3D-печать меняет индустрию литья под давлением, позволяя ускорить и удешевить производство пресс-форм. Этот процесс позволяет быстро создавать прототипы сложных форм, сокращая сроки и затраты на производство.

3D-печать для литьевых форм обеспечивает ускоренное создание прототипов, снижение затрат и возможность изготовления сложных геометрических форм. Она широко используется в таких отраслях, как автомобилестроение, бытовая электроника и медицинское оборудование. К преимуществам относятся более быстрые сроки выполнения заказа, возможность быстрого тестирования конструкций и более низкие первоначальные инвестиции по сравнению с традиционными методами.

Хотя 3D-печать дает множество преимуществ, важно понимать ограничения и особенности использования этой технологии для изготовления пресс-форм. Узнайте, как 3D-печатные формы сравниваются с традиционными формами с точки зрения долговечности и масштабируемости производства.

Как разрабатывать детали для 3D-печати в литьевых формах?

При проектировании деталей для литьевых форм с 3D-печатью особое внимание уделяйте таким характеристикам, как углы осадки, толщина стенок и геометрия деталей, чтобы обеспечить плавное заполнение формы и легкое извлечение. Используйте гибкость 3D-печати для создания сложных геометрических форм и снижения затрат на традиционную оснастку. Важными моментами являются выбор материала и ориентация печати, чтобы избежать слабых мест.

Что такое 3D-печать?

3D-печать, также известная как технология аддитивного производства, - это метод создания трехмерных объектов на основе файлов трехмерных CAD-моделей с использованием таких материалов, как порошок, нить или лист, путем послойного производства и технологии послойного наложения слоев.

Что используется для создания деталей для 3D-печати?

Установите пресс-форму в металлическую раму и подготовьте ее к литью под давлением. Чтобы создать пресс-форму, сначала необходимо иметь 3D-модель детали, которую вы хотите изготовить. Детали проектируются с помощью программного обеспечения для автоматизированного проектирования (CAD) с соблюдением принципов литья под давлением.

Программное обеспечение CAD - это компьютерная технология, используемая для создания и редактирования графики. Оно находит применение в различных областях, включая машиностроение, архитектуру, производство мебели для дома и текстиля. Основные функции программного обеспечения CAD включают рисование на плоскости, позволяя пользователям создавать основные графические элементы, такие как линии, окружности, эллипсы, многоугольники и сплайны.

Эти программы также предлагают такие вспомогательные средства для черчения, как ортогональность, привязка объектов и отслеживание полярности. Программное обеспечение CAD предназначено не только для 2D-черчения и сложной визуализации, но и для создания проектной документации и фундаментального 3D-проектирования.

CAD - это автоматизированное программное обеспечение для автоматизированного проектирования, позволяющее создавать как двухмерные чертежи, так и основные трехмерные конструкции. Пользователи могут создавать чертежи, не обладая знаниями в области программирования, благодаря чему программа широко используется во всем мире в таких отраслях, как гражданское строительство, декорирование и промышленность. Его применение включает в себя черчение, инженерные чертежи, электронную промышленность, обработку одежды и многое другое.

Основные функции САПР включают в себя черчение на плоскости, вспомогательные инструменты черчения, графическое редактирование, определение размеров, управление слоями и возможности трехмерного черчения. Кроме того, программное обеспечение САПР предоставляет надежные функции графического редактирования для таких задач, как перемещение, копирование, поворот, создание массивов, растягивание, удлинение, обрезка и масштабирование объектов. Конкретные приложения САПР ориентированы на точное черчение для привязки к плоскости, создание сложной графики, использование библиотек моделей и играют важную роль в градостроительстве, садовом дизайне, электронике, дизайне одежды и различных других отраслях.

Какую форму разработать?

В качестве примера можно привести ремешок для часов. В конструкции пресс-формы используется 50-микронная высокотемпературная смола V2, известная своим превосходным качеством и исключительным разрешением. Для обеспечения оптимального разделения нанесите на каждый слой от 40 до 50 распылений стандартного разделительного спрея для пресс-форм.

Печать с точной высотой слоя в 50 микрон усиливает эффект напыления, обеспечивая ультрагладкую поверхность, которая облегчает извлечение деталей из формы. 3D-печатная форма не нуждается в дополнительном охлаждении, и нет никаких признаков неблагоприятных реакций между материалом для инъекций и смолой для печати.

Какие материалы для печати выбрать?

Выбор лучшего материала для печати зависит от конкретных потребностей вашего проекта. Для 3D-печати идеально подходит PLA, который удобен в использовании, в то время как ABS обеспечивает большую прочность. Для традиционной печати качество бумаги и тип чернил важны для долговечности и качества печати. При выборе учитывайте такие факторы, как термостойкость, гибкость и экологичность.

С постоянным развитием технологии 3D-печати характеристики материалов для 3D-печати постоянно улучшаются, что повышает функциональность производимых продуктов 3D-печати. Использование 3D-печати для производства инструментов конечного использования (End Parts) становится все более распространенным.

Какие требования предъявляются к материалам для 3D-печати? Развитие технологии 3D-печати во многом зависит от прогресса материалов. Сегодня существуют различные типы материалов для 3D-печати, каждый из которых предназначен для определенных технологий 3D-печати.

Например, нити используются в Технология печати FDM¹. В настоящее время наиболее распространены нити диаметром 1,75 мм, некоторые из них также доступны в диаметре 3 мм. Распространенными являются PLA, ABS, TPU и т.д. Жидкие расходные материалы используются в технологии светоотверждения, обычно это светочувствительные смолы.

Порошкообразные расходные материалы часто печатаются по технологии SLS. Самые распространенные из них - нейлоновые, такие как PA12, PA11, PA-GF и т. д. Большинство расходных материалов для металлической 3D-печати - в виде порошка, и наиболее распространены технологии SLM и EBM. В последние годы также появилась металлическая 3D-печать по технологии FDM.

Однако, поскольку этот тип металлических 3D-филаментов не является металлическим филаментом 100%, а представляет собой филамент из пластиковой основы с равномерно расположенными металлическими частицами, после завершения печати модели требуется профессиональная постобработка, такая как обезжиривание и спекание, чтобы удалить пластиковые компоненты перед получением металлического отпечатка. Этот процесс часто называют непрямой металлической 3D-печатью.

Материалы для 3D-печати, пригодные для изготовления литьевых форм, должны обладать следующими характеристиками

Высокая детализация: Пресс-формы для литья под давлением требуют высокой точности размеров и гладких поверхностей. Пресс-формы с высокой точностью позволяют получать детали столь же высокой точности.

Устойчивость к высоким температурам: Высокая температура теплового прогиба (HDT) имеет решающее значение не только для того, чтобы пресс-форма не разрушилась в процессе впрыска, но и для более точного контроля процесса.

Высокая жесткость: Пресс-форма должна сохранять высокую точность размеров в течение нескольких серий и выдерживать высокое давление без деформации при впрыске материала.

Какие существуют основные процессы 3D-печати?

3D-печать подразумевает наслоение материалов, таких как пластик или металл, для создания объектов непосредственно из цифровых моделей. Ключевыми этапами являются проектирование модели, подготовка принтера и создание объекта слой за слоем. Среди распространенных методов - FDM (Fused Deposition Modeling), SLA (Stereolithography) и SLS (Selective Laser Sintering). Эта технология обладает такими преимуществами, как быстрое создание прототипов, экономия средств при изготовлении небольших партий и возможность создания сложных геометрических форм.

В отличие от традиционных принтеров, которые являются плоскими, 3D-принтеры - трехмерные и состоят из компонентов управления, механических компонентов, печатающих головок, расходных материалов и носителей. В чем заключается принцип его работы? После проектирования трехмерного изображения на компьютере оно печатается слой за слоем с использованием пластика или других материалов. Непрерывное повторение плоскости становится трехмерным изображением. Ниже приведен основной процесс 3D-печати.

Моделирование

Создание цифровой модели - это первый шаг в процессе 3D-печати. Наиболее распространенным методом создания цифровых моделей является использование программного обеспечения для автоматизированного проектирования (CAD). Существует множество бесплатных и профессиональных CAD-программ, совместимых с 3D-печатью. Наиболее важным этапом является создание CAD или CG-модели, которая также является основной частью программного обеспечения для моделирования.

Модель перегородки

После использования компьютера для 3D-моделирования проект необходимо разделить на сегменты и слои, а затем импортировать в принтер для поэтапной печати. Распространенные форматы файлов для этого процесса - STL и PLY. Если вам требуется полноцветная печать, предпочтительнее выбрать PLY из-за его высокого разрешения.

Импорт данных

Когда дизайн модели будет готов, просто введите его в 3D-принтер с помощью USB-накопителя или кабеля для передачи данных. Затем настройте параметры печати. После того как настройки будут завершены, включите 3D-принтер и запустите процесс печати. Пройдя ряд сложных этапов, вы получите коллекцию тщательно проработанных моделей, пригодных для немедленного использования в производственных процессах, включая применение современных материалов.

Что такое подготовка к литью под давлением и тестирование моделей?

Подготовка к литью под давлением включает в себя создание точных моделей CAD, выбор подходящего материала, а также обеспечение правильного проектирования и тестирования пресс-формы. Ключевыми аспектами являются моделирование процесса литья под давлением, проведение пробных испытаний и настройка таких параметров, как температура, давление и скорость. Эти шаги помогают выявить потенциальные проблемы на ранних стадиях, сокращая количество дефектов и повышая эффективность производства.

Что такое литье под давлением?

Литье под давлением - распространенный производственный процесс в индустрии пластмасс. По сути, расплавленный пластик впрыскивают в полость формы, дают ему остыть и затвердеть, а затем открывают форму, чтобы извлечь пластиковую деталь.

Что такое тестовая модель?

Тестовая модель, также известная как 3D-модель, специально разработана для оценки различных печатных свойств 3D-принтеров или материалов. К распространенным тестовым моделям 3D-принтеров относятся 3DBenchy, многофункциональная монтажная плата, XYZ-куб, башня с постоянной температурой, PolyPearl, тест на точность, тест на выравнивание, угол наклона, шестигранный мост и комбинированный набор.

Среди них наиболее знаковым является 3DBenchy - известная как специализированная модель для тестирования 3D-печати и наиболее широко используемая тестовая модель. Она включает в себя все необходимые элементы для оценки возможностей 3D-печати. Например, ее корпус имеет гладкую изогнутую поверхность, что позволяет тестировать печать подвесных изогнутых поверхностей без поддержки.

Модель идеально симметрична с обеих сторон, что позволяет оценить точность оси X-Y и выявить любые деформации. Кроме того, сложный текст на корабле служит для оценки разрешения печати принтера\, а круглые трубы и окна идеально подходят для проверки точности напечатанных окружностей.

Каковы основные виды обработки после формовки?

Послеформовочная обработка включает такие процессы, как обрезка, обработка поверхности, покраска и сборка. Эти этапы помогают улучшить качество поверхности детали, удалить излишки материала и обеспечить ее соответствие определенным конструктивным требованиям. Распространенные виды обработки используются в таких отраслях, как автомобилестроение, электроника и производство медицинского оборудования.

После удаления опоры заготовку необходимо отделить от опорной плиты, как правило, с помощью резки проволокой, распиливания и т. д. Отделение с помощью резки проволоки занимает много времени и в основном используется для отделения заготовок с большим количеством опор и тонкостенных опорных соединений, поскольку этот метод отделения является относительно щадящим и не вызывает деформации заготовки. Если заготовка небольшая, имеет мало опор или опорное соединение представляет собой массивную конструкцию, для экономии времени разделения можно также использовать зубило для непосредственного удаления заготовки.

После завершения 3D-печати напечатанная деталь погружается в порошок. При извлечении детали сначала удаляются отходы, образовавшиеся в результате спекания, чтобы предотвратить загрязнение порошка; затем поднимается верстак, и на складе обработки производится предварительная очистка порошка. С помощью щетки не спеченный порошок, приставший к поверхности заготовки, сметается в резервуар для регенерации порошка и, наконец, вынимается вместе с заготовкой и подложкой.

Очистка порошком

Этот метод очистки порошка направлен в первую очередь на охлаждающие каналы пресс-формы. Вы можете использовать щетку для непосредственной очистки порошка или применить вспомогательное оборудование, например пылесос или фен, чтобы удалить порошок, застрявший в охлаждающем канале. Конфигурация канала охлаждения существенно влияет на сложность очистки порошка, включая такие факторы, как диаметр, радиус кривизны канала и т. д.

Пескоструйная обработка

Пескоструйная обработка предполагает использование сжатого воздуха для приведения в движение высокоскоростной струи, которая распыляет абразивные материалы (такие как медная руда, кварцевый песок, наждак, железный песок, хайнаньский песок и т. д.) на поверхность обрабатываемой детали. Этот процесс направлен на улучшение внешнего вида или формы заготовки, вызывая специфические изменения характеристик.

К другим техническим преимуществам процесса селективного лазерного плавления (SLM) относится возможность формования заготовок со сложной и нерегулярной структурой. Пресс-форма для литья под давлением имеет внутренние каналы охлаждения и различные внешние структурные элементы, такие как бобышки и вогнутые отверстия.

В настоящее время проблемы возникают из-за относительно большой шероховатости поверхности заготовок, полученных в процессе SLM, и сложности контроля точности.

В результате прямое применение SLM-форм в литье пластмасс, особенно для деталей с высокой точностью и качеством поверхности, остается не до конца разработанным. Поэтому для достижения требуемой точности формы, качества поверхности и других технических характеристик необходимы дополнительные традиционные методы обработки.

Каковы основные принципы технологии 3D-печати?

3D-печать создает объекты слой за слоем из цифровых файлов, обеспечивая быстрое создание прототипов и производство по требованию. Основные принципы включают экструзию материалов, селективное лазерное спекание и фотополимеризацию. Он широко используется в аэрокосмической промышленности, здравоохранении, автомобилестроении и производстве потребительских товаров. К основным преимуществам относятся сокращение отходов материалов, ускорение итераций при проектировании и снижение производственных затрат. На практике принципы технологии 3D-печати в основном включают следующие аспекты:

Светоотверждаемое формование

Что касается принципа работы светоотверждаемой формовки, то в ней в основном используется лазер или другие термочувствительные материалы, освещаемые источником света. В настоящее время эта технология является одной из наиболее интенсивно изучаемых и быстро развивающихся. В основном она используется при производстве деталей с относительно сложной структурой и высокой точностью.

Быстрое прототипирование методом наплавленного осаждения

В сфере быстрого прототипирования методом плавленого напыления этот метод обычно называют изготовлением из плавленой нити (FFF). Этот процесс подразумевает нагрев и плавление термопластичной нити, которая затем экструдируется через сопло и застывает в нужной форме. Такое последовательное наслоение материала имеет решающее значение для обеспечения структурной целостности и качества конечного продукта. Благодаря своей эффективности и широкому распространению технология FFF является доминирующей в области 3D-печати.

Трехмерное склеивание порошков

Основной принцип трехмерного порошкового склеивания заключается в том, что операторы эффективно используют специальные сопла для распыления клея на заданную область. Этот процесс позволяет соединить порошок с другими материалами, создавая тем самым более точную форму поперечного сечения. Повторяемость имеет решающее значение для успешного применения, что позволяет повысить производительность. Эта техника широко используется в области технологии 3D-печати.

Заключение

Дизайнеры, предприниматели и преподаватели используют литьевые формы для копирования деталей в различных отраслях промышленности. Литье под давлением выделяется как универсальный процесс, обычно используемый для производства таких деталей в больших количествах.

Высокопроизводительное литье под давлением²оказывается экономически выгодным, эффективным, повторяемым и позволяющим получать первоклассные детали. Тем не менее, при изготовлении небольших партий продукции затраты и время, связанные с изготовлением пресс-форм из обычных металлов, создают трудности, что часто препятствует доступу к литью под давлением такого масштаба для многих предприятий.

В целом, использование 3D-печати для создания литьевых форм включает в себя проектирование деталей, создание форм, выбор материалов для печати, 3D-печать форм, подготовку к литью под давлением, тестирование моделей и постобработка деталей, изготовленных методом литья под давлением³.

С постоянным развитием науки и техники в нашей стране, опыт в 3D-печать⁴ Технология значительно продвинулась вперед. Эта технология преимущественно используется в различных отраслях, таких как лаборатории, предприятия и домашние хозяйства.

Возможность обработки криволинейных поверхностей с помощью 3D-технологии дает преимущества, превосходящие традиционные методы формовки и обработки. Интеграция 3D-технологий в современную индустрию пресс-форм значительно повысила производственные стандарты нашей страны\.