3D 프린팅 플라스틱 몰드와 기존 알루미늄 툴링 비교

산업용 3D 프린팅은 다양한 관점에서 다양한 산업에 압도적인 영향을 미치고 있습니다. 산업용 3D 프린팅을 통해 신속한 프로토타입, 일반적으로 제조할 수 없거나 값 비싼 디자인의 부품 및 재료 발전의 빠른 가용성도 가능해졌습니다. 그 외에도 산업용 3D 프린팅은 플라스틱 사출 금형 제조에도 사용되고 있습니다. 그러나 적합하지 않습니다. 왜요? 이 기사에서 여기에서 설명합니다.

지지자들은 플라스틱 주형을 제조하기 위해 산업용 3D 프린팅을 사용하면 시간이 90% 절약되고 비용이 70% 감소하며 가벼운 하중에서 적용이 용이하다고 주장합니다. 그러나 산업용 3D 프린팅 기계를 사용하여 기존의 알루미늄 몰드에 비해 플라스틱 몰드를 만들 때의 단점을 이해하는 것은 여전히 ​​중요합니다. 따라서 3D 프린팅을 사용하여 플라스틱 금형을 제조하는 것이 좋은 옵션으로 간주되지 않는 이유는 다음과 같습니다.

1. 금형의 품질

플라스틱 몰드를 3D 프린터로 제작하면 몰드의 품질이 좋지 않을 수 있습니다. 산업용 3D 프린터는 층을 사용하여 벽이나 각진 표면에 계단 효과를 나타내는 완전한 금형을 형성합니다. 동시에 몰드는 구멍을 위해 드릴로 뚫거나 리밍하고 나사산 형상을 위해 탭하거나 밀링해야 합니다. 이러한 2차 작업은 금형 시간을 추가합니다. 그러나 금형의 품질은 타협하지 않아야 합니다.

2. 금형의 크기

산업용 3D 프린터를 사용한 금형의 허용 부피는 자몽 크기에 가까운 약 10입방인치입니다. 틀림없이 현대의 적층 기계는 금형을 형성하는 능력과 능력이 더 우수합니다. 그러나 이러한 고급 기계는 EDM 장비 및 머시닝 센터보다 훨씬 뒤쳐져 있습니다. 그 이유는 산업용 3D 프린터 용량의 약 6배에 달하는 59입방인치 크기의 금형을 편리하게 제작할 수 있기 때문이다.

3. 과도한 열에 노출

사출 성형에 사용되는 금형은 재료가 적절하게 흐르도록 과도한 열에 직면해야 합니다. 일반적으로 강철 및 알루미늄 주형의 온도는 특히 고온 플라스틱을 준비할 때 약 260°C로 유지됩니다. 반대로, 광조형 및 이와 유사한 3D 프린팅 방법의 금형에서는 이러한 고온을 충족하는 것이 불가능합니다. 이러한 공정에는 UV 광에 의해 경화되는 광반응성 수지가 포함되기 때문입니다. 이 플라스틱 주형은 장기간 이 정도의 열에 노출되면 즉시 분해됩니다.

3D 프린팅된 플라스틱 몰드는 스티렌 및 폴리에틸렌과 같은 부드러운 플라스틱 재료의 100샷을 완성하기 전에 비효율적입니다. 그러나 유리로 채워진 폴리카보네이트 및 기타 견고한 열가소성 플라스틱은 약간의 저항을 보일 수 있습니다. 결과적으로 산업용 3D 프린팅으로 구성된 플라스틱 금형은 사출 성형 공정에서 열을 받는 데 적합하지 않다고 말할 수 있습니다.

4. 비용 비교

기존의 알루미늄 몰드 제조 또는 산업용 3D 프린터를 사용한 제조를 선호하는 것과 관련하여 비용은 항상 논의의 대상이었습니다. 일반적으로 산업용 3D 인쇄 플라스틱 금형은 비용이 적게 드는 것으로 간주되며 이는 잘못된 인식입니다. 예를 들어, 3D 프린터를 사용하여 플라스틱 금형을 만드는 데는 1000달러가 소요됩니다. 기존의 알루미늄 몰드 공법으로 만든다면 2만 달러에 육박할 것이다.

그러나 가치가 있습니까? 물론 3D프린터로 만든 금형이 서비스를 50~100번 이상 제공하지 않기 때문은 아니다. 투자자는 생산 속도를 유지하기 위해 또 다른 금형이 필요합니다. 따라서 투자자는 $1000를 더 투자해야 합니다. 여기에서 3D 인쇄 금형의 비용 추정에는 인건비가 포함되지 않을 수 있다는 점을 아는 것이 중요합니다.

반면에 기존 방법을 사용하여 생산된 알루미늄 주형은 15,000달러가 소요될 수 있습니다. 그러나 이 투자는 상당한 시간 동안 생산-소비를 충당하기에 충분합니다. 그러한 금형은 10,000번의 생산 주기를 지원할 수 있기 때문입니다. 마찬가지로, 알루미늄 몰드의 기존 제조 방식을 통해 투자자는 사용자 정의 옵션을 더 잘 선택할 수 있습니다.

5. 금형 설계

다른 복잡성 속에서도 금형의 설계는 매우 중요하며, 이는 종종 3D 프린터로 인해 손상되는 경우가 많습니다. 그럼에도 불구하고 기존의 금형 제작 공정으로 구성된 금형은 이러한 기술적 특징을 금형 설계에 추가할 때 엄청난 편의성을 제공합니다. 일반적으로 3D 프린터로 구성된 금형은 플라스틱 재료를 소모하므로 금형에 대해 다음과 같은 목표를 달성하기가 꺼려지며, 기존에 준비된 알루미늄 금형은 이러한 능력을 쉽게 보유합니다. 몇 가지 주목할만한 사례는 다음과 같습니다.

  • 이젝터 핀의 정확한 배치와 수량은 3D 프린터로 달성하기 어렵습니다.
  • 구배 각도는 5도 이상으로 확장되어야 하며, 이는 대부분의 알루미늄 툴링 필수품을 훨씬 능가합니다.
  • 3D 프린팅 플라스틱 몰드의 경우 포인트 게이트와 터널을 피해야 합니다.
  • 플라스틱 툴링의 경우 팬, 스프루 및 탭 게이트가 원래 크기의 3배 증가해야 합니다.
  • 3D 프린팅된 플라스틱 몰드를 통과하는 폴리머 흐름은 3D 프린팅 라인과 유사하게 위치하여 감소된 사출 압력에서 점착을 방지하고 충전을 향상시켜야 합니다.

결과적으로 플라스틱 몰드의 단순한 디자인은 3D 프린터에서 작동할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 복잡한 디자인 금형은 이러한 프린터의 영역에서 멀리 떨어져 있습니다.

산업용 3D 프린터를 사용한 금형 제작의 가능한 장점

손에 손을 잡고 대량 생산에 실패했지만 3D 프린터로 구성된 플라스틱 금형은 여전히 ​​몇 가지 장점이 있습니다. 이러한 장점은 다음과 같습니다.

  • 큰 구배 각도로 소량의 기본 금형이 필요한 경우 산업용 3D 프린터가 플라스틱 금형을 만드는 데 적합합니다.
  • 금형 제작 팀이 금형에 필요한 모든 기능을 사용할 수 있다고 확신하고 금형의 설계 규칙을 알고 있다면 계속 진행할 수 있습니다. 그렇지 않으면 시간과 돈을 낭비할 수 있습니다.
  • 플라스틱 몰드를 가공/조립할 수 있는 자원, 노동력 및 기계가 충분하다고 가정합니다. 이 경우 작업을 수행할 수 있지만 경제적이지 않을 수 있습니다.