Bei der Konstruktion von Kunststoffteilen für die Fertigung hängt der Prozess, den Sie optimieren möchten, von vielen Faktoren ab, wie z. B. der Geometrie der Teile, Menge, Funktion, Material und Position im Entwicklungszyklus. 3D-Druck und Spritzguss sind zwei führende Fertigungsverfahren; Welcher Ansatz besser ist, muss jedoch noch entschieden werden. Daher gehen wir in diesem Artikel auf die Vorteile und Nutzungsbedingungen dieser beiden Verfahren ein.
Was sind die Vorteile von 3d Drucken?
Hier ist ein Teil der wesentlichen Vorteile des 3D-Drucks:
- Schnell und vielseitig
Der 3D-Druck wird für präzises und wiederholbares Prototyping und die Produktion von Kleinserienteilen für den Endverbrauch empfohlen, um eine schnellere Lieferung der Komponenten zu gewährleisten. Zweifellos gehört die Technologie des 3D-Drucks ursprünglich zum Rapid Prototyping von Teilen. Aber es hat sich jetzt zu einer praktikablen Fertigung für Produktionsteile für den Endverbrauch entwickelt, die durch fortschrittliche Materialien und Prozesse unterstützt wird.
- Entwerfen komplizierter Geometrien
Für die Herstellung von Teilen mit relativ einfacher Geometrie sind Spritzguss oder CNC-Bearbeitung möglicherweise eine geeignetere und kostengünstigere Lösung. Aber für organische und komplizierte komplexe Geometrien, Teile, die mehrere Iterationen erfordern, und kleine Kunststoffteile kann der 3D-Druck eine bevorzugte Lösung sein. Typischerweise bietet der Ansatz der additiven Fertigung eine größere Gestaltungsfreiheit als der Spritzguss oder konventionelle Fertigungsansätze. Voraussetzung ist jedoch, dass der Designprozess effizient durchgeführt wurde, da ansonsten die Freiheitsgrade für Hersteller teurer und zeitaufwändiger werden können.
- Kombinieren von Teilbaugruppen
Wie oben erwähnt, besteht der bedeutendste Vorteil von AM darin, dass es eine beträchtliche Freiheit beim Entwerfen komplexer Teilegeometrien bietet. Gleichzeitig ist die Möglichkeit, vorhandene Teilebaugruppen, die üblicherweise aus vielen Teilen bestehen, zu einem einzigen Teil zu konsolidieren, ein weiterer wesentlicher Vorteil des 3D-Drucks. Letztlich führt dies zu einem Wegfall der Montagekosten. Beispielsweise ist weniger Arbeit erforderlich, die Betriebskosten werden gesenkt und die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls an irgendeiner Stelle ist geringer.
- Hohe Haltbarkeit der Teile im Leichtbau
Die beim 3D-Druck verwendeten additiven Materialien bieten eine hervorragende Haltbarkeit bei geringem Gewicht. Das ist der Grund für den Einsatz von 3D-gedruckten Teilen in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie. Obwohl wir das Kunststoffmaterial in diesem Beitrag nur als Zusatzstoff betrachten, ist bedrucktes Aluminium (ALSi10Mg) auch eines der am häufigsten verwendeten Materialien für die Herstellung von Endverbrauchsteilen.
- Anpassungsoption
Die Flexibilität für die individuelle Anpassung von 3D-gedruckten Teilen ist ein weiterer bemerkenswerter Vorteil der additiven Fertigung. In diesem Sinne scheint die Produktion von Endverbrauchsteilen mit geringen Stückzahlen, einschließlich patientenorientierter medizinischer Geräte, Wearables und hochleistungsfähiger Luft- und Raumfahrtteile in kleinen Stückzahlen, mit dem 3D-Druck ideal zu sein. Darüber hinaus sind die mit AM verfügbaren Anpassungsoptionen beispiellos, da es die Rekonstruktion von Teilen mit geringem Volumen ermöglicht, die zuvor geformt oder gegossen wurden.
Was sind die Vorteile des Spritzgießens?
Das Spritzgießen hat auch einige Vorteile, die mit seiner Verwendung als Herstellungsverfahren verbunden sind:
- Niedrigerer Preis
Kosteneffizienz ist ein wesentlicher Vorteil des Spritzgießens. Beispielsweise reichen die Kosten für die Werkzeugbestückung einer Aluminiumform von $5000 bis $80.000, abhängig von der Konstruktion des Teils und der Anzahl der erforderlichen Komponenten. Wenn Sie also nach der Massenproduktion eines bestimmten Stücks suchen, werden die Werkzeugkosten der Form mit der Erhöhung der Menge zufrieden sein.
- Eine große Auswahl an Materialien
Die beim Spritzgießen verwendeten Rohstoffe sind thermoplastische Harze, Elastomere und flüssige Silikonkautschukoptionen. In diesem Bereich fallen Tausende von Materialien in die Kategorie der Materialien, die im Herstellungsprozess verwendet werden, der durch Spritzgießen durchgeführt wird. Im Gegensatz dazu stehen nur wenige Materialien zur Verfügung, die im 3D-Druck verwendet werden können. Darüber hinaus macht die Verfügbarkeit dieser viel umfangreicheren Materialpalette das Spritzgießen zum bekanntesten und von zahlreichen Branchen übernommenen Herstellungsverfahren. Diesbezüglich können die Eigenschaften, Funktionen, Anwendungen der Teile auch durch die Zugabe von gewünschtem Material als Rohmaterial gesteuert werden.
- Große Mengen
Angesichts vieler Vorteile des Spritzgießens wird die Produktionskapazität bei diesem Ansatz zu hoch. Nach der anfänglichen Investition in Formwerkzeuge kann die Form verwendet werden, um Tausende von Teilen mit einer Vielzahl von Größen und Komplexitäten herzustellen.
- Skalierbarkeit des Produkts
Wenn Sie beabsichtigen, ein Teil zu entwerfen, das Sie in Tausende oder sogar Millionen skalieren müssen, ist der 3D-Druck keine lohnende Option. Obwohl einige der mit dem 3D-Druck verbundenen Technologien verwendet werden können, wie z. B. Multi-Jet-Fusion, liegt die Teileproduktion immer noch unter 1000. Alternativ ist die Skalierbarkeit des Spritzgusses zu hoch. Nach dem schnellen Prototypenbau mit der richtigen Materialauswahl vor dem Übergang zur Massenproduktion wird das Design auf Formbarkeit optimiert. Darüber hinaus ist die Herstellung von Millionen von Teilen mit einem einzigen Werkzeug möglich.
- Schneller Prozess
Beim 3D-Druck kann die Bearbeitungszeit von endgültigen Produktionsteilen oder Prototypen länger sein als erwartet. Angesichts dessen kann es mehrere Wochen oder sogar Monate dauern. Beim Spritzgießen kann die Bearbeitungszeit jedoch kürzer sein. Abhängig von der Komplexität des Teils, der Größe der Produktionsserie und der Art des Projekts kann es beispielsweise vierzehn Tage dauern.
3D-Druck zu Spritzguss
Meistens spielen diese Herstellungstechniken in Kombination eine entscheidende Rolle im bestehenden Muster eines Produkts. Der Prozess beginnt mit den vorherrschenden Design-Moderationsfähigkeiten von 3D-gedruckten Prototypen. Für erweiterte Stückzahlen geht es dann in den Spritzguss.
Kurz gesagt, das gewählte Herstellungsverfahren muss für die Anwendung und die Funktionen Ihrer Teile gut geeignet sein. Denken Sie auch daran, dass Spritzguss und 3D-Druck mit additiven Materialien nicht die einzigen Herstellungsverfahren sind, die in Ihrer Toolbox verfügbar sind. Alternativ können verschiedene Fertigungsverfahren etabliert werden, darunter die CNC-Bearbeitung oder die Blechbearbeitung, die ausschließlich oder in Kombination mit dem 3D-Druck verwendet werden können.