תבניות פלסטיק מודפסות בתלת מימד לעומת כלי אלומיניום קונבנציונליים

ג'ק שקר מומחה לעיבוד שבבי CNC

מתמחה ב כרסום CNC, מפנה CNC, הדפסת 3D, יציקת אורטאן, ו ייצור פח מתכת שירותים.


להדפסת תלת מימד תעשייתית יש השפעה מכרעת על תעשיות שונות מנקודות מבט מגוונות. הזמינות המהירה של אבות טיפוס מהירים, חלקים עם עיצובים שאינם ניתנים לייצור או יקרים, והתקדמות חומרית, התאפשרו גם עם הדפסת תלת מימד תעשייתית. מלבד זאת, הדפסת תלת מימד תעשייתית משמשת גם לייצור תבניות הזרקת פלסטיק. עם זאת, זה לא מתאים; למה? נסביר זאת כאן במאמר זה.

התומכים טוענים ששימוש בהדפסת תלת מימד תעשייתית לייצור תבניות פלסטיק חוסך 90% מהזמן, מפחית את העלות ב-70% ומקל על יישומים בעומסים קלים. אבל עדיין חיוני להבין את החסרונות של ייצור תבניות פלסטיק באמצעות מכונות הדפסה תלת מימדיות תעשייתיות בהשוואה לתבניות אלומיניום בעיבוד קונבנציונלי. אז הנה הסיבות שבבסיסן ייצור של תבניות פלסטיק באמצעות הדפסת תלת מימד לא נחשב לאופציה טובה:

1. איכות התבנית

כאשר תבנית פלסטיק מיוצרת באמצעות מדפסת תלת מימד, ייתכן שאיכות התבנית לא תהיה מרשימה. מדפסת התלת מימד התעשייתית משתמשת בשכבות ליצירת תבנית שלמה, המציגה אפקט של מדרגות על הקיר או על פני השטח הזוויתיים. יחד עם זאת, התבניות בטוחות שיוקדחו או יעברו חורים ונקדח או כרסום עבור תכונות הברגה. פעולות משניות אלו מוסיפות את זמן העובש. עם זאת, איכות התבנית צריכה להישאר ללא פשרות.

2. גודל התבנית

הנפח המותר של התבנית במדפסת תלת מימד תעשייתית הוא בסביבות עשרה אינץ' מעוקב, קרוב לגודל של אשכולית. ללא ספק, למכונות תוספים מודרניות יש יכולת ויכולת טובה יותר ליצור תבניות. עם זאת, המכונות המתקדמות הללו נמצאות הרבה מאחורי ציוד ה-EDM ומרכזי העיבוד. הסיבה היא שהם יכולים לייצר בנוחות תבניות עד גודל של 59 אינץ' מעוקב, שזה בערך פי שישה מהקיבולת של מדפסת תלת מימד תעשייתית.

3. חשיפה לחום יתר

התבניות המשמשות בהזרקה צריכות להתמודד עם חום מופרז כדי לאפשר לחומר לזרום כראוי. בדרך כלל, הטמפרטורה עבור תבניות פלדה ואלומיניום נשארת סביב 260 מעלות צלזיוס, במיוחד בעת הכנת פלסטיק בטמפרטורה גבוהה. לעומת זאת, אי אפשר לעמוד בטמפרטורה כה גבוהה עבור תבניות של סטריאוליטוגרפיה ושיטות הדפסה תלת מימדיות דומות. הסיבה לכך היא שתהליכים אלה כוללים שרפים פוטו-ריאקטיביים הנרפאים באמצעות אור UV. תבניות פלסטיק אלו מתפרקות באופן מיידי כאשר הן נחשפות לחום רב כל כך למשך תקופה ממושכת.

תבניות הפלסטיק המודפסות בתלת מימד הופכות לבלתי יעילות לפני שהן משלימות את 100 זריקותיהן של חומר פלסטי רך כגון סטירן ופוליאתילן. אבל פוליקרבונטים מלאי זכוכית ותרמופלסטיים קשים אחרים עשויים להראות עמידות מסוימת. בהמשך, ניתן לומר שתבניות הפלסטיק המורכבות מהדפסת תלת מימד תעשייתית אינן מתאימות להתמודד עם חום בתהליך ההזרקה.

4. השוואת עלויות

העלות תמיד הייתה נקודת דיון לגבי העדפה מייצור קונבנציונלי של תבניות אלומיניום או ייצור באמצעות מדפסת תלת מימד תעשייתית. בדרך כלל, תבניות הפלסטיק המודפסות בתלת מימד נחשבות לנמוכות בעלותן, וזו תפיסה שגויה. לדוגמה, ייצור תבנית פלסטיק באמצעות מדפסת תלת מימד עולה $1000. הוא ייגע בדמות $20,000 אם ייוצר בשיטת ייצור תבנית אלומיניום קונבנציונלית.

אבל האם זה כדאי? כמובן, זה לא בגלל שהתבנית המורכבת ממדפסת התלת מימד לא תציע את שירותיה יותר מ-50 עד 100 פעמים. המשקיע יזדקק לתבנית נוספת כדי לשמור על מהירות הייצור. אז, המשקיע יצטרך לשאת בהשקעה של $1000 יותר. אמנם חשוב לדעת כאן שהערכת העלות של תבנית מודפסת בתלת מימד עשויה שלא לכלול את עלות העבודה.

מצד שני, תבנית האלומיניום המיוצרת בשיטות קונבנציונליות עשויה לעלות לך $15,000. ובכל זאת, השקעה זו מספיקה כדי לכסות צריכת ייצור לזמן ניכר, שכן תבניות כאלה יכולות לתמוך ב-10,000 מחזורי ייצור. כמו כן, עם הייצור הקונבנציונלי של תבניות אלומיניום, למשקיעים יש יכולת טובה יותר לבחור אפשרויות התאמה אישית.

5. עיצוב התבנית

בין מורכבויות אחרות, לעיצוב התבנית יש חשיבות משמעותית, שלעתים קרובות נותרת בסיכון עם מדפסות תלת מימד. עם זאת, תבניות המורכבות מתהליכי ייצור תבניות קונבנציונליים מציעות נוחות אדירה כאשר מוסיפים תכונה טכנית כזו לעיצוב התבנית. בדרך כלל, התבניות המורכבות ממדפסות תלת מימד צורכות חומר פלסטי, אשר אינו שש להשיג את היעדים הבאים עבור התבנית, ותבניות אלומיניום המוכנות באופן קונבנציונלי בעלות יכולות אלו בקלות. כמה מהמקרים הבולטים מובאים להלן:

  • קשה יותר להשיג את המיקום והכמות המדויקים של פיני המפלט עם מדפסות תלת מימד.
  • יש להרחיב את זוויות הטיוטה ל-5 מעלות או יותר, מעלה בצורה יוצאת דופן את זו של רוב הצרכים של כלי אלומיניום.
  • יש להימנע משערי נקודתיים ומנהרות במקרה של תבניות פלסטיק מודפסות בתלת מימד.
  • עבור כלי פלסטיק, מאוורר, פתח ושערים צריכים להגדיל פי שלושה מגודלם המקורי. 
  • זרימת הפולימרים דרך תבנית הפלסטיק המודפסת בתלת-ממד צריכה להיות ממוקמת בדומה לקווי הדפסה תלת-ממדיים כדי להתרחק מהידבקות ושיפור המילוי בלחץ הזרקה מופחת.

כתוצאה מכך, העיצוב הפשוט של תבניות פלסטיק עשוי לעבוד עם מדפסת התלת מימד. עם זאת, תבניות עיצוב מורכבות רחוקות מתחום המדפסות הללו.

יתרונות אפשריים של ייצור עובש באמצעות מדפסת תלת מימד תעשייתית

יד ביד, למרות היותם כישלון בהפקות בנפח גדול, לתבניות פלסטיק המורכבות ממדפסות תלת מימד יש עדיין כמה יתרונות. יתרונות אלו כוללים: 

  • אם נדרשת כמות נמוכה של תבניות אלמנטריות עם זווית שרטוט גדולה, מדפסת תלת מימד תעשייתית מושלמת להכנת תבנית הפלסטיק. 
  • אם צוות הכלים והמתים שלך בטוח שהם יכולים להאדיר את כל התכונות הדרושות בתבנית ומכיר את כללי העיצוב של התבנית, אתה יכול להמשיך. אחרת, אתה עלול לבזבז את הזמן והכסף שלך. 
  • נניח שיש לך מספיק משאבים, כוח עבודה ומכונות כדי לעבד/להרכיב את תבנית הפלסטיק. במקרה זה, אתה יכול לעבוד על זה, אבל זה עלול לא להישאר חסכוני.