Aluminium vs. stalen gereedschap

Tooling, of machinegereedschap, verwijst naar het proces van het bouwen van de verschillende soorten componenten en machines die nodig zijn voor de productie. Gereedschap kan worden onderverdeeld in twee brede categorieën:zacht en hard.

Soft tooling is een kosteneffectieve benadering van tooling die ideaal is voor productieruns met een laag volume. Veel fabrikanten gebruiken softtooling voor het maken van prototypes en het maken van testunits, omdat dit proces korte doorlooptijden en snelle orderdoorlooptijden heeft. Bovendien is het compatibel met een breed scala aan materialen. Zacht gereedschap heeft echter de neiging snel te verslijten, dus ze zijn niet zinvol voor productie in grotere volumes.

Hard tooling daarentegen is de geprefereerde toolingmethode voor grote productieruns. Hard gereedschap is duurder dan zacht gereedschap, maar ze zijn gemaakt om lang mee te gaan en zichzelf terug te betalen. Het metaal waaruit ze zijn vervaardigd, is letterlijk harder, wat resulteert in een robuustere en veerkrachtigere mal die miljoenen onderdelen met hoge precisie en nauwkeurigheid kan maken. Aluminium en staal zijn de meest gebruikte materialen voor respectievelijk zachte en harde gereedschappen, en ze hebben allebei unieke voordelen voor het spuitgietproces.

Dit zijn de belangrijkste verschillen tussen aluminium en stalen gereedschappen, plus wanneer de een boven de ander moet worden gebruikt.

Waarom materiaalkeuze belangrijk is

Voor ingenieurs en productteams is het kiezen van het juiste materiaal voor hun gereedschap net zo belangrijk als het kiezen van het juiste materiaal voor het totale project. Een goed gemaakt gereedschap van het juiste materiaal zorgt voor een soepel productieproces.

Ingenieurs moeten eerst de productieomvang en productiesnelheid in overweging nemen, omdat deze factoren belangrijke overwegingen zijn bij het bepalen van geschikte gereedschapsmaterialen. Daarna kunnen ingenieurs gaan nadenken over specifieke eigenschappen die ze in hun gereedschap willen, zoals slijtvastheid of de mogelijkheid om complexe ontwerpen te accommoderen. Zodra de materiaalopties zijn beperkt, moeten ingenieurs het materiaal kiezen dat aan het maximale aantal criteria voldoet tegen de laagst mogelijke kosten.

De zaak voor stalen gereedschappen

Als het op duurzaamheid aankomt, overtreft stalen gereedschap het aluminium gereedschap met een ruime marge. Staal biedt superieure sterkte en is bestand tegen jarenlang herhaald gebruik, waardoor het de beste keuze is voor grote productieruns. Een goed ontworpen, goed onderhouden stalen gereedschap kan miljoenen onderdelen produceren zonder kapot te gaan. Als zodanig nemen de kosten per onderdeel af naarmate de hoeveelheid toeneemt.

De kracht van Steel stelt ontwerpers ook in staat om een ​​breder scala aan toepassingen te verkennen en creatief te zijn. Wanneer een onderdeel complexe, extreem kleine of precieze kenmerken vereist - kenmerken zoals niet-uniforme wanden of smalle matrijsholten die normaal gesproken de grenzen van best practices voor spuitgietontwerp zouden verleggen - leveren stalen mallen betere resultaten. Dit materiaal is beter in staat om zijn vorm te behouden bij complexe geometrieën.

Staal kan ook worden gebruikt met geavanceerde harsen die zijn versterkt met glas, vezels of andere additieven. Zachtere metalen zoals aluminium zijn gevoeliger voor krassen en erosie door de additieven, wat de oppervlakteafwerking van het gereedschap negatief kan beïnvloeden.

Het belangrijkste nadeel van stalen gereedschappen zijn de kosten - stalen mallen vereisen over het algemeen hoge initiële kosten. Bovendien hebben stalen mallen tot zeven keer meer tijd nodig om te verwarmen en af ​​te koelen dan aluminium mallen, wat de cyclustijden verlengt.

De koffer voor aluminium gereedschap

Staal is duurzaam, maar aluminium biedt andere waardevolle voordelen. Aluminium gereedschappen zijn om vele redenen kosteneffectiever dan stalen gereedschappen. Allereerst zijn de initiële investeringskosten lager - aluminium mallen kosten doorgaans ongeveer $ 1.500 - en ingenieurs krijgen meer waar voor hun geld voor productieruns met een laag volume. Omdat dit materiaal ideaal is voor eenvoudige matrijsontwerpen, kunnen ingenieurs ook besparen op productietijd en -kosten. In 15 dagen of minder kunnen ingenieurs de aluminium mal bouwen en hun productierun voltooien.

Aluminium gereedschap geeft ingenieurs ook meer opties dan staal als het gaat om productie. Stalen mallen zijn notoir moeilijk te wijzigen of te repareren omdat het materiaal zo sterk is, en voor grotere ontwerpwijzigingen moeten ingenieurs vaak opnieuw beginnen met een geheel nieuwe mal als er productiefouten zijn opgetreden. Aluminium is zachter en gemakkelijker te repareren, en de superieure warmteafvoer vermindert het aantal onderdelen dat wordt afgekeurd als gevolg van krimp-, vervormings- en verzakkingen.

Aluminium gereedschap heeft echter zijn beperkingen. Aluminium is niet zo duurzaam als staal en mallen hebben de neiging om na een paar duizend productiecycli te verslijten. Dit kan afwijkingen veroorzaken in het onderdeel dat moet worden omgebouwd, wat de kosten opdrijft. Een ander punt om op te merken is dat bij het bewerken met aluminium de textuurkeuze vrij beperkt is vanwege de lage dichtheid van het materiaal.

Gereedschap aanpakken met Fast Radius

Ingenieurs moeten stalen gereedschap overwegen als ze minstens 50.000 zeer gedetailleerde onderdelen moeten produceren en het geld hebben om te investeren in dure matrijzen die ze in de nabije toekomst zullen gebruiken. Aluminium gereedschap is het overwegen waard voor productie van kleine volumes en voor diegenen die op zoek zijn naar een sneller, kosteneffectiever alternatief voor staal. Zoals altijd moeten productteams wat tijd besteden aan het onderzoeken van gereedschapsmaterialen om er zeker van te zijn dat ze de beste beslissing nemen voor hun project.

Een ervaren productiepartner zoals Fast Radius kan ingenieurs en productteams helpen hun opties af te wegen en de beste toolingmethode voor hun productierun te kiezen. Ons team van deskundige technologen, ingenieurs en ontwerpers staat klaar om het productontwikkelingsproces te stroomlijnen — van ideevorming en prototyping tot postproductie en uitvoering, sneller dan u voor mogelijk had gehouden. Neem vandaag nog contact met ons op voor een offerte.

Als u wilt weten hoe u de beste materialen kiest voor additive manufacturing, kunststofspuitgieten en meer, raadpleegt u onze andere materiaalgidsen in het Fast Radius-informatiecentrum.

Klaar om uw onderdelen te maken met Fast Radius?