Tips voor 3D-printvormen

Spuitgieten is 's werelds meest populaire proces voor het vervaardigen van kunststof onderdelen. Door gebruik te maken van duurzame metalen mallen, maakt spuitgieten het mogelijk om in korte tijd honderdduizenden units te maken.

En gieten is niet duur. Het injecteren van een hoeveelheid materiaal in een mal is dat in ieder geval niet:het proces is razendsnel en pellets zijn een goedkope vorm van plastic. Maar schimmels zelf zijn duur, de meeste zijn gemaakt van hoogwaardige metalen en vervaardigd met handmatige of CNC-bewerking.

Voor prototypes en productie in kleine oplagen kan een professionele matrijs het budget van een bedrijf ver te boven gaan. En zelfs de meest betaalbare aluminium mallen — gemaakt met rapid tooling — zijn voor sommige projecten nog te duur.

Een manier om tegen zeer lage kosten spuitgietonderdelen te maken, is door de mallen eenvoudig in 3D te printen. Deze plastic mallen gaan niet lang mee, en ze kunnen zeker niet worden gebruikt voor massaproductie, maar ze werken goed voor bepaalde snelle prototypes.

In dit artikel wordt uitgelegd hoe en waarom je 3D-printen zou kunnen gebruiken om plastic mallen te maken voor spuitgieten.

Waarom 3D-printen voor mallen gebruiken?

3D-printen wordt niet veel gebruikt als hulpmiddel voor het maken van mallen. In plaats daarvan wordt het meestal gebruikt voor rapid prototyping en kleine batchproductie van aangepaste onderdelen.

Bij het spuitgieten van onderdelen met een strikt budget biedt 3D printen echter enkele mogelijkheden. Additieve productie is erg goedkoop, met minimale instelkosten, en kan worden gebruikt om een ​​eenmalig item zoals een mal te maken.

3D-geprinte mallen zijn veel minder solide en duurzaam dan zelfs de dunste machinaal bewerkte metalen mallen, maar ze zijn goed genoeg voor bepaalde prototypes gemaakt van bepaalde materialen.

Voor de overgrote meerderheid van de gevallen raadt 3ERP CNC-bewerking aan voor het maken van spuitgietmatrijzen.

Welke industrieën gebruiken 3D-printen voor mallen?

Sommige sectoren gebruiken vrij regelmatig 3D-printen voor het maken van matrijzen, maar niet vaak voor spuitgieten.

Juweliers gebruiken bijvoorbeeld vaak stereolithografie (SLA) 3D-printers om het proces van het gieten van investeringen te ondersteunen. Na 3D-printen van een model van een sieraden , kan de juwelier het model gebruiken als positief patroon om een ​​mal te maken. Het 3D-geprinte model kan vervolgens worden uitgebrand, waarbij alleen de mal achterblijft, die zelf kan worden gebruikt om de metalen sieraden te maken.

De tandarts industrie gebruikt 3D-printers op een vergelijkbare manier. Tandartsen kunnen nu een 3D-model van de tanden van een patiënt genereren en vervolgens een omgekeerd model van die tanden maken met behulp van een 3D-printer. Dat geprinte model kan vervolgens als mal fungeren en kan worden gebruikt om patiëntspecifieke dentale aligners en retainers te maken van zachte, medisch veilige materialen.

Wat voor soort 3D-printer is het beste voor het maken van mallen?

FDM 3D-printers - de meest voorkomende desktop 3D-printers - zijn niet bijzonder geschikt voor het maken van mallen. Dat komt omdat FDM-geprinte onderdelen meestal een ruw oppervlak hebben met laaglijnen.

Betere AM-technologieën voor het maken van matrijzen zijn onder meer materiaalstralen 3D-printen en stereolithografie 3D-printen.

Beide technologieën bieden een hoge mate van detail en nauwkeurigheid, evenals een goede oppervlakteafwerking die een soepele materiaalstroom tijdens het injectieproces mogelijk maakt.

3D-afdrukbare materialen voor mallen

Een reeks 3D-printbare kunststoffen kan worden gebruikt om matrijzen voor spuitgieten te maken. Een materiaal moet echter een voldoende hoge temperatuurbestendigheid . hebben om zijn vorm te behouden, zelfs als er gesmolten plastic in wordt gespoten.

Hoe hoger de smelttemperatuur van de geïnjecteerde kunststof, hoe hoger de warmteafbuigingstemperatuur van de mal moet zijn.

Voor materiaalstralen is Stratasys Digital ABS een veelgebruikt materiaal voor het maken van mallen , die een warmteafbuigingstemperatuur tot 95 °C heeft. Stratasys zegt dat het materiaal "ideaal is voor rapid prototyping snap-fit ​​onderdelen voor gebruik bij hoge of lage temperaturen, functionele ontwerpen met veelzijdigheid en flexibiliteit van meerdere materialen, mallen, productietools, elektrische onderdelen en meer."

Voor SLA is Formlabs High Temperature Resin een gebruikelijk materiaal voor het maken van mallen . Formlabs zegt:"Zowel Clear als High Temp Resins kunnen worden gebruikt om kleine functionele mallen te printen, waarbij High Temp compatibiliteit biedt met een breder scala aan thermoplastische smelttemperaturen ... De relatief hoge stijfheid van High Temp Resin betekent dat de mal niet vervormt bij het verwijderen van de deel.”

Een 3D-geprinte mal ontwerpen

Bij het ontwerpen van een 3D-geprinte mal is het belangrijk om met twee dingen rekening te houden:of het ontwerp goed zal printen en of de geprinte mal goed zal functioneren als er gesmolten plastic in wordt gespoten.

Voor een goed bedrukte mal:

• Houd steunconstructies aan de buitenkant van de mal, uit de buurt van de malholte. Dit zorgt ervoor dat onvolkomenheden veroorzaakt door het verwijderen van de ondersteuning niet verschijnen op gegoten onderdelen.
• Druk af met de hoogste resolutie met de laagste laaghoogten om het getrapte effect op gebogen objecten te verminderen.
• Voorzie ventilatieopeningen om de kans op ingesloten lucht en borrelen te verkleinen.

Voor effectief vormen:

• Houd overal dunne wanden met een constante dikte.
• Voeg ontwerphoeken toe om het uitwerpen van onderdelen te vergemakkelijken.
• Breng stralen op; geen scherpe randen of hoeken.

Lees voor meer ontwerptips onze ontwerptips voor stereolithografie 3D-printen. Lees dan onze gids over het ontwerpen van onderdelen voor spuitgieten.

Ingelijst of niet ingelijst?

Een goede manier om de levensduur van een 3D-geprinte mal te verlengen is het gebruik van een aluminium frame . De bedrukte mal wordt in het metalen frame geplaatst, dat de kwetsbaardere plastic mal beschermt tegen druk en warmte die wordt geproduceerd door het mondstuk van de spuitgietmachine.

Omdat de mal nauw in het aluminium frame zit, is hij ook beschermd tegen kromtrekken na herhaalde injecties. Bovendien bevat het frame een kanaal dat het spuitgietmondstuk verbindt met de spruw van de bedrukte mal, waardoor direct contact tussen het mondstuk en de mal niet meer nodig is.

Aluminium frames zijn veel duurzamer dan de 3D-geprinte mallen die erin worden geplaatst. Dit betekent dat fabrikanten een enkel aluminium frame kunnen gebruiken voor verschillende vormen, die op hun beurt kunnen worden gebruikt om meerdere vormeenheden te produceren.

Het is mogelijk om een ​​geprinte mal zonder frame te gebruiken, maar dit vereist meer 3D-printmateriaal en maakt de mallen vatbaarder voor kromtrekken.

Alternatieve methoden

Spuitgieten met 3D-geprinte mallen kan een goede optie zijn voor bedrijven met toegang tot een SLA of 3D-printer voor materiaalstralen.

Met vacuümgieten kunnen echter ook kleine series van gegoten kunststof onderdelen worden bereikt. Vacuümgieten maakt gebruik van goedkope siliconen mallen om snel plastic prototypes te fabriceren. Net als bij 3D-geprinte mallen hebben de siliconen mallen een korte levensduur.

Vacuümgieten kan de voorkeur hebben, omdat het gegoten onderdelen produceert met een extreem gladde oppervlakteafwerking.

3ERP is een ervaren leverancier van fabricagediensten zoals 3D-printen, spuitgieten, CNC-bewerkingen en vacuümgieten. Neem contact op voor een gratis offerte.