Giriş: Enjeksiyon kalıplama, tutarlı kalitede yüksek hacimli parçalar üretmek için yaygın olarak kullanılan bir üretim sürecidir. Bu teknoloji, ürünün nihai şeklini belirlemek için erimiş plastiğin metal bir kalıp boşluğuna enjekte edilmesini içerir.

Bununla birlikte, bu kalıpları yapmak için kullanılan geleneksel yöntemler, özellikle küçük veya özel üretim çalışmaları için hem zaman alıcı hem de maliyetli olabilmektedir. Üreticilerin daha önce geleneksel üretim teknikleriyle ulaşılamayan karmaşık geometrilere ve ince ayrıntılara sahip kalıpları hızlı bir şekilde üretmelerine olanak tanıyan uygun maliyetli bir çözüm olan 3D baskıya girin.

Bu makalede, 3D baskılı kalıplar için işçilik sürecini inceleyeceğiz. enjeksiyon kalıplama.

3D Baskı Enjeksiyon Kalıbı Seçmeden Önce Dikkat Edilmesi Gerekenler

Enjeksiyon kalıplama işleminin başarısı büyük ölçüde 3D baskılı kalıbın kalitesine bağlıdır. Baskı miktarı ve çekim açısı gibi faktörler, aşağıda tartışıldığı gibi sonuçta çok önemli bir rol oynamaktadır:

Baskılar: Düşük hacimli üretim için uygun maliyetli ve verimli olsa da, 3D baskılı enjeksiyon kalıplarının metal kalıplara kıyasla daha düşük yapısal bütünlüğe sahip olduğunu belirtmek önemlidir. Tipik olarak, bu kalıplar 30 ila 100 çalışma için uygundur ve bu da onları hızlı prototipleme amaçları için ideal kılar. Daha büyük üretim hacimleri için geleneksel alüminyum veya çelik kalıplar daha uygun olabilir.

Taslak Açısı: Kalıp tasarımına doğru çekim açısının dahil edilmesi, üretim sonrası enjeksiyon kalıplı parçanın sorunsuz bir şekilde kalıptan çıkarılması için gereklidir. Tavsiye edilen 20 derecelik bir çekim açısı, kalıplanmış parçaların sökülmesini kolaylaştırarak sorunsuz bir üretim süreci sağlar

Boyut ve Şekil: İstenen boyutların anlaşılması enjeksiyon kalıplı parça kalıbın uygun boyutunu ve şeklini seçerken çok önemlidir. Özellikle, 3D baskılı kalıplar boyut açısından CNC ile işlenmiş kalıplardan farklıdır ve tipik olarak daha küçük ölçeklidir. Bu boyut farkı, CNC ile işlenmiş muadillerine kıyasla 3D baskılı kalıplar kullanılarak üretilebilecek enjeksiyon kalıplı parça yelpazesini etkiler.

Kusursuz bir şekilde tamamlandı: 3D baskılı kalıpların yüzey bütünlüğü, yüksek enjeksiyon kalıplama sıcaklıklarının kalıp performansı üzerindeki zararlı etkisi nedeniyle zaman zaman metal enjeksiyon kalıplarınınkinden daha düşüktür. Sonuç olarak, bu kalıplar rafine bir yüzey gerektiren projeler için en uygun seçim değildir. Alüminyum veya çelik enjeksiyon kalıbı tercih etmek daha üstün bir alternatiftir.

Alternatif olarak, basılı kalıp üzerinde seramik gibi malzemelerden oluşan bir koruyucu kaplama kullanılması termal bozulmayı azaltabilir ve cilalı bir yüzey elde edilmesine yardımcı olabilir.

CAD Tasarımı Oluşturma

Enjeksiyon kalıplama için 3D baskılı bir kalıp oluşturmanın ilk adımı, kalıbı bilgisayar destekli tasarım (CAD) yazılımı kullanarak tasarlamaktır. Tasarım sürecinde dikkate alınması gereken faktörler arasında parça geometrisi, kalıplama malzemesi, kapı konumu ve soğutma kanalları bulunur.

Bir 3D baskı kalıbı oluştururken tasarım zorluklarını hafifletmek için birkaç ipucu faydalı olabilir. İlk olarak, uygun kalıp malzemesinin seçilmesi kritik öneme sahiptir. Seçilen malzemenin enjeksiyon işlemi sırasında oluşan basınca dayanacak kadar sağlam ve sert olmasını sağlamak önemlidir. Ayrıca, kalıbın erime noktası, enjeksiyon kalıplama malzemesinin erime noktasını aşmalıdır.

İkinci olarak, başarılı bir kalıp imalatı için titiz bir kalıp tasarımı zorunludur. Kalıbın iç yüzeyi, baskı taşıyıcısı ile teması önleyecek şekilde konumlandırılmalıdır. Kalıp tasarımına havalandırma deliklerinin dahil edilmesi, enjeksiyon kalıplama işlemi sırasında sıkışan havanın ortadan kaldırılmasına yardımcı olabilir ve böylece gözenekli parçalar gibi kusurları azaltır. Ek olarak, soğutma kanallarının kalıp tasarımına entegre edilmesi soğutma süresinin kısaltılmasını kolaylaştıracaktır.

Parçanızı tasarlarken, bir çekim açısı eklemeyi de göz önünde bulundurun. Şekillendirilmiş parçalarda eşit duvar kalınlığı sağlamak ve keskin köşelerden kaçınmak akılda tutulması gereken çok önemli faktörlerdir. Enjeksiyon kalıplamada çapak oluşumu bir diğer önemli husustur; bu durum ekstrüzyon kalıbının ayrılma çizgisinden fazladan malzeme çıktığında meydana gelir. Çapakları ortadan kaldırmak için kalıp tasarımına bir yolluk sisteminin dahil edilmesi önerilir. Ayrıca, sıkıştırma kuvvetinin artırılması ve/veya enjeksiyon basıncının düşürülmesi gibi tasarım sonrası ayarlamalar yapılabilir.

Tasarım Kalıbı

Malzeme Seçenekleri: 3D baskı kullanarak bir kalıp oluşturmak için malzemeler, bileşenler, enjeksiyon kalıplama kusurları ve daha fazlası dahil olmak üzere çeşitli faktörler dikkate alınmalıdır.

PETG, ABS, naylon, PP ve asetal dahil olmak üzere 3D baskı enjeksiyon kalıpları üretmek için çok sayıda malzeme kullanılabilir. 3D baskı plastik kalıbınız için malzeme seçerken aşağıdaki iki hususu göz önünde bulundurmanız çok önemlidir:

Güç ve Sertlik: 3D baskı enjeksiyon kalıpları için uygun plastik polimerlerin baskı sonrası güç ve sertlik sergilemesi gerekir. Bu nitelikler, kalıbın enjeksiyon işlemi sırasında oluşan gerilime dayanmasını sağlamak için hayati önem taşır.

Sıcaklık Dayanımı: Enjeksiyon kalıplama, erimiş plastiğin optimum akışını kolaylaştırmak için yüksek sıcaklıklarda çalıştığından, kalıp oluşturmak için seçilen plastik malzemenin erime noktasının, kalıplanacak malzemenin erime noktasından daha yüksek olması zorunludur. enjeksiyon kalıplama malzeme.

Kalıp Tasarımı: Sonradan işleme ve yeniden boyutlandırma için kalıp üzerindeki işleme paylarını hesaba katarak boyutsal doğruluğu artırmaya çalışın. Boyutsal tutarsızlıkları değerlendirmek için bir dizi kalıp oluşturun ve bu varyasyonları kalıpların CAD modeline dahil edin.

Kalıp boşluğu içindeki basıncı hafifletmek için kapıyı açarak kalıp ömrünü uzatın. Tasarım bileşenlerini tutmak için diğer tarafı kullanırken yığın kalıbın bir tarafının düz olduğundan emin olun. Bu strateji, kalıp bloğunun yanlış hizalanmasını ve taşma olasılığını azaltmaya yardımcı olur.

Etkili egzoz için kalıp boşluğu kenarından kalıp kenarına büyük bir havalandırma deliği ekleyin. Bu, kalıba malzeme akışına yardımcı olur, basıncı azaltır ve kapı alanının taşmasını önleyerek döngü sürelerini azaltır. 1-2 mm'den daha az kalınlığa sahip yüzeyler ısıdan kaynaklanan deformasyona karşı hassas olduğundan, aşırı ince kesitlerden uzak durun.

Malzeme kullanımını azaltmak için kalıbı geri ayarlayarak baskı sürecinizi iyileştirin. Reçine giderlerini azaltmak ve baskı kusurları veya deformiteleri olasılığını azaltmak için kalıp dışı boşluk destek alanlarının kesit boyutunu azaltın. Bir pah eklemek, iş parçasının yapı platformundan çıkarılmasını kolaylaştırabilir. İki baskıyı etkili bir şekilde hizalamak için köşelerde merkezleme pimleri kullanın.

İç Yüzün Yönlendirilmesi: İç kalıp yüzeyini desteklerle temastan kaçınacak şekilde konumlandırın, destek izlerini en aza indirerek veya ortadan kaldırarak baskı yüzey kalitesini artırın. Bu yönlendirme ayrıca işlem sonrası gerekliliğini de azaltır.

Sığ Havalandırmalar: Kalıp tasarımına havalandırma deliklerinin dahil edilmesi, enjeksiyon kalıplama işlemi sırasında sıkışan havanın çıkarılmasını kolaylaştırır. Önerilen yaklaşık 0,05 mm boyutundaki sığ havalandırma delikleri, enjeksiyon parlaması gibi kusurların oluşma olasılığını azaltmaya yardımcı olur.

Kanalları Kullanın: Kanalları, 20 veya daha fazla çalışmaya yönelik kalıplar için kalıp tasarımına entegre edin. Bu, metal çubukların ve boruların dahil edilmesine olanak tanıyarak çarpılma gibi enjeksiyon kalıplama kusurlarını etkili bir şekilde azaltır. Ayrıca, kanalların kullanılması soğuma süresinin azalmasına katkıda bulunur.

Katman Yüksekliği: Daha düşük bir katman yüksekliğinin tercih edilmesi, basılı kalıbın pürüzsüzlüğünü artırır ve basılı çizgilerin görünürlüğünü en aza indirir.

Parça Tasarımı: Enjeksiyon kalıplama işleminin kalitesi, kullanılan 3D baskı kalıbına önemli ölçüde bağlıdır. Bu nedenle, basılı ürünün başarısını ve verimliliğini sağlamak için parça tasarım aşamasında, bir çekim açısının dahil edilmesi de dahil olmak üzere çeşitli faktörler dikkate alınmalıdır. Önerilen 20'lik bir çekim açısı, enjeksiyonla kalıplanmış parçanın basılı enjeksiyon kalıbından çıkarılmasını kolaylaştırır.

Malzeme Seçimi: 3D baskılı kalıp için malzeme seçimi kritik öneme sahiptir. Enjeksiyon kalıplama işleminde yer alan yüksek sıcaklıklara ve basınçlara bükülmeden veya erimeden dayanabilmelidir. Naylon, ABS ve polikarbonat gibi malzemeler, 3D baskı enjeksiyon kalıpları için sıklıkla kullanılır.

Düzgün Duvar Kalınlığı: Enjeksiyonla kalıplanan parçalar, enjeksiyon sırasında ve sonrasında çarpılma gibi kusurları en aza indirmek için tutarlı duvar kalınlığı gerektirir. İnce duvarların gerekli olduğu durumlarda, ince nervürlerin ve köşebentlerin dahil edilmesi duvar mukavemetini artırabilir.

Keskin Köşelerden Kaçının: Keskin köşeleri ortadan kaldırmak için kalıbın kenarlarına yarıçap ekledim. Bu ayarlama, erimiş plastiğin düzgün akışını kolaylaştırmaya yardımcı olur ve enjeksiyon kalıplama kusurlarının oluşumunu azaltır.

Flaşı Önleyin: Flaş, enjeksiyon kalıplamada yaygın bir sorundur; enjeksiyon işlemi sırasında fazla erimiş plastik kalıptan kaçar ve katılaşır. Bu kusur, kalıp yarıları arasındaki zayıf uyum, aşırı enjeksiyon basıncı veya kalıbın aşırı doldurulmasından kaynaklanabilir.

3D baskılı kalıplardan kaynaklanan parlama, kalıp tasarımına yolluk sistemleri dahil edilerek ve parça hatlarında toleranslar sağlanarak ortadan kaldırılabilir. Ancak bu yöntemler işe yaramazsa, sıkıştırma kuvvetini artırmak ve/veya enjeksiyon basıncını düşürmek gibi tasarım sonrası ayarlamalar yapmayı deneyebilirsiniz.

Parçaları Çıkarmak için Ayırıcı Bileşik Kullanın: Enjeksiyonla kalıplanmış parçanın sorunsuz bir şekilde çıkarılmasına yardımcı olmak için kalıptan çıkarma işlemi sırasında bir ayırıcı madde eklenir. Ayırıcı madde olmadan parçalar kalıpta sıkışabilir. Bu da parçayı çıkarmak için aşırı güç gerektirecek ve parçaya ve/veya kalıba zarar verebilecektir.

Test ve Doğrulama: Enjeksiyon kalıplama için 3D baskılı bir kalıp kullanmadan önce, performansı test edilmeli ve doğrulanmalıdır. Test, kalıp tasarımı veya malzeme seçimi ile ilgili sorunların belirlenmesine ve parça üretimi başlamadan önce gerekli ayarlamaların yapılmasına yardımcı olabilir.

CAD Tasarım Dosyalarını Dışa Aktarma

Kalıbın CAD modelini oluşturduktan sonraki adım, tasarımın bir STL dosyası olarak dışa aktarılmasını içerir. STL, 3D baskı için yaygın olarak kullanılan bir dosya formatıdır. STL dosyası, baskıya hazır olarak 3D baskı yazılımına aktarılmaya hazır olan kalıbın 3D modelini kapsar. 3D yazıcılarla uyumlu ek dosya formatları arasında FBX, OBJ, 3MF, PLY, G-Code, X3G ve AMF bulunur.

3D Baskı Enjeksiyon Kalıbı

STL dosyası hazırlandıktan sonra, enjeksiyon kalıbını üretmek için bir 3D yazıcı kullanılabilir. Kalıplar, Sigortalı Biriktirme Modelleme (FDM), Stereolitografi (SLA), Seçici Lazer Sinterleme (SLS) ve Dijital Işık İşleme (DLP) gibi çeşitli 3D baskı işlemleriyle oluşturulabilir. 3D yazıcı ve baskı malzemelerinin seçimi, kalıbın karmaşıklığı ve kalıbın uzun ömürlülüğü gibi faktörlere bağlıdır.

FDM tipik olarak plastik kalıplar ve takımlar için en uygun maliyetli 3D baskı çözümünü sunar. Bununla birlikte, nihai kalıp, çıkarılması için zımparalama veya kimyasal son işlem gerektiren görünür katman çizgileri sergileyebilir.

SLA ve DLP gibi reçine bazlı 3D baskı teknolojileri, daha pürüzsüz yüzey kaplamalarına sahip kalıplar ürettikleri ve kapsamlı işlem sonrası ihtiyacını azalttıkları için popüler seçeneklerdir. Başka bir reçine bazlı 3D baskı yöntemi olan malzeme püskürtme, çeşitli malzemeler ve renkler kullanarak üstün yüzey kalitesine sahip kalıplar üretebilir. SLS, kalıp üretimi için sağlam mukavemet ve yüksek yüzey kalitesi sunan güçlendirilmiş naylon kullanır.

Standart Konfigürasyon

Enjeksiyon kalıplama için 3D baskı kalıpları temel olarak aşağıdaki iki standart konfigürasyona sahiptir.

Mobilyalı 3D Baskı Kalıbı
Bu kurulum, tamamen basıldıkları için alüminyum destek çerçevelerine ihtiyaç duymaz. Sonuç olarak, kalıp daha fazla baskı malzemesi gerektirir ve bu da hem baskı maliyetini hem de süresini artırır. Bununla birlikte, bir çerçeve olmadan, yoğun kullanımın ardından eğilme gibi kusurlara karşı hassastırlar.

Kalıbı Metal Çerçeveye Monte Edin

3D baskılı kalıp tamamlandıktan sonra, enjeksiyon kalıplama işlemi sırasında yerinde tutmak için metal bir çerçeveye (kalıp tabanı) monte edilmelidir. Kalıp tabanı, erimiş malzemenin kalıba döküldüğü yolluk burcunu içerir.

Kalıbın konfigürasyonu, çerçeveye nasıl monte edileceğini belirler. 3D baskı için iki standart enjeksiyon kalıbı konfigürasyonu vardır. İlk yapılandırma, basılı kalıbı alüminyum bir çerçeveye yerleştirerek kalıba stabilite, doğruluk ve destek sağlar. Bu konfigürasyon hassas üretim için daha uygundur enjeksiyon kalıplı parçalarçözgü gibi kalıplama kusurlarını önlemeye yardımcı olur, kalıbın bütünlüğünü korur ve enjeksiyon kalıplama işlemi sırasında tutarlı basınç dağılımı sağlar.

İkinci yapılandırma, alüminyum çerçeve olmadan tamamen 3D baskılı bir kalıp gerektirir. Bu, çerçeve ihtiyacını ortadan kaldırsa da daha fazla baskı malzemesi gerektirerek baskı maliyetlerinin ve süresinin artmasına neden olur. Bu konfigürasyon kullanılarak oluşturulan kalıplar, destek eksik olduğu için bükülme gibi kusurlara karşı daha hassastır.

Enjeksiyon Kalıplama Sürecini Başlatın

Kalıp metal çerçeve üzerine monte edildikten sonra enjeksiyon kalıplama işlemi başlayabilir. Bu işlem sırasında kalıp kapatılır ve erimiş malzeme yolluk manşonundan kalıba enjekte edilir. Erimiş malzeme, amaçlanan parçanın şekline uygun olarak kalıp boşluğunu doldurur. Malzemenin soğuması ve katılaşması üzerine kalıp açılır ve bitmiş parça çıkarılır.

İşlem Sonrası

Baskıdan sonra, kalıp ek işlem sonrası gerektirebilir. Bu, katman çizgilerini kaldırmak için zımparalamayı, birden fazla baskıyı birleştirmeyi ve enjeksiyon kalıplamadan sonra bitmiş parçanın serbest bırakılmasına yardımcı olmak için boşluğun yüzeyine bir ayırıcı madde uygulamayı içerebilir.

Zımparalama: Zımparalama, 3D baskılı modelin yüzeyindeki katman çizgilerini ortadan kaldırmaya yardımcı olabilir. Daha kaba zımpara kağıdı ile başlayın ve yavaş yavaş daha ince kumlara geçin. Yüzeyi eritebilecek aşırı sürtünme ve ısıyı önlemek için aynı noktada çok uzun süre zımparalamaktan kaçının. Baskının daha sonra yapıştırılması gerekiyorsa, özellikle dikişlerin etrafında çok fazla malzeme zımparalamamaya dikkat edin.

Bağlanma: Yapıştırırken, iki yüzey arasında lastik bantla bağlamaya benzer şekilde daha yakın temas sağlamak için yapıştırıcının küçük noktalar halinde uygulanması tavsiye edilir. Pürüzlü veya boşluklu dikişlerde, daha pürüzsüz bir yüzey elde etmek için Bondo yapıştırıcı veya dolgu kullanılabilir.

Boyama: Bu adım sırasında, renklendirmenin tüm yüzeylerde eşit olmasını sağlamak için iyi havalandırılmış ve tozsuz bir alanda yapmaya çalışın. Püskürtme yaparken, hedefi bir kol uzunluğu mesafesini koruyarak asın. Yumuşak tutkal 3D baskı modelini boyadıktan sonra, cilalamadan önce kuruması için 1-2 gün bekleyin.

Vida Yuvalarının Takılması: Vida yuvalarının takılması 3D baskılı kabuğun hizmet ömrünü uzatabilir. Sıkı bir uyum sağlamak için model üzerindeki delikler vida yuvalarından biraz daha küçük olmalıdır. Stabilite için modeli sabitleyin ve deliklerin deforme olmasını önlemek için hızlı veya zorlayıcı işlemlerden kaçının.

Silikon Kalıp Çevirme: Bu işlem bir 3D baskı kalıp kutusu, silikon, reçine, ölçüm kabı ve diğer malzemeleri içerir. Kalıp hacmini hesaplamak için önce 3D baskı kalıp kutusunu suyla doldurun, ardından suyu ölçüm kabına dökün.

Sonuç

3D baskılı kalıplar, geleneksel olarak tasarlanmış kalıplara göre belirgin bir avantaj sunarak onları hem basit hem de karmaşık ürün tasarımlarının küçük seri üretimini gerektiren çeşitli endüstriler için ideal hale getirir.

Temelde, enjeksiyon kalıplama için 3D baskılı kalıplar oluşturma süreci yapılandırılmış bir yaklaşım izler. CAD yazılımı kullanılarak kalıbın tasarlanmasıyla başlar ve yüksek kaliteli baskılar elde etmek için yazıcı ayarlarında ince ayar yapmaya devam eder. Kalıbın yüzeyini iyileştirmek için taşlama ve parlatma gibi sonraki işlem sonrası adımlar gerekli olabilir.

Eklentiler gibi temel bileşenlerin dahil edilmesi ve kapsamlı testlerin yapılması işlevsellik ve hassasiyet sağlar. Onaylandıktan sonra kalıp aşağıdakiler için hazırlanır enjeksiyon kalıplama üretim, karmaşık tasarımlara sahip plastik parçaların hızlı prototiplenmesini ve üretimini kolaylaştırır.