Stop met over-engineering:metalen onderdelen omzetten in plastic

Ingenieurs vertrouwen vaak op metalen om robuuste producten te maken, omdat ze sterk, typisch corrosiebestendig, thermisch stabiel zijn en redelijk goed worden begrepen door de technische gemeenschap. Gezien de vooruitgang in hoogtechnologische thermoplasten en thermoharders, productietechnieken en digitale ontwerptools, zijn kunststoffen beter in staat dan je zou denken. Het is mogelijk dat u uw onderdeel overmatig ontwerpt door het van metaal te maken en de vele gunstige eigenschappen van kunststoffen misloopt.

Dingen om te overwegen

Om te beslissen of uw onderdeel een goede kandidaat is voor conversie van metaal, is het belangrijk om de prestatie-eisen van uw product te begrijpen. Wat zijn de bedrijfsomstandigheden? Wat zijn de laadgevallen? Hoeveel kruip/vermoeidheid is acceptabel? Wat zijn de specificaties rond chemische en UV-bestendigheid? Uw onderdeel heeft mogelijk niet-onderhandelbare vereisten waardoor het ongeschikt is voor conversie, maar het brede scala aan materiaaleigenschappen en kunststofvariëteiten op de markt maken het vinden van een geschikt alternatief gemakkelijker dan ooit tevoren.

Sterk genoeg

Hoewel kunststoffen niet de sterkte van metaal hebben, zijn bepaalde kunststoffen sterk genoeg voor veel toepassingen. Cyanate Ester, een gepatenteerd polymeer gemaakt voor Carbon's® Digital Light Synthesis (DLS) -technologie, heeft bijvoorbeeld een hoge warmteafbuiging, sterkte en stijfheid. De stijfheid is met name vergelijkbaar met die van met glas gevuld nylon en is gebruikt om sommige verouderde metalen componenten te vervangen waar kosten of gewicht belangrijker zijn. Doordacht herontwerp, waarbij gebruik wordt gemaakt van complexe structurele kenmerken zoals ribben en hoekplaten, kan u mogelijk in staat stellen uw onderdeel van metaal naar plastic om te zetten en toch aan uw functionele eisen te voldoen.

In sommige gevallen kunnen kunststof onderdelen zelfs beter presteren dan metalen onderdelen. Metalen onderdelen met complexe geometrieën vereisen soms secundaire processen zoals het aan elkaar lassen van afzonderlijke componenten om de uiteindelijke geometrie te bereiken. Lassen introduceren punten van potentiële zwakte en corrosie, terwijl een plastic onderdeel als een enkel stuk kan worden geproduceerd zonder deze gebreken, zoals te zien is in de onderstaande afbeelding.

Prestatiewinst

De kunststoffen van vandaag bieden ook een breed scala aan functionele voordelen. Tandwielen zijn bijvoorbeeld goede kandidaten voor conversie, omdat het juiste plastic misschien geen externe smering nodig heeft, wat metaal vaak doet. Bovendien kan het plastic onderdeel in een zeer corrosieve omgeving een langere levensduur hebben en uiteindelijk beter presteren dan zijn metalen tegenhanger.

Andere functionele voordelen van kunststof zijn onder meer verbeterde afdichting, trillingen, geluiddemping en elektrische en thermische weerstand. Kunststof fabricagemethoden bereiken ook hogere toleranties dan plaatwerk of gegoten onderdelen. Ten slotte geven de productiemethoden van kunststof u meer controle over de esthetiek van uw product, zodat u kleuren kunt aanpassen, aangepaste logo's kunt toevoegen of texturen kunt toepassen.

Geld en tijd besparen

Er zijn veel kostenbesparingen te ontdekken door metalen onderdelen opnieuw te ontwerpen. Een voor de hand liggend voorbeeld is in de ruimtevaart, waar massavermindering van slechts ounces zich vertaalt in zinvolle dollars. Andere gebieden waar u mogelijk kunt besparen, zijn onder meer:

• Besparing van materiaal en tijd doordat er geen extra coating of verf nodig is voor veel metalen onderdelen
• Kostenbesparingen door verhoogde materiaalefficiëntie van bijna netvormige processen
• Tijds- en arbeidskostenreductie bereikt door assemblageconsolidatie mogelijk gemaakt met gieten en 3D-printen

Hier is een voorbeeld van echte kostenbesparingen van ons bedrijf. Luchtkanalen zijn uitstekende kandidaten voor het consolideren van onderdelen, omdat geometrie en luchtstroom kunnen worden geoptimaliseerd met additieven. Fast Radius vervaardigt het koelkanaal in de HP 500/300 printerserie met behulp van HP MJF. Door acht onderdelen (voornamelijk metaal) in één te consolideren, kon HP hun toeleveringsketen vereenvoudigen en de onderdeelkosten met 30 procent verlagen.

Molding of bedrukking?

Veel factoren spelen een rol bij de beslissing welk productieproces voor kunststof moet worden gebruikt. De volgende factoren geven advies over wanneer additieve productie moet worden overwogen in plaats van traditionele vormtechnieken.

• Doorlooptijd – Terwijl het gereedmaken van gereedschappen voor het gieten maanden kan duren, verlaagt additive manufacturing de doorlooptijd tot dagen of weken, wat uw productlancering kan versnellen.
• Breekpunt – Veel vormprocessen vereisen hoge volumes om financieel zinvol te zijn vanwege de hoge gereedschaps- en instelkosten. Bij lagere volumes levert additive manufacturing aanzienlijke kostenbesparingen op.
• Ontwerpvrijheid – Additive manufacturing maakt ontwerpen die voorheen niet te vervaardigen waren mogelijk, waardoor veel waarde wordt ontgrendeld. Complexe structurele kenmerken toevoegen, zoals roosters, organische geometrieën en aanpassingen tussen onderdelen.

Maak het beter

Alleen omdat iets werkt, wil nog niet zeggen dat je niet moet proberen het beter te laten werken. Het omzetten van metalen onderdelen of samenstellingen in plastic kan een geweldige plek zijn om efficiëntie en kostenbesparingen in uw stuklijst te vinden. Hier bij Fast Radius hebben we talloze bedrijven geholpen het productontwerp en de prestaties te verbeteren door over te stappen van metaal naar plastic. Zo hebben we de traditionele warmtewisselaar omgebouwd naar Cyanate Ester en kregen we een 2x betere warmteoverdracht. We hebben Bastian Solutions ook geholpen om een ​​lichtere arm voor zijn materiaalverwerkingsrobot te creëren door een enkel onderdeel additief te maken met PA 12 in plaats van een assemblage die voornamelijk uit metaal bestaat.

Dus de volgende keer dat je een metalen onderdeel ontwerpt, dagen we je uit om even stil te staan ​​en jezelf af te vragen:kan dit onderdeel beter gemaakt worden met plastic?

Wilt u stoppen met het overmatig engineeren van uw metalen onderdelen? Neem contact op met de experts van Fast Radius, die u kunnen helpen onderdelen te identificeren, opnieuw te ontwerpen en efficiënter te produceren.

Klaar om uw onderdelen te maken met Fast Radius?