Giriş: Plastik parçaların yaklaşık 80%'si plastik enjeksiyon kalıplama kullanılarak üretilmektedir Enjeksiyon kalıplama uzun süredir tek seri üretim süreci olarak kabul edilmektedir. Endüstri teknolojisinin yeniliği ile hızlı enjeksiyon kalıplama, kalıp geliştirme için tek yöntem değildir.

CAD/CAM/CAE sistemleri tasarım ve doğrulama süresini azaltmaktadır. Buna ek olarak yeni kalıp çeşitleri yaratıldı. Alüminyum enjeksiyon kalıpları ve 3D baskı kalıpları imalat pazarı için rekabet ediyor. Aralarındaki fark nedir? Hangi kalıp ürününüzü daha verimli hale getirecek?

Elbette prototipleri daha hızlı, daha ucuz yapmak ve olabildiğince iyi görünmek istiyorsunuz. Alüminyum ve 3D baskılı enjeksiyon kalıpları arasındaki farkların neler olduğunu karşılaştıralım.

3D Baskılı Kalıplar

3D Baskılı Kalıp Nedir?

3D baskı, üç boyutlu nesneler oluşturmak için dijital dosyaların kullanıldığı bir süreçtir. İlk olarak, bilgisayar 3D yazılımı parçaları dijital katmanlar halinde dilimler. Yapı platformunda, besleme mekanizması belirli bir aralıktaki dijital katmanlara göre malzeme biriktirirken, ısı kaynağı şekli ayarlar. Veriler, sürekli olarak malzeme eklenerek bir model oluşturmak için işlenir.

3D Baskı Kalıplarında Hangi Malzemeler Kullanılır?

3D baskı malzemeleri, 3D baskı teknolojisi için çok önemlidir. Malzemeler 3D baskıyı mümkün kılan şeydir. Şu anda 3D baskıda kullanılan ana malzemeler mühendislik plastikleri, ışığa duyarlı reçineler, kauçuk malzemeler, metal malzemeler ve seramik malzemelerdir. Ayrıca 3D baskıda kullanılan renkli alçı malzemeleri, yapay kemik unu, hücre biyolojik hammaddeleri ve şeker gibi gıda malzemeleri de vardır.

Bu malzemeler özellikle 3D baskı makineleri ve süreçleri için üretilmiştir. Normal plastikler, alçı, reçineler vb. gibi değildirler. Toz, filament, tabaka, sıvı vb. gibi farklı formlarda gelirler. 3D baskıda kullanılan toz malzemelerin partikül boyutu, yazıcının türüne ve baskı koşullarına bağlı olarak genellikle 1 ila 100 mikrometre arasındadır. Tozun gerçekten yuvarlak olması gerekir, böylece iyi akar.

3D Baskılı Kalıp Kullanmanın Faydaları Nelerdir?

  Tasarım esnekliği

3D baskı yaparken, fikstürler ve alet paraziti gibi şeyler hakkında endişelenmenize gerek yoktur. Konveksiyon kanalları, entegre yapılar ve karmaşık özellikler dahil olmak üzere işlev için tasarım yapabilirsiniz. Ayrıca ağırlığı azaltmak, üretimi basitleştirmek, malzeme kullanımını iyileştirmek, işlenmesi zor parçalarla ilgili sorunları çözmek, işleme sonrası deformasyonla ilgili sorunları çözmek ve geleneksel yöntemlerle yapılamayan şekiller oluşturmak için şekli optimize edebilirsiniz.

Küçük parti üretimin ekonomisi

3D baskı kalıp gerektirmez ve sıkıştırma gerektirmez. Pahalı kalıplara ödeme yapmak için çok fazla parça yapmak zorunda değilsiniz. Birkaç parça, hatta bir parça bile yapabilirsiniz. Düşük hacimli üretim ekonomisi, sivil uçakların geliştirilmesi sırasında tasarım değişikliklerinin maliyetini azaltabilir.

İyi üretim öngörülebilirliği

Bir parçanın 3D baskısının ne kadar süreceğini ve tasarıma bağlı olarak ne kadar deforme olacağını tahmin edebilirsiniz. Tasarım modelini değiştirerek deformasyonu tahmin edebilir ve ayarlayabilirsiniz. 3D baskı teknolojisi ve destek teknolojisi geliştikçe, bir parçanın 3D baskısının ne kadar süreceğini, parçanın ne kadar iyi olduğunu ve parçanın ne kadar doğru olduğunu kontrol edebilirsiniz. Bu, 3D baskı ile bir sivil uçak tasarlayıp yaptığınızda parçanın şeklini ölçebileceğiniz ve kontrol edebileceğiniz anlamına gelir.

Montajı azaltın.

Entegre parçalar yapmak için 3D baskı kullanmak, birçok parçadan monte edilmesi gereken ürünlerin yerini alır. Bu da nakliye, montaj, bağlantı elemanı montajı, kaynak ve birden fazla parçanın diğer işlemlerinden tasarruf sağlar. Ayrıca gereksiz üretim hatlarını ortadan kaldırarak parça üretim maliyetini de düşürür.

Yapımı hızlı

Uçakların ilk tasarım aşamasında, bilgisayarda 3 boyutlu bir model oluşturmanızdan fiziksel bir parçaya sahip olmanıza kadar geçen süre genellikle sadece birkaç düzine saat sürer. Bir kalıbın yapılmasını beklemek zorunda değilsiniz. Bu, parçanın şeklini değiştirirseniz yeni bir kalıp yapılmasını beklemeniz gerekmediği anlamına gelir. Parçanın tasarımında daha hızlı değişiklikler yapabilir ve yeni parçaları daha hızlı üretebilirsiniz.

Kalıp Yapmak İçin 3D Baskı Kullanmanın Sorunları Nelerdir?

Doğruluk

3D baskılı kalıbın doğruluğu yüksek değilse, yüzeyde kalıbın kullanımını etkileyecek katmanlar olacaktır. Daha sonra bu katmanları kaldırmak için mekanik işlem veya kumlama gerekir.

Malzeme kısıtlamaları

Teknik olarak, parçaları malzemelerle katman katman oluşturma yöntemi geleneksel dövme veya dökümden farklıdır. Üretilen malzemelerin mikroyapısı, kusur türleri, artık gerilmeleri, denetlenebilirliği, işlem sonrası gereksinimleri ve yapısal performansı ve dayanıklılığı geleneksel yöntemlerden farklıdır.

Karmaşık parçalar için, malzeme tasarım değerleri yapının gerçek performansını temsil etmeyebilir ve test parçası seviyesinden daha yüksek yapısal testler yoluyla malzeme ve sürecin yapısal performansı birlikte etkilediğinin doğrulanması gerekir.

Sınırlı kusur tespiti

3D baskı üretim sürecinin kontrol edilmesi karmaşıktır. Katmanlı üretim ve katman katman üretim süreçlerini kullanır. Katmanlar arasındaki bağlantıların kalitesi, hassas dövme parçalar kadar düzgün olamaz.

3D baskı teknolojisi, kendine özgü şekillendirme ilkeleri ile sınırlıdır. 3D baskı teknolojisi ile yapılan parçalar, özellikle metal parçalar, esas olarak boşluklar, mikro çatlaklar, zayıf erime ve diğer kusurlar dahil olmak üzere dahili üretim kusurlarına sahiptir.

Bu kusurların boyutu genellikle 20 μm'den küçüktür, genel tahribatsız test yöntemlerinin eşiğinden daha azdır ve bu kusurlar, yapının yorulma performansını ciddi şekilde etkileyen çatlak başlatma kaynaklarıdır. 3D baskı sürecinde, ekipmanın kendisinin yazılım ve donanımından şekillendirme malzemelerine ve şekillendirme işlemlerine kadar sürecin kalitesini etkileyen birçok faktör vardır.

Mühendislik uygulamaları, 3D baskı doğruluğunu etkileyen temel faktörlerin mekanik kontrol, model veri işleme, malzeme özellikleri ve şekillendirme parametresi kontrolü olduğunu göstermektedir. Bu faktörler, eklenen malzeme miktarını, 3D baskı ünitesinin boyutunu ve parçanın birikim yönündeki doğruluğunu ve parçanın minimum özellik üretim kapasitesini belirleyen sistem hareketinin doğruluğunu kontrol eder.

3D baskı doğruluğunun iyileştirilmesi, eklenen malzeme miktarının azaltılmasını, 3D baskı ünitesinin boyutunun kontrol edilmesini ve sistem hareket doğruluğunun iyileştirilmesini gerektirir. Ancak, bu yeteneklerin kısa vadeli araştırmalarla daha da geliştirilmesi zordur.

Alüminyum Kalıplar

Alüminyum Kalıpların Özellikleri Nelerdir?

Alüminyum kalıpların temel özellikleri hafif, yüksek yük taşıma kapasitesi ve yüksek devir süreleridir. İnşaat sürecinde, yüksek inşaat kalitesi, hassasiyet, stabilite, kolay kurulum ve maliyet tasarrufu sağlayabilecek kısa inşaat sürelerine sahiptirler.

Eksiklikleri şunlardır: yerinde bakım ve ayarlama mevcut değildir ve tam yapılandırma gereklidir. Yapısal değişikliklere adaptasyonları zayıftır ve çok sayıda değişiklik içeren projelerin maliyeti yüksektir. Yüzey işlemi iyi olmadığında, alüminyum alaşımı betonla kimyasal olarak reaksiyona girerek betonun görünümünü etkiler. Alüminyum kalıpların bağlantı elemanları boru hattı düzeni ile çakışmaya eğilimlidir.

Alüminyum Kalıpların Avantajları Nelerdir?

Mükemmel işlevsel performans

Bazı prototiplerin herhangi bir mekanik veya işlevsel etkisi yoktur, bazılarının ise kullanılması gerekir. Ön üretim, hibrit ve işlevsel prototip çalışmaları. Bu nedenle, iyi kaliteye ve güce ihtiyacınız vardır. Alüminyum, harika özelliklere sahip olduğu için tercih edilen metaldir.

Daha yüksek ısı direnci

Alüminyum prototipler aşırı sıcaklıklara plastik gibi daha ucuz seçeneklerden daha iyi dayanabilir. Dolayısıyla, üretim süreci sırasında bozulma olasılığı daha düşüktür.

Daha iyi estetik

İster 3D baskı ister CNC işleme teknolojisi kullanıyor olun, metal prototipler daha iyi görünür. Ayrıca, işlevsel olmayan bir prototip olarak bile plastik bir parçadan daha iyi görünür.

Maliyet etkinliği

Alüminyum prototipler ve metal parçalar, plastik parçalara kıyasla çok daha ucuzdur. Bunun nedeni, metalin fiziksel özelliklerinin parça değiştirme sıklığını azaltmasıdır. Bu da uzun vadede üretim maliyetlerini düşürür.

Test doğruluğu

CNC işleme gibi süreçlerle üretilen prototipler yüksek hassasiyete sahiptir. Ayrıca, alüminyum alaşımları mükemmel kaliteye sahiptir ve piyasa denetimi için parçalar üretebilir.

Seri üretim için daha uygun

Mühendisler bir alüminyum prototip oluşturduktan sonra, müşteriler bunu üretim için kullanabilir. Metal prototipleri bitmiş ürünlere dönüştürmek daha kolaydır. Ancak prototip plastikten yapılmışsa seri üretim için metale dönüştürülemez.

Alüminyum Kalıpların Sınırlamaları Nelerdir?

Sınırlı hizmet ömrü

Daha yumuşak yapısı nedeniyle alüminyum kalıplar, özellikle yüksek basınçlı şekillendirme işlemlerinden veya aşındırıcı malzemelerden geçerken sınırlı bir hizmet ömrüne sahiptir.

Isı direnci

Alüminyum daha düşük ısı direncine sahiptir. Bazı malzemeler alüminyumun dayanabileceğinden daha yüksek sıcaklıklar gerektirdiğinden, bu sınırlama kalıplama işlemi sırasında kullanılabilecek malzeme türlerini sınırlayabilir.

3D Baskı ve Alüminyum Kalıplar Arasındaki Fark

3D Baskı ve Alüminyum Kalıplar Arasındaki Farklar Nelerdir?

Üretim ve kalıplama yöntemleri

İkisinin üretim ve kalıplama yöntemleri farklıdır. 3D baskı teknolojisi, nesneleri katman katman yazdırmak ve inşa etmek için toz metal veya plastik gibi yapışkan malzemeler kullanan bir teknolojidir. Dijital teknolojiye sahip bir malzeme yazıcısı kullanılarak gerçekleştirilir. Parça parça biriktirilerek ve eklenerek nihai çalışma basılır. Alüminyum kalıp imalatı için, kalıp çizimlerini çizmek için 3D modelleme yazılımı kullanılır ve kalıplama etkisi sürekli ayarlamalarla elde edilir.

Hassasiyetin doğruluğu

İkisinin hassas doğruluğu farklıdır. 3D baskının hassas doğruluğu birçok faktörü içerir. 3D yazıcının doğruluğu, seçilen malzemelerin kalitesi ve 3D model çizimlerinin doğruluğu, ürünün doğruluğunu belirler. Alüminyum kalıpların hassas doğruluğu, esas olarak kullanıcının hassasiyeti onaylamak için gerçek ihtiyaçlarına bağlıdır.

Geri dönüş süresi

Geri dönüş süresi, kalıp geliştirmenin başlaması ile parçanın üretime hazır hale gelmesi arasında geçen süredir. İki kalıp için tasarım yöntemleri ve hesaplamalar aslında farklıdır, ancak imalat aşaması önemli değişikliklerin meydana geldiği yerdir.

Alüminyum kalıplar, CNC işleme ve son işlem operasyonları kullanılarak alüminyum boşluklardan yapılır. Bazı durumlarda, boşluğun frezeleme ile elde edilemeyen keskin köşelere sahip olması gerekiyorsa, ek elektrik deşarjı işleme (EDM) gereklidir. Genellikle işleme esas olarak mekanik işlemedir, ısıl işlem gerekmez ve neredeyse hiç özel alet gerekmez. Ortalama bir alüminyum kalıp 10 ila 15 gün içinde üretilir.

3D baskılı kalıplar, metal sinterleme katkılı üretim süreci kullanılarak oluşturulur. Birçok ince metal tozu, bir enjeksiyon kalıbının boşluğunu oluşturmak için katman katman birlikte sinterlenir. Bu sürecin temel avantajı, çok az imalat hazırlığı gerektirmesi ve hiçbir alet gerektirmemesidir. Böyle bir kalıp oluşturmak için ortalama süre sadece 2-3 gündür.

İstikrar

Stabilite temel olarak bir kalıbın çok eskimeden önce kaç parça yapabileceğidir. Bir parti ürün yapmak isteyip istemediğinizi bilmek önemlidir.

Alüminyum aletler daha yumuşak malzemelerden yapılır, ancak bazı alüminyum alaşımları gerçekten güçlüdür. Bu, kalıbın 5.000 parçaya kadar yapabileceği anlamına gelir. Ortalama 100-2000 kopyadır.

3D baskılı kalıplar stabilite açısından en kötüsüdür. Sinterleme odalarıyla ilgili pek çok sorun var. Gözeneklidir ve katı bir boşluk kadar güçlü değildir. Şimdi, 3D baskılı boşluklar 50 ila 200 parçalık partiler yapabilir.

Çevrim süresi

Çevrim süresi, bir parçanın üretilmesi için geçen süredir. Enjeksiyon süresi, soğutma süresi ve fırlatma süresinin toplamıdır. Enjeksiyon süresi, kalıbı plastikle doldurmak için geçen süredir. Soğutma süresi, plastiğin soğuması ve katılaşması için geçen süredir. Fırlatma süresi, parçanın kalıptan çıkarılması için geçen süredir.

Alüminyum kalıplar 44-70 saniyelik bir döngü süresine sahiptir. Binlerce parçadan bahsetmeye başladığımızda bu oldukça etkileyici. 3D baskılı kalıplar 150-250 saniyelik bir döngü süresine sahiptir.

Parça hassasiyeti ve yüzey kalitesi

Parça kalitesi en önemli faktörlerden biridir. Sonuçta, bu parça daha büyük bir mekanizmanın ayrılmaz bir parçası olarak hizmet verecek ve gelecekteki yatırımcılara sunulabilir. Parça profesyonel görünmelidir.

Alüminyum enjeksiyon kalıplarının doğruluğu yalnızca bunları işleme ve parlatma yeteneğine bağlıdır. Bununla birlikte, 3D baskılı kalıpların doğruluğu, katkı maddesi üretim sürecine bağlıdır. AM, malzemelerin eritilmesini ve soğutulmasını içerir ve termal deformasyon doğruluğu önemli ölçüde azaltabilir. Modern teknoloji, IT6'ya kadar toleranslara sahip çelik ve alüminyum kalıp boşluklarının yanı sıra IT9'a kadar toleranslara sahip 3D baskılı kalıplar üretebilir.

Esneklik

Sadece nihai ürünün nasıl görüneceğini ve çalışacağını test ettiğiniz üretim öncesi prototiplerde esneklik çok önemlidir. Belirli malzemeleri kullanarak ilk prototiplemeyi tamamladıktan sonra, ürününüz için başlangıçta seçtiğiniz malzemeleri test etmeniz ve üretim prosedürlerinizi test etmeniz gerekecektir.

Çoğu zaman, tasarımı değiştirmenize neden olacak bazı sorunlarla karşılaşırsınız. Örneğin, testler sırasında bazı kusurlar keşfedilmiş veya enjeksiyon işlemi gözenekli parçalara neden olmuştur. İşte o zaman kalıbın yanı sıra tasarımı da değiştirmek istersiniz. Farklı kalıp malzemeleri farklı esnekliğe sahiptir

Alüminyum kalıplar daha yumuşak malzemelerden yapılır ve boşlukları tipik olarak kalıp tabanına uyan ayrı parçalar olarak üretilir. Bu nedenle, boşluğu çıkarmak ve ayarlamalar yapmak çok daha kolaydır.

3D baskılı kalıpların modifiye edilmesi zordur çünkü boşluğun parçalarının işlenmesini gerektirir ve işleme daha iyi bir yüzey kalitesi sağladığından yüzey kalitesi düzensiz olacaktır. Kalıbı tamamen yeniden yapmak daha kolaydır, bu da fazla zaman almaz, ancak prototipleme ve seri öncesi testlerin istenmeyen ek masraflarını beraberinde getirir.

Sonuç

Başlangıçta eklemeli üretim olarak da bilinen bir hızlı prototipleme yöntemi olarak yaratılan 3D baskı, gerçek bir üretim sürecine dönüşmüştür. Mühendislerin ve şirketlerin prototipleri ve son kullanım ürünlerini aynı anda üretebilmelerini sağlayan 3D yazıcılar, geleneksel üretim süreçlerine kıyasla önemli avantajlar sunuyor.

Özetle, 3D baskılı kalıplar ve alüminyum kalıplar arasındaki temel farklar arasında farklı imalat kalıplama yöntemleri, farklı mukavemet doğruluğu, farklı geri dönüş süreleri, farklı stabilite, farklı imalat süreleri, farklı parça doğruluğu ve yüzey kalitesi ve farklı esneklik bulunmaktadır.