産業用 3D プリンティングは、さまざまな視点からさまざまな業界に圧倒的な影響を与えています。工業用 3D プリントでは、ラピッド プロトタイプ、通常は製造不可能または高価な設計の部品、および材料の進歩を迅速に利用できるようになりました。それとは別に、工業用 3D プリントはプラスチック射出成形金型の製造にも使用されています。ただし、適切ではありません。なぜ？ここでは、この記事で説明します。
支持者は、工業用 3D プリンティングを使用してプラスチック金型を製造すると、90% の時間を節約し、70% のコストを削減し、軽負荷でのアプリケーションを容易にすると主張しています。しかし、産業用 3D 印刷機を使用してプラスチック金型を作成することの欠点を、従来の機械加工によるアルミニウム金型と比較して理解することは依然として重要です。したがって、3D プリントを使用したプラスチック金型の製造が適切な選択肢と見なされない理由は次のとおりです。
1. 金型の品質
3D プリンターを使用してプラスチック金型を製造する場合、金型の品質は印象的ではない場合があります。産業用 3D プリンターは、レイヤーを使用して完全な金型を形成し、壁や傾斜面に階段状の効果を示します。同時に、金型は必ずドリルまたはリーミングで穴を開け、タップまたはフライス加工してねじ山を形成します。これらの二次操作は、金型に時間を追加します。ただし、金型の品質は妥協しないでください。
2. 金型のサイズ
産業用 3D プリンターを使用した型の許容体積は、グレープ フルーツのサイズに近い約 10 立方インチです。間違いなく、最新のアディティブ マシンは、金型を形成する能力と容量が優れています。しかし、これらの高度な機械は、放電加工機やマシニング センターよりもはるかに遅れています。その理由は、産業用 3D プリンターの約 6 倍の 59 立方インチのサイズまでの金型を便利に製造できるからです。
3.過度の熱への暴露
射出成形で使用される金型は、材料が適切に流動するように、過度の熱に直面する必要があります。通常、鋼とアルミニウムの金型の温度は、特に高温のプラスチックを準備する場合、約 260°C のままです。逆に、ステレオリソグラフィーおよび同様の 3D 印刷方法の金型では、このような高温を満たすことは不可能です。これは、これらのプロセスにUV光で硬化する光反応性樹脂が含まれているためです。これらのプラスチックの金型は、長時間この熱にさらされるとすぐに壊れます。
3D プリントされたプラスチック金型は、スチレンやポリエチレンなどの軟質プラスチック材料の 100 ショットを完了する前に効果がなくなります。しかし、ガラス入りポリカーボネートやその他の頑丈な熱可塑性樹脂は、ある程度の抵抗を示す可能性があります。したがって、産業用 3D プリンティングで作成されたプラスチック金型は、射出成形プロセスで熱に直面するのに適していないと言えます。
4. コスト比較
従来のアルミ金型製作や工業用3Dプリンターで製作するよりも、コスト面で常に議論の的となってきました。通常、工業用の 3D プリント プラスチック金型はコストが低いと考えられていますが、これは間違った認識です。たとえば、3D プリンターを使用したプラスチック金型の作成には $1000 の費用がかかります。従来のアルミ金型製作法で製作すると$20,000の数字に触れる。
しかし、それは価値がありますか？もちろん、3Dプリンターで作った金型が50回から100回以上サービスを提供しないからではありません。投資家は、生産速度を維持するために別の金型が必要になります。したがって、投資家はさらに $1000 の投資を行う必要があります。ここで重要なのは、3D プリントされた金型のコスト見積もりには人件費が含まれていない可能性があることです。
一方、従来の方法で製造されたアルミニウム金型は、$15,000 かかる場合があります。それでも、このような金型は 10,000 の生産サイクルをサポートできるため、この投資はかなりの期間の生産と消費をカバーするのに十分です。同様に、従来のアルミニウム金型の製造では、投資家はカスタマイズオプションをより適切に選択できます。
5. 金型の設計
他の複雑さの中で、金型の設計は非常に重要であり、3D プリンターではしばしば妥協されたままです。とはいえ、従来の金型製作工程で作られた金型は、金型の設計にこのような技術的特徴を追加する場合に非常に便利です。通常、3D プリンターで作成される金型はプラスチック材料を消費するため、金型の次の目標を達成するのは困難であり、従来のアルミ製金型はこれらの能力を容易に備えています。注目すべき事例のいくつかを以下に示します。
- エジェクタ ピンの正確な配置と数は、3D プリンターでは実現が困難です。
- 抜き勾配は 5 度以上に拡大する必要があり、ほとんどのアルミニウム工具の必需品を大幅に上回ります。
- 3D プリントのプラスチック金型の場合、ポイント ゲートとトンネルは避ける必要があります。
- プラスチック金型の場合、ファン、スプルー、およびタブ ゲートは、元のサイズの 3 倍に拡大する必要があります。
- 3D プリントされたプラスチック金型を通過するポリマーの流れは、3D プリント ラインと同様に配置して、粘着を避け、低い射出圧力での充填を強化する必要があります。
したがって、プラスチック金型の単純な設計は、3D プリンターで機能する可能性があります。とはいえ、複雑なデザインの金型は、これらのプリンターの領域からはほど遠いものです。
産業用3Dプリンターによる金型製作のメリット
同様に、大量生産には失敗したものの、3D プリンターで作成されたプラスチック金型にはまだいくつかの利点があります。これらの利点は次のとおりです。
- ドラフト角度が大きく、少量の基本金型が必要な場合は、工業用 3D プリンターがプラスチック金型の作成に最適です。
- ツールとダイのチームが、金型に必要なすべての機能を美化できると確信しており、金型の設計ルールに精通している場合は、先に進むことができます.そうしないと、時間とお金を無駄にする可能性があります。
- プラスチック金型を加工/組み立てるのに十分なリソース、労働力、および機械があるとします。その場合、作業はできますが、経済的ではない可能性があります。