Spuitgieten en 3D-printen combineren om 'onmogelijke' onderdelen te maken

Als we het hebben over plastic producten, is de meest gebruikelijke productiemethode spuitgieten, waarbij een overgrote meerderheid van de plastic onderdelen die we dagelijks gebruiken, worden afgedekt. Zoals de namen al doen vermoeden, produceren spuitgegoten onderdelen ingewikkelde, complexe objecten met behulp van plastic dat in mallen wordt gestort totdat het materiaal stolt in de gewenste vorm. Het produceren van mallen zou normaal gesproken CNC-bewerking van verschillende metalen zoals aluminium of staal vereisen.

Steeds meer bedrijven kiezen echter voor 3D-geprinte spuitgietmatrijzen in plaats van die met subtractieve productiemethoden. Hier zijn enkele van de redenen waarom:

Goedkopere mallen en snellere productie

Een van de problemen met traditioneel spuitgieten is dat mallen duur kunnen zijn om te maken. Deze mallen zouden een enorme investering vergen die kan oplopen tot $ 3.000 tot meer dan $ 100.000 (afhankelijk van de complexiteit van de mal of het gebruikte materiaal). In alle eerlijkheid zouden deze vaak een groot aantal objecten opleveren bij hoge productiesnelheden. De mallen zouden ook vrij lang meegaan. Toch kan dit een enorm bedrag zijn om te betalen, vooral in vergelijking met hun 3D-geprinte tegenhangers.

3D-geprinte spuitgietmatrijzen, vooral degenen die zijn ontwikkeld met SLA of Material Jetting, kunnen ongeveer de nauwkeurigheid van CNC-gefreesde matrijzen evenaren tegen een veel lagere prijs. Ze kunnen ook zorgen voor een veel snellere doorlooptijd voor producten, prototypes en testen. Niet alleen dat, ze stellen bedrijven ook in staat om in-house matrijzen te produceren en te testen, met meer controle over het eindproduct.

Fabrikant Berker van bedieningsschakelaars vond deze voordelen cruciaal in hun bedrijfsvoering. Met behulp van een Objet30 Pro konden ze de productietijd terugbrengen van 28 dagen naar 3, terwijl de kosten daalden van $ 22K naar USD 3K.

"Deze nieuwe flexibiliteit stelt ons in staat om twee of drie verschillende oplossingen tegelijk uit te proberen om het beste resultaat te krijgen ”, zegt Andreas Krause, hoofd technische afdeling &productie bij Berker. "De bevestigde kwaliteit van onze producten geproduceerd met behulp van deze functionele prototypes heeft onze R&D-processen versneld .”

Lage-volume productie

Zoals eerder vermeld, hoewel 3D-geprinte mallen geweldig zijn voor prijs en snelheid, zijn ze niet zo goed toepasbaar op productie van grote volumes. Dit komt omdat bedrukte plastic mallen minder goed bestand zijn tegen slijtage en dus niet zo lang meegaan. Dit is echter geen enorm nadeel, omdat het hierdoor een niche heeft kunnen ontwikkelen op het gebied van productie in kleine hoeveelheden. Prototype-spuitgietmatrijzen die zijn gemaakt met 3D-printen waren nooit bedoeld als vervanging voor zacht of hard gereedschap in middelgrote en hoge productievolumes, maar ze zijn bedoeld om de kloof tussen zachte gereedschapsmatrijzen en 3D-geprinte prototypen te vullen.

Met het gebruik van moderne temperatuurbestendige 3D-printmaterialen en de ontwerpvrijheid die 3D-printen mogelijk maakt, zijn 3D-geprinte mallen een haalbare optie geworden voor het vervaardigen van low-run spuitgietmatrijzen. Deze mallen zijn het meest geschikt voor snellere doorlooptijden (1-2 weken in plaats van 5-7 weken). Voor bepaalde producten, zoals elektrische componenten of sanitair, is het winstgevender om kleinere oplagen te hebben in plaats van over te stappen op massaproductie.

Deze runs kunnen werken met productiehoeveelheden van slechts 50 – 100 onderdelen. Ze zijn ook geweldig voor vrij kleine onderdelen, d.w.z. minder dan 150 mm. Hoewel de oplagen misschien klein lijken, verlagen ze de opstartkosten voor spuitgieten drastisch, waardoor bedrijven in het middelgrote productieniveau kunnen produceren.

De complexiteit van onderdelen verbeteren

Er zijn twee soorten bedrukte spuitgietmatrijzen:Inlegmatrijzen ontwikkeld in aluminium frames en die zijn ontwikkeld als stand-alone stukken, volledig 3D-geprint. Qua kwaliteit hebben 3D-geprinte mallen zonder kader nogal wat te bieden. Dit komt neer op hun basisconstructie, omdat ze allerlei details kunnen verwerken als ze niet vertrouwen op deze traditionele aluminium behuizingen.

Zonder het gebruik van het aluminium frame moet de printer misschien meer materiaal en tijd gebruiken, maar het zorgt voor kleinere details zoals ingewikkelde koelkanalen. Het hogere detailniveau dat deze mallen mogelijk maken, kan cruciaal zijn voor het toevoegen van alle kleine functionele componenten en hiaten die bepaalde producten nodig hebben. Bedrijven zoals Grundfos, die pompsystemen produceren, ontdekten dat dit de beste manier was om kleine details in het gegoten object te krijgen met behoud van een uitstekende oppervlakteafwerking.

Dit is nog indrukwekkender als je bedenkt hoe spuitgieten al enkele van de meest complexe onderdelen en de beste afwerking op de markt biedt. Het eindproduct is echter altijd maar zo goed als de mal waaruit het is gemaakt, en dus gaan deze details nog verder.

Als je meer wilt weten over alle mogelijkheden die moderne productie biedt, zoals 3D-printen, CNC-bewerking of tal van andere technologieën, neem dan zeker eens een kijkje op rapiddirect.com voor meer informatie of handige on-demand services.