Промышленная 3D-печать оказывает огромное влияние на различные отрасли с разных точек зрения. Быстрая доступность быстрых прототипов, деталей, обычно не поддающихся изготовлению или дорогих конструкций, а также усовершенствование материалов также стало возможным благодаря промышленной 3D-печати. Кроме того, промышленная 3D-печать также используется для изготовления форм для литья пластмасс под давлением. Однако это не подходит; почему? Мы объясним это здесь, в этой статье.
Сторонники утверждают, что использование промышленной 3D-печати для изготовления пластиковых форм экономит 90% времени, снижает стоимость на 70% и облегчает применение при небольших нагрузках. Но по-прежнему важно понимать недостатки изготовления пластиковых форм с использованием промышленных 3D-печатных машин по сравнению с алюминиевыми формами, обрабатываемыми традиционным способом. Итак, вот причины, по которым изготовление пластиковых форм с помощью 3D-печати не считается хорошим вариантом:
1. Качество формы
Когда пластиковая форма изготавливается с использованием 3D-принтера, качество формы может быть не впечатляющим. Промышленный 3D-принтер использует слои для формирования цельной формы, создавая эффект ступенек на стене или наклонной поверхности. В то же время в формах обязательно просверливают или рассверливают отверстия, а также нарезают резьбу или фрезеруют. Эти второстепенные операции увеличивают время изготовления формы. Однако качество формы должно оставаться безупречным.
2. Размер формы
Допустимый объем формы при использовании промышленного 3D-принтера составляет около десяти кубических дюймов, что близко к размеру грейпфрута. Бесспорно, современные аддитивные машины обладают лучшими возможностями и возможностями для формирования форм. Однако эти современные станки значительно отстают от электроэрозионного оборудования и обрабатывающих центров. Причина в том, что они могут с легкостью изготавливать формы размером до 59 кубических дюймов, что примерно в шесть раз превышает мощность промышленного 3D-принтера.
3. Воздействие чрезмерного тепла
Формы, используемые при литье под давлением, должны подвергаться чрезмерному нагреву, чтобы материал мог течь должным образом. Обычно температура стальных и алюминиевых форм остается около 260°C, особенно при изготовлении высокотемпературных пластмасс. И наоборот, невозможно достичь такой высокой температуры для форм стереолитографии и аналогичных методов 3D-печати. Это связано с тем, что в этих процессах используются фотореактивные смолы, отверждаемые ультрафиолетовым светом. Эти пластиковые формы мгновенно разрушаются при длительном воздействии такого сильного тепла.
Пластиковые формы, напечатанные на 3D-принтере, становятся неэффективными до того, как они завершат свои 100 выстрелов из мягкого пластика, такого как стирол и полиэтилен. Но поликарбонаты со стеклонаполнителем и другие прочные термопласты могут проявлять некоторую устойчивость. Впоследствии мы можем сказать, что пластиковые формы, изготовленные с помощью промышленной 3D-печати, не подходят для выдерживания тепла в процессе литья под давлением.
4. Сравнение затрат
Стоимость всегда была предметом дискуссий относительно предпочтения традиционному производству алюминиевых форм или производству с использованием промышленного 3D-принтера. Обычно промышленные пластиковые формы, напечатанные на 3D-принтере, считаются более дешевыми, что является ошибочным мнением. Например, изготовление пластиковой формы с помощью 3D-принтера стоит $1000. Если он будет изготовлен с использованием традиционного метода изготовления алюминиевых форм, он достигнет цифры $20 000.
Но стоит ли это того? Конечно, это не потому, что форма, изготовленная из 3D-принтера, не будет предлагать свои услуги более 50–100 раз. Инвестору понадобится еще одна форма, чтобы поддерживать скорость производства. Таким образом, инвестору придется вложить еще $1000. Здесь важно знать, что оценка стоимости формы, напечатанной на 3D-принтере, может не включать затраты на рабочую силу.
С другой стороны, алюминиевая форма, изготовленная традиционными методами, может стоить 15 000 TP4T. Тем не менее, этих инвестиций достаточно, чтобы покрыть производство-потребление в течение значительного времени, поскольку такие формы могут поддерживать 10 000 производственных циклов. Аналогичным образом, при традиционном производстве алюминиевых форм инвесторы имеют больше возможностей выбирать варианты индивидуальной настройки.
5. Дизайн формы
Среди других сложностей большое значение имеет конструкция пресс-формы, которая часто нарушается при использовании 3D-принтеров. Тем не менее, формы, изготовленные с помощью традиционных процессов изготовления, обеспечивают колоссальное удобство при добавлении такой технической особенности в конструкцию формы. Обычно формы, изготовленные с помощью 3D-принтеров, потребляют пластиковый материал, который не желает достигать следующих целей для формы, а алюминиевые формы, изготовленные традиционным способом, легко обладают этими способностями. Некоторые из примечательных случаев приведены ниже:
- Точного размещения и количества выталкивающих штифтов сложнее достичь с помощью 3D-принтеров.
- Углы уклона должны быть увеличены до 5 градусов или более, что значительно превышает угол наклона большинства необходимых инструментов для алюминия.
- При использовании пластиковых форм, напечатанных на 3D-принтере, следует избегать точечных ворот и туннелей.
- Для пластиковых инструментов размер вентилятора, литника и язычка должен увеличиться в три раза по сравнению с первоначальным размером.
- Поток полимера через пластиковую форму, напечатанную на 3D-принтере, должен располагаться аналогично линиям 3D-печати, чтобы избежать прилипания и улучшения наполнения при пониженном давлении впрыска.
Следовательно, простая конструкция пластиковых форм может работать с 3D-принтером. Тем не менее, пресс-формы сложной конструкции далеки от компетенции этих принтеров.
Возможные преимущества изготовления форм с использованием промышленного 3D-принтера
Несмотря на то, что пластиковые формы, изготовленные с помощью 3D-принтеров, не подходят для крупносерийного производства, они все же имеют некоторые преимущества. Эти преимущества включают в себя:
- Если требуется небольшое количество элементарных форм с большим углом наклона, для изготовления пластиковой формы идеально подойдет промышленный 3D-принтер.
- Если ваша команда, занимающаяся производством инструментов и штампов, уверена, что сможет реализовать все функции, необходимые в пресс-форме, и знакома с правилами проектирования пресс-формы, вы можете продолжать. В противном случае вы можете зря потратить время и деньги.
- Предположим, у вас достаточно ресурсов, рабочей силы и машин для обработки/сборки пластиковой формы. В этом случае вы можете работать над этим, но это может оказаться неэкономичным.