При проектировании пластиковых деталей для производства процесс, который вы хотите оптимизировать, зависит от многих факторов, таких как геометрия деталей, количество, функция, материал и положение в цикле разработки. 3D-печать и литье под давлением — два ведущих производственных процесса; однако какой подход лучше, еще предстоит решить. Следовательно, в этой статье мы обсудим преимущества и условия использования этих двух процессов.
Каковы преимущества 3D-печать?
Вот часть значительных преимуществ, связанных с 3D-печатью:
- Быстрый и универсальный
3D-печать рекомендуется для точного и воспроизводимого прототипирования и производства деталей конечного использования в небольших объемах, чтобы обеспечить более быструю доставку компонентов. Без сомнения, технология 3D-печати изначально относится к быстрому прототипированию деталей. Но теперь оно превратилось в жизнеспособное производство деталей для конечного использования, поддерживаемое современными материалами и процессами.
- Проектирование сложной геометрии
Для изготовления деталей, которые относительно просты по геометрии, более подходящим и экономически эффективным решением может быть литье под давлением или обработка на станках с ЧПУ. Но для органических и сложных геометрических форм, деталей, требующих многократных итераций, а также пластиковых деталей небольшого размера, 3D-печать может быть предпочтительным решением. Обычно подход аддитивного производства предлагает большую свободу проектирования, чем подходы литья под давлением или традиционные подходы к производству. Тем не менее, условием является то, что процесс проектирования был проведен эффективно, поскольку в противном случае степень свободы может оказаться для производителей более дорогостоящей и отнимать больше времени.
- Объединение сборок деталей
Как обсуждалось выше, наиболее важным преимуществом АМ является то, что он предлагает значительную свободу для проектирования деталей сложной геометрии. В то же время возможность объединять существующие сборки деталей, которые обычно состоят из множества частей, в одно целое, является еще одним значительным преимуществом 3D-печати. В конечном итоге это приводит к снижению затрат на сборку. Например, требуется меньше рабочей силы, снижаются эксплуатационные расходы и снижается вероятность отказа в любой момент.
- Высокая прочность деталей при легком весе
Аддитивные материалы, используемые в 3D-печати, обеспечивают превосходную долговечность при небольшом весе. Это причина использования деталей, напечатанных на 3D-принтере, в аэрокосмической и автомобильной отраслях. Хотя в этой статье мы рассматриваем пластик только как добавку, печатный алюминий (ALSi10Mg) также является одним из наиболее распространенных материалов для производства деталей конечного использования.
- Вариант настройки
Гибкость настройки деталей, напечатанных на 3D-принтере, является еще одним заметным преимуществом аддитивного производства. В этом плане производство деталей конечного использования в небольших объемах, в том числе медицинских устройств, ориентированных на пациента, носимых устройств и мелкосерийных высокопроизводительных деталей для аэрокосмической промышленности, кажется идеальным с использованием 3D-печати. Более того, возможности индивидуальной настройки, доступные с помощью AM, беспрецедентны, поскольку они позволяют восстанавливать мелкосерийные детали, ранее отлитые или отлитые.
Каковы преимущества литья под давлением?
Литье под давлением также имеет некоторые преимущества, связанные с его использованием в качестве производственного процесса:
- Сниженная цена
Экономическая эффективность является существенным преимуществом литья под давлением. Например, стоимость оснастки алюминиевой формы колеблется от $5000 до $80 000, в зависимости от конструкции детали и количества необходимых компонентов. Соответственно, если вы ищете крупномасштабное производство конкретной детали, стоимость оснастки пресс-формы будет удовлетворена увеличением количества.
- Широкий выбор материалов
Сырьем, используемым при литье под давлением, являются термопластические смолы, эластомеры и варианты жидкого силиконового каучука. В этом диапазоне тысячи материалов попадают в категорию материалов, используемых в производственном процессе, осуществляемом с помощью литья под давлением. Напротив, доступно лишь несколько материалов, которые можно использовать в 3D-печати. Кроме того, доступность гораздо более широкого ассортимента материалов делает литье под давлением наиболее известным и принятым производственным процессом во многих отраслях. В связи с этим свойства, функции, применение деталей также можно контролировать путем добавления желаемого материала в качестве сырья.
- Большие объемы
Несмотря на множество преимуществ литья под давлением, производственные мощности при использовании этого подхода становятся слишком высокими. После первоначальных инвестиций в оснастку для пресс-форм ее можно использовать для производства тысяч деталей самых разных размеров и сложности.
- Масштабируемость продукта
Если вы собираетесь спроектировать деталь, которую нужно масштабировать до тысяч или даже миллионов, 3D-печать не будет целесообразным вариантом. Хотя некоторые технологии, связанные с 3D-печатью, например, многоструйную сварку, можно использовать, объем производства деталей по-прежнему ниже 1000. С другой стороны, масштабируемость литья под давлением слишком высока. После быстрого создания прототипа с правильным выбором материала перед переходом к крупномасштабному производству конструкция оптимизируется для формования. Кроме того, возможно изготовление миллионов деталей с использованием одной пресс-формы.
- Быстрый процесс
При использовании 3D-печати время изготовления готовых деталей или прототипов может оказаться дольше, чем ожидалось. Учитывая это, это может занять несколько недель или даже месяцев. Но в случае литья под давлением время выполнения может быть короче. Например, это может быть две недели, в зависимости от сложности детали, размера производственного цикла и типа проекта.
3D-печать для Литье под давлением
В большинстве случаев эти технологии производства в совокупности играют решающую роль в существующей структуре продукта. Процесс начинается с преобладающих возможностей проектирования и модерации прототипов, напечатанных на 3D-принтере. Затем он переходит к литью под давлением для увеличения количества деталей.
Короче говоря, выбранный метод производства должен хорошо подходить для применения и функций ваших деталей. Кроме того, имейте в виду, что литье под давлением и 3D-печать с использованием аддитивных материалов — не единственные производственные процессы, доступные в вашем наборе инструментов. В качестве альтернативы можно внедрить различные производственные процессы, включая обработку на станках с ЧПУ или изготовление листового металла, которые можно использовать исключительно или в сочетании с 3D-печатью.