L'impression 3D industrielle a un impact considérable sur différentes industries à partir de perspectives diverses. La disponibilité rapide de prototypes rapides, de pièces avec des conceptions généralement non manufacturables ou coûteuses, et les avancées matérielles sont également devenues possibles avec l'impression 3D industrielle. En dehors de cela, l'impression 3D industrielle est également utilisée pour la fabrication de moules d'injection plastique. Cependant, il n'est pas adapté ; Pourquoi? Nous allons l'expliquer ici dans cet article.
Les promoteurs affirment que l'utilisation de l'impression 3D industrielle pour fabriquer des moules en plastique permet d'économiser 90% de temps, réduit le coût de 70% et facilite les applications sous des charges légères. Mais il est encore essentiel de comprendre les inconvénients de la fabrication de moules en plastique à l'aide de machines d'impression 3D industrielles par rapport aux moules en aluminium usinés de manière conventionnelle. Voici donc les raisons pour lesquelles la fabrication de moules en plastique par impression 3D n'est pas considérée comme une bonne option :
1. Qualité du moule
Lorsqu'un moule en plastique est fabriqué à l'aide d'une imprimante 3D, la qualité du moule peut ne pas être impressionnante. L'imprimante 3D industrielle utilise des couches pour former un moule complet, présentant un effet d'escalier sur le mur ou la surface inclinée. En même temps, les moules sont sûrs d'être percés ou alésés pour les trous et taraudés ou fraisés pour les caractéristiques filetées. Ces opérations secondaires ajoutent dans le temps le moule. Cependant, la qualité du moule doit rester sans compromis.
2. Taille du moule
Le volume autorisé du moule à l'aide d'une imprimante 3D industrielle est d'environ dix pouces cubes, proche de la taille d'un pamplemousse. Indiscutablement, les machines additives modernes ont une meilleure capacité et une meilleure capacité à former des moules. Cependant, ces machines avancées sont loin derrière les équipements EDM et les centres d'usinage. La raison en est qu'ils peuvent facilement fabriquer des moules jusqu'à une taille de 59 pouces cubes, soit environ six fois plus grande que la capacité d'une imprimante 3D industrielle.
3. Exposition à une chaleur excessive
Les moules utilisés dans le moulage par injection doivent faire face à une chaleur excessive pour permettre au matériau de s'écouler correctement. Habituellement, la température des moules en acier et en aluminium reste autour de 260°C, en particulier lors de la préparation de plastiques à haute température. A l'inverse, il est impossible de respecter une température aussi élevée pour les moules de stéréolithographie et procédés d'impression 3D similaires. C'est parce que ces procédés impliquent des résines photoréactives durcies par la lumière UV. Ces moules en plastique se décomposent instantanément lorsqu'ils sont exposés à autant de chaleur pendant une période prolongée.
Les moules en plastique imprimés en 3D deviennent inefficaces avant d'avoir terminé leurs 100 prises de matière plastique souple comme le styrène et le polyéthylène. Mais les polycarbonates chargés de verre et d'autres thermoplastiques résistants peuvent montrer une certaine résistance. Par la suite, nous pouvons dire que les moules en plastique constitués d'une impression 3D industrielle ne sont pas adaptés pour faire face à la chaleur dans le processus de moulage par injection.
4. Comparaison des coûts
Le coût a toujours été un point de discussion concernant le fait de préférer la fabrication conventionnelle de moules en aluminium ou la fabrication à l'aide d'une imprimante 3D industrielle. Habituellement, les moules industriels en plastique imprimés en 3D sont considérés comme moins coûteux, ce qui est une perception erronée. Par exemple, la fabrication d'un moule en plastique à l'aide d'une imprimante 3D coûte $1000. Il touchera le chiffre de $20 000 s'il est fabriqué à l'aide d'une méthode conventionnelle de fabrication de moules en aluminium.
Mais est-ce que ça vaut le coup ? Bien sûr, ce n'est pas parce que le moule constitué par l'imprimante 3D ne proposera pas ses services plus de 50 à 100 fois. L'investisseur aurait besoin d'un autre moule pour maintenir la vitesse de production. Ainsi, l'investisseur devra engager un investissement de $1000 de plus. Bien qu'il soit important de savoir ici que l'estimation du coût d'un moule imprimé en 3D peut ne pas inclure le coût de la main-d'œuvre.
D'autre part, le moule en aluminium produit à l'aide de méthodes conventionnelles peut vous coûter $15 000. Pourtant, cet investissement est suffisant pour couvrir la production-consommation pendant un temps considérable, car de tels moules peuvent supporter 10 000 cycles de production. De même, avec la fabrication conventionnelle de moules en aluminium, les investisseurs ont une meilleure capacité à choisir des options de personnalisation.
5. Conception du moule
Parmi d'autres complexités, la conception du moule est d'une importance significative, qui reste souvent compromise avec les imprimantes 3D. Néanmoins, les moules constitués des procédés de fabrication de moules conventionnels offrent une commodité colossale lors de l'ajout d'une telle caractéristique technique à la conception du moule. Généralement, les moules constitués d'imprimantes 3D consomment de la matière plastique, qui est réticente à atteindre les objectifs suivants pour le moule, et les moules en aluminium préparés de manière conventionnelle possèdent facilement ces capacités. Certains des exemples notables sont donnés ci-dessous:
- Le placement exact et la quantité d'éjecteurs sont plus difficiles à obtenir avec les imprimantes 3D.
- Les angles de dépouille doivent être étendus à 5 degrés ou plus, dépassant extraordinairement ceux de la plupart des outils en aluminium.
- Les portes ponctuelles et les tunnels doivent être évités dans le cas de moules en plastique imprimés en 3D.
- Pour l'outillage en plastique, les portes de ventilateur, de carotte et de languette doivent augmenter de trois fois leur taille d'origine.
- Le flux de polymère à travers le moule en plastique imprimé en 3D doit être situé de la même manière que les lignes d'impression 3D pour éviter de coller et d'améliorer le remplissage à des pressions d'injection réduites.
Par conséquent, la conception simple de moules en plastique peut fonctionner avec l'imprimante 3D. Néanmoins, les moules de conception complexes sont loin du domaine de ces imprimantes.
Avantages possibles de la fabrication de moules à l'aide d'une imprimante 3D industrielle
Main dans la main, bien qu'étant un échec pour les productions à grand volume, les moules en plastique constitués d'imprimantes 3D présentent encore certains avantages. Ces avantages incluent :
- Si une faible quantité de moules élémentaires est nécessaire avec un grand angle d'ébauche, une imprimante 3D industrielle est parfaite pour fabriquer le moule en plastique.
- Si votre équipe d'outils et de matrices est convaincue qu'elle peut glorifier toutes les fonctionnalités nécessaires dans le moule et connaît les règles de conception du moule, vous pouvez continuer. Sinon, vous risquez de perdre votre temps et votre argent.
- Supposons que vous disposiez de suffisamment de ressources, de main-d'œuvre et de machines pour traiter/assembler le moule en plastique. Dans ce cas, vous pouvez y travailler, mais cela risque de ne pas rester économique.