3D-painetut muovimuotit verrattuna perinteiseen alumiinityökaluun

Teollisella 3D-tulostuksella on valtava vaikutus eri toimialoihin monista eri näkökulmista. Nopeiden prototyyppien, yleensä valmistamattomien tai kalliiden osien nopea saatavuus ja materiaalien edistyminen ovat myös mahdollisia teollisen 3D-tulostuksen myötä. Sen lisäksi teollista 3D-tulostusta käytetään myös muovisten ruiskumuottien valmistukseen. Se ei kuitenkaan sovellu; miksi? Selitämme sen tässä artikkelissa.

Kannattajat väittävät, että teollisen 3D-tulostuksen käyttö muovimuottien valmistukseen säästää 90 % ajasta, alentaa kustannuksia 70 % ja helpottaa sovellusten käyttöä kevyissä kuormissa. Mutta silti on tärkeää ymmärtää muovimuottien tekemisen haitat teollisilla 3D-tulostuskoneilla verrattuna tavanomaisiin koneistettuihin alumiinimuotteihin. Joten tässä on syitä, joiden perusteella muovimuottien valmistusta 3D-tulostuksella ei pidetä hyvänä vaihtoehtona:

1. Muotin laatu

Kun muovimuotti valmistetaan 3D-tulostimella, muotin laatu ei välttämättä ole vaikuttava. Teollinen 3D-tulostin muodostaa kerrosten avulla täydellisen muotin, joka näyttää portaikkovaikutelman seinällä tai vinossa pinnalla. Samalla muotit varmasti porataan tai kalvotaan reikiä varten ja kierretään tai jyrsitään kierreominaisuuksia varten. Nämä toissijaiset toiminnot lisäävät muotin aikaa. Muotin laadun tulisi kuitenkin pysyä tinkimättömänä.

2. Muotin koko

Muotin sallittu tilavuus teollisella 3D-tulostimella on noin kymmenen kuutiometriä, lähellä greipin kokoa. Nykyaikaisilla lisäainekoneilla on kiistatta parempi kyky ja kyky muodostaa muotteja. Nämä edistykselliset koneet ovat kuitenkin paljon EDM-laitteiden ja työstökeskusten takana. Syynä on se, että he pystyvät valmistamaan kätevästi jopa 59 kuutiometrin kokoisia muotteja, mikä on noin kuusi kertaa teollisen 3D-tulostimen kapasiteettia suurempi.

3. Altistuminen liialliselle lämmölle

Ruiskuvalussa käytettävien muottien on kestettävä liiallista lämpöä, jotta materiaali pääsee virtaamaan asianmukaisesti. Teräs- ja alumiinimuottien lämpötila pysyy yleensä noin 260°C:ssa, erityisesti korkean lämpötilan muoveja valmistettaessa. Sitä vastoin on mahdotonta saavuttaa niin korkeaa lämpötilaa stereolitografian ja vastaavien 3D-tulostusmenetelmien muoteille. Tämä johtuu siitä, että nämä prosessit sisältävät fotoreaktiivisia hartseja, jotka kovetetaan UV-valolla. Nämä muovimuotit hajoavat välittömästi, kun ne ovat alttiina näin suurelle lämmölle pitkän aikaa.

3D-painetut muovimuotit tulevat tehottomiksi ennen kuin ne ovat saaneet valmiiksi 100 pehmeää muovimateriaalia, kuten styreeniä ja polyeteeniä. Mutta lasitäytteiset polykarbonaatit ja muut sitkeät kestomuovit saattavat kestää jonkin verran. Myöhemmin voidaan sanoa, että teollisesta 3D-tulostuksesta valmistetut muovimuotit eivät sovellu kestämään lämpöä ruiskuvaluprosessissa.

4. Kustannusten vertailu

Kustannukset ovat aina olleet keskustelunaiheena tavanomaisesta alumiinimuottien valmistuksesta tai teollisella 3D-tulostimella valmistuksesta. Yleensä teollisia 3D-tulostettuja muovimuotteja pidetään halvempana, mikä on väärä käsitys. Esimerkiksi muovimuotin valmistus 3D-tulostimella maksaa 1000 dollaria. Se koskettaa 20 000 dollarin lukua, jos se valmistetaan tavanomaisella alumiinimuotin valmistusmenetelmällä.

Mutta onko se kannattavaa? Tietenkään se ei johdu siitä, että 3D-tulostimesta muodostuva muotti ei tarjoa palvelujaan yli 50-100 kertaa. Sijoittaja tarvitsisi toisen muotin ylläpitääkseen tuotantonopeutta. Joten sijoittajan on tehtävä 1000 dollarin lisäsijoitus. Vaikka tässä on tärkeää tietää, että 3D-tulostetun muotin kustannusarvio ei välttämättä sisällä työvoimakustannuksia.

Toisaalta perinteisillä menetelmillä valmistettu alumiinimuotti voi maksaa sinulle 15 000 dollaria. Silti tämä investointi riittää kattamaan tuotanto-kulutuksen huomattavaksi ajaksi, sillä tällaiset muotit kestävät 10 000 tuotantosykliä. Samoin tavanomaisessa alumiinimuottien valmistuksessa sijoittajilla on parempi mahdollisuus valita räätälöityjä vaihtoehtoja.

5. Muotin suunnittelu

Muiden monimutkaisten asioiden ohella muotin suunnittelulla on suuri merkitys, mikä usein jää 3D-tulostimien vaaraan. Perinteisistä muotinvalmistusprosesseista koostuvat muotit tarjoavat kuitenkin valtavan mukavuuden, kun muotin suunnitteluun lisätään tällainen tekninen ominaisuus. Yleensä 3D-tulostimista koostuvat muotit kuluttavat muovimateriaalia, joka ei halua saavuttaa seuraavia muotin tavoitteita, ja perinteisesti valmistetuilla alumiinimuotilla on helposti nämä ominaisuudet. Jotkut merkittävistä tapauksista on esitetty alla:

  • Ejektoritappien tarkka sijainti ja määrä on vaikeampi saavuttaa 3D-tulostimilla.
  • Syvyyskulmat tulee laajentaa 5 asteeseen tai enemmän, mikä ylittää poikkeuksellisen useimpien alumiinityökalujen välttämättömyyden.
  • Pisteportteja ja tunneleita tulee välttää 3D-tulostettujen muovimuottien tapauksessa.
  • Muovisissa työkaluissa tuulettimen, siiven ja kielekkeen porttien tulee kasvaa kolminkertaisiksi alkuperäiseen kokoonsa.
  • Polymeerivirtaus 3D-tulostetun muovimuotin läpi tulee sijoittaa samalla tavalla kuin 3D-tulostusviivat, jotta ne eivät tartu ja täyttö paranee alennettujen ruiskutuspaineiden avulla.

Näin ollen muovimuottien yksinkertainen muotoilu voi toimia 3D-tulostimen kanssa. Monimutkaiset suunnittelumuotit ovat kuitenkin kaukana näiden tulostimien toimialueesta.

Teollisen 3D-tulostimen muotinvalmistuksen mahdolliset edut

Vaikka 3D-tulostimista valmistetuilla muovimuoteilla on suuria tuotantomääriä epäonnistuneita, käsi kädessä niitä on silti joitain etuja. Näitä etuja ovat:

  • Jos tarvitaan pieni määrä perusmuotteja suurella vetokulmalla, teollinen 3D-tulostin on täydellinen muovimuotin valmistukseen.
  • Jos työkalu- ja muotitiimisi on varma, että he voivat ylistää kaikki muotissa tarvittavat ominaisuudet ja tuntee muotin suunnittelusäännöt, voit mennä eteenpäin. Muuten saatat tuhlata aikaasi ja rahaasi.
  • Oletetaan, että sinulla on tarpeeksi resursseja, työvoimaa ja koneita muovimuotin käsittelyyn/kokoamiseen. Siinä tapauksessa voit työskennellä sen parissa, mutta se ei välttämättä jää taloudelliseksi.