного пластика в пресс-форму под высоким давлением, где он охлаждается и затвердевает, принимая требуемую форму. Процесс быстрый, экономичный и подходит для крупносерийного производства деталей сложной формы. Основные преимущества — точность, эффективное использование материала и возможность создавать сложные конструкции. **

Что означает литье под давлением?

Литьё под давлением — метод получения промышленных изделий; распространены литьё резины под давлением² и литьё пластмасс. Нагретый расплав пластика под высоким давлением впрыскивают в полость формы, затем охлаждают и отверждают. Метод преимущественно применяется в массовом производстве.

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?

Для формования изделия нужны два комплекта форм для литья под давлением и выдувного формования³, а также полая стержневая форма с клапаном. Форма для литья преформы должна выдерживать высокое давление, поэтому оборудование обходится дорого.

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 — аддитивный процесс, при котором материал наносится слой за слоем, поэтому она оптимальна для прототипов и мелкосерийного производства. Литье под давлением, напротив, является субтрактивным процессом: расплавленный пластик впрыскивают в пресс-форму, чтобы быстро и с высокой точностью выпускать большие партии деталей. Основные различия касаются скорости, экономичности при больших объемах и разнообразия материалов. 3D-печать лучше подходит для индивидуализации, а литье под давлением обеспечивает более стабильное качество и меньшую себестоимость единицы 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?

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?

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

Термопластавтомат состоит из трёх частей: литьевой формы, узла смыкания и узла впрыска⁴. Узел смыкания удерживает форму под заданным давлением, обеспечивая стабильность выпуска.

Стадия заполнения

Заполнение — первый этап цикла литья под давлением: от закрытия формы и начала впрыска до заполнения полости примерно на 95%. Теоретически, чем короче время заполнения⁵, тем выше эффективность формования; однако на практике длительность формования и скорость впрыска ограничиваются 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

Извлечение — завершающий этап цикла литья под давлением. Хотя изделие уже охлаждено и сформовано, способ извлечения существенно влияет на его качество. Неправильное извлечение может вызвать неравномерные нагрузки, деформацию⁶ изделия при выталкивании 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 производстве пластмасс 3D-печать и литьё под давлением часто противопоставляют друг другу; существует мнение, что 3D-печать вытеснит литьё. Основные различия касаются методов и стоимости производства, качества продукции и областей применения. Подробности см. в нашем Полном руководстве по литью под давлением.

1. Подробнее: ЧТО ТАКОЕ АДДИТИВНОЕ ПРОИЗВОДСТВО? ОПРЕДЕЛЕНИЕ, ВИДЫ И ПРОЦЕССЫ. Аддитивное производство (AM) — управляемый компьютером процесс создания трёхмерных объектов путём нанесения материала. ↩
2. Подробнее о литье резины под давлением: Невулканизированную резину впрыскивают в полость металлической формы, где она превращается в готовое изделие. ↩
3. Подробнее о выдувном формовании: Это производственный процесс получения полых пластиковых деталей. ↩
4. Подробнее о работе узла впрыска термопластавтомата: В узле впрыска шнек перемещается вперёд и впрыскивает расплавленный пластик в форму. ↩
5. Подробнее о расчёте времени заполнения термопластавтомата: Время заполнения — один из важнейших факторов литья под давлением. ↩
6. Подробнее о причинах деформации деталей из пластика, полученных литьём под давлением: К ним относятся свойства самого материала и проблемы технологического процесса. ↩

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

Запросить бесплатное предложение →