Gietmalproductie revolutioneren: 3D-printen in de gietmalfabricageindustrie

De gietmalindustrie is een van de langstbestaande industrieën en heeft betrekking op alle gebieden van de productieindustrie. In moderne tijden zijn productie en gietmalen sterk afhankelijk van elkaar, en oneindig veel productonderdelen worden geproduceerd door gieten (injectie, blaasgieten en siliconen) of gieten (gietmalgieten, vinnen en spinnen). Ongeacht de toepassing, kan de gietmal de efficiëntie en winst verbeteren terwijl de kwaliteit gewaarborgd blijft.

CNC-bewerking is de meest gebruikte techniek om gietmalen te fabriceren. Hoewel het betrouwbare resultaten levert, is het ook zeer duur en tijdrovend. Daarom beginnen veel gietmalfabrikanten ook effectievere alternatieven te zoeken. Het maken van gietmalen uit additieve laagproductie (ALM, dwz 3D-printen of additieve productie) is ook een meer aantrekkelijke methode, met name omdat gietmalen doorgaans in kleine series worden geproduceerd en complexere vormen hebben, wat ze goed geschikt maakt voor 3D-print.

Vandaag de dag hebben 3D-printen en een verscheidenheid aan printmaterialen (kunststoffen, rubber, composieten, metalen, wassen en zanden) grote gemak gebracht aan veel industrieën zoals auto, luchtvaart, gezondheidszorg en medisch, en veel bedrijven integreren 3D-printen in hun toeleveringsketens, inclusief gietmalproductie. Wat voor voordelen kan gietmalproductie halen uit 3D-printtechnologie? Feitelijk kan 3D-printtechnologie in de volgende aspecten van gietmalproductie worden gebruikt:

Gieten (blaasgieten, LSR, RTV, EPS, injectiegieten, pulpgietmal, oplosbare gietmalkern, FRP-gietmal, enz.)

Gieten (Zandgietmal, Spinnen, thermovormen, metaalhydrovormen, enz. ...)

Bewerking, Montage en Testen (Fixatiebeugels, Beweegbare Beugels, Modulaire Beugels ...)

Robot eind-effecteur (handgreep)

Er zijn veel voordelen aan het maken van een gietmal vanuit 3D-printen:

1) Verkorting van de gietmalproductiecyclus

3D-print gietmal verkort de gehele productontwikkelingscyclus en wordt de bron van innovatie. In het verleden koos bedrijven er soms voor om productontwerpuploads uit te stellen of te stoppen vanwege de grote hoeveelheid kapitaal die nodig was om nieuwe gietmalen te maken. Door de inrichtingstijden van gietmalen te verkorten en bestaande ontwerphulpmiddelen snel te kunnen bijwerken, stelt 3D-printen bedrijven in staat om zich meer frequente gietmalwijzigingen en verbeteringen te permitteren. Het stelt de gietmalontwerpcyclus in staat, Schritt te houden met de productontwerpcyclus. Bovendien hebben sommige bedrijven 3D-printapparatuur aangekocht om hun eigen gietmalen te maken, wat de productontwikkeling verder versnelt en de flexibiliteit / aanpasbaarheid vergroot. Strategisch gezien vergroot het de capaciteit van de toeleveringsketen om deadlines te verlengen en het risico op stagnatie te ontwikkelen, zoals het verkrijgen van ongeschikte gietmalen van leveranciers.

2) Lagere productiekosten

Als de kosten van vandaag metaal 3D-printen hoger zijn dan de kosten van traditionele metaalbewerkingsprocessen, zullen de kostenbesparingen in het kunststofgebied gemakkelijker gemaakt worden. Metaal 3D-geprinte gietmalen zijn economisch voordelig in de productie van kleine, discontinue series van eindproducten, omdat de vaste kosten voor deze producten moeilijk te amortiseren zijn, of voor bepaalde specifieke geometrieën (geoptimaliseerd voor alleen 3D-print) meer economische voordelen. In het bijzonder is 3D-printen kosteneffectief wanneer de gebruikte materialen zeer duur zijn en de traditionele gietmalproductie leidt tot hoge materiaalverspilling. Daarnaast kan de capaciteit van 3D-printen om nauwkeurige gietmalen in slechts een paar uur te produceren een positieve invloed hebben op productieprocessen en marges. In het bijzonder is 3D-printen kosteneffectief wanneer de gebruikte materialen zeer duur zijn en de traditionele gietmalproductie leidt tot hoge materiaalverspilling. Vooral wanneer de productie stopt en/of gietmalvoorraad duur is.

Ten slotte zijn er momenten waarop de gietmal na aanvang van de productie moet worden gewijzigd. De flexibiliteit van 3D-printen stelt ingenieurs in staat om talloze iteraties tegelijkertijd te proberen en de voorafgaande kosten die gepaard gaan met gietmalontwerpaanpassingen te verminderen.

3) De verbetering van het gietmalontwerp voegt meer functionaliteit toe aan het eindproduct.

Vaak verbetert de speciale metallurgische aanpak van metaal 3D-printen de microstructuur van het metaal en produceert een volledig dichte geprint deel met mechanische of fysische eigenschappen die zo goed zijn als of beter dan die van gesmeed of gegoten (afhankelijk van de warmtebehandeling en testoriëntatie). Additieve productie biedt ingenieurs onbeperkte opties om het gietmalontwerp te verbeteren. Wanneer het doelonderdeel uit verschillende onderdelen bestaat, heeft 3D-printen de capaciteit om het ontwerp te integreren en het aantal onderdelen te verminderen. Dit vereenvoudigt het productmontageproces en vermindert de toleranties. Daarnaast stelt het de integratie van complexe productfuncties in, wat snellere productie van hoog functionele eindproducten en minder productdefecten mogelijk maakt. Bijvoorbeeld, de totale massa van een geïnjecteerd gegoten deel wordt beïnvloed door de warmteoverdrachtsvoorwaarden tussen het geïnjecteerde materiaal en de koelvloeistof die door de beugel stroomt. De kanalen die het koelmateriaal leiden, zijn doorgaans recht als ze met conventionele technieken worden geproduceerd, wat resulteert in langzamere en niet-uniforme afkoeling in het gegoten deel. 3D-printen stelt koelkanalen van elke vorm in om een meer optimale en uniforme afkoeling te garanderen, wat resulteert in hogere kwaliteit onderdelen en lagere afkeurpercentages. Bovendien vermindert snellere warmteverwijdering de cyclus tijd voor injectiegieten aanzienlijk, aangezien afkoelingstijden doorgaans tot 70% van de gehele injectiecyclus bedragen.

4) Optimalisatie gereedschappen zijn meer ergonomisch en hebben de laagste prestaties

3D-printen verlaagt de drempel voor het valideren van nieuwe gereedschappen die aan onbevreden behoeften in het productieproces voldoen, waardoor meer bewegende beugels en beugels geproduceerd kunnen worden. Traditioneel zijn gereedschaponthwerp en bijbehorende apparaten altijd zo lang mogelijk gebruikt vanwege de kosten en inspanning die nodig zijn om ze te herontwerpen en te produceren. Met 3D-printtechnologie kunnen bedrijven elk gereedschap op elk moment vernieuwen, niet alleen degene die al gesloopt zijn en niet meer aan de eisen voldoen. Vanwege de kleine hoeveelheid tijd en initiële kosten die vereist zijn, maakt 3D-printen het economischer om gereedschappen te optimaliseren voor betere marginale prestaties. Technici kunnen dan nadenken over ergonomie bij het ontwerpen om hun operationele comfort te verbeteren, verwerkingstijd te verminderen, en gebruiksvriendelijker en makkelijker op te bergen. Hoewel dit misschien slechts de montagetijd met een paar seconden vermindert, telt elk beetje. Daarnaast kan gereedschaponthwerpoptimalisatie ook het afkeurpercentage van onderdelen verminderen.

5) Aangepaste gietmal helpt bij het bereiken van eindproductcustomisatie

Kortere productiecycli, het creëren van complexere geometrieën en de capaciteit om de uiteindelijke productiekosten te verlagen, stellen bedrijven in staat om een groot aantal gepersonaliseerde gereedschappen te creëren ter ondersteuning van de fabricage van gecustomiseerde onderdelen. 3D-print gietmal is zeer gunstig voor gecustomiseerde productie, zoals medische apparatuur en medische industrie. Het biedt chirurgen gepersonaliseerde 3D-geprinte instrumenten, zoals chirurgische gidsen en gereedschappen die hen in staat stellen chirurgische resultaten te verbeteren en operatietijd te verminderen.