3D-printen heeft veel te maken met spuitgieten. Via dit artikel kunt u begrijpen waarom spuitgietmatrijzen voor 3D-printen bestaan en hoe ze worden gemaakt. Spuitgietmatrijzen 3D printen om de toekomst vorm te geven
Wat is een 3D-geprinte spuitgietmatrijs?
Spuitgieten is een van de meest voorkomende fabricageprocessen in de kunststofindustrie. In wezen wordt gesmolten plastic in de malholte geïnjecteerd, waarna het uithardt terwijl het afkoelt, waarna de mal wordt geopend en het plastic onderdeel wordt verwijderd. Spuitgieten wordt voornamelijk gebruikt voor massaproductie vanwege de hoge initiële kosten op het gebied van ontwerp, testen en tooling. Natuurlijk daalt de eenheidsprijs dramatisch naarmate er meer onderdelen worden geproduceerd, wat de reden en het voordeel is van het gebruik van spuitgieten voor massaproductie.
Waarom 3D-printen gebruikt?
De spuitgietmatrijs zelf is een blok metaal met holtes die de vorm bepalen van het product dat gemaakt wordt. Traditioneel worden matrijzen ontworpen en geproduceerd door computer numerieke besturing (CNC) freesmachines, die erg duur zijn. Omdat mallen meestal zijn gemaakt van metalen zoals staal en aluminium, zijn ze moeilijk te veranderen als ze eenmaal zijn geproduceerd. Daarom bieden 3D-geprinte spuitgietmatrijzen een goedkoop en flexibel alternatief.
Hoe een mal 3D printen?
1) Gegevensverwerking
Het 3D-printen van spuitgietmatrijzen gaat op een vergelijkbare manier als het printen van andere 3D-geprinte objecten:
Spuitgietmatrijzen worden ontworpen met behulp van CAD-software zoals AutoCAD of Fusion 360.
Ontwerpbestanden worden opgeslagen in STL-indeling en in G-code gesneden.
2) Gebruik een 3D-printer om de mal laag voor laag te printen.
3) Monteer de mal in het metalen frame en bereid deze voor op spuitgieten.
Materialen voor spuitgietmatrijzen voor 3D-printen vereisen producten met een hoge sterkte en stijfheid om de druk te weerstaan die tijdens het injectieproces wordt gegenereerd. Ook moet het bestand zijn tegen hoge temperaturen.
Hieronder volgen enkele veelgebruikte materialen voor spuitgietmatrijzen voor 3D-printen:
PETG (polyethyleentereftalaat)
ABS (Acrylonitril Butadieen Styreen)
Nylon (ook bekend als Polyamide)
PP (polypropyleen)
TPE (thermoplastisch elastomeer)
POM (polyoxymethyleen, ook bekend als Delrin of Acetal)
Het 3D-printen van spuitgietmatrijzen kan met behulp van SLM, SLA, FDM, material jetting en SLS. Dat gezegd hebbende, is SLA de geprefereerde 3D-printmethode voor het produceren van spuitgietmatrijzen vanwege de hoge maatnauwkeurigheid en het gladde oppervlak die ideaal zijn voor spuitgietmatrijzen.
Er is één ding dat u moet weten over metalen frames en hun rol in spuitgietmatrijzen. Het frame biedt ondersteuning voor de druk en warmte die tijdens het spuitgietproces worden gegenereerd. Omdat het metalen frame universeel te gebruiken is, hoeft alleen het kerndeel van de mal 3D geprint te worden, waardoor het veranderen van het ontwerp eenvoudig en flexibel is. In het geval van 3D-printen van de gehele matrijs is echter meer materiaal en langere printtijden nodig.
Voor- en nadelen van spuitgieten in 3D-printen
3D-printen is een uitstekende mogelijkheid om spuitgietmatrijzen te produceren, maar heeft ook zijn nadelen. De volgende vergelijking is exclusief metalen 3D-printmallen.
Voordeel
1. Lage kosten: de traditionele methode om spuitgietmatrijzen te produceren is erg duur en tijdrovend, en vereist precisiemachines en expertise van de matrijzenmaker. En 3D-printen is een goedkopere manier om mallen te maken. Volgens rapporten kunnen 3D-printvormen in vergelijking met traditionele technologie tot 80 procent van de kosten besparen.
Flexibiliteit en efficiëntie: 3D-printen verkort de ontwerp- en productietijd drastisch. Iedereen met ervaring met 3D-printen kan een mal printen, en als je er niet tevreden mee bent, kun je gewoon het ontwerp aanpassen en een andere printen.
2. Geschiktheid voor productie van kleine series: de initiële kosten van spuitgietmatrijzen gemaakt met traditionele methoden zoals CNC-frezen zijn hoog. Daarom is het alleen rendabel als de output groot genoeg is. Aan de andere kant zijn 3D-geprinte mallen veel goedkoper te vervaardigen en kunnen ze het beste worden gebruikt voor productie van kleine tot middelgrote volumes zonder de hoge initiële kosten.
Nadelen
1. Langere productietijd: aangezien plastic een lagere thermische geleidbaarheid heeft dan metaal, duurt het langer voordat 3D-geprinte plastic mallen producten produceren, waardoor de totale productietijd wordt verlengd en de productiviteit wordt verlaagd.
2. Krimp: net als veel andere 3D-geprinte objecten, kunnen 3D-geprinte spuitgietmatrijzen krimpen wanneer ze worden afgekoeld, wat een veelvoorkomend probleem is bij 3D-printen. Dit kan problemen veroorzaken wanneer exacte afmetingen vereist zijn.
3. Zwakke structurele integriteit: de meeste 3D-printvormen zijn gemaakt van plastic, dat lange tijd niet bestand is tegen hoge temperaturen en druk. Hierdoor veroudert de 3D-geprinte spuitgietmatrijs bij de poorten en lasnaden.
Grensverleggend onderzoek naar spuitgietmatrijzen voor 3D-printen
A. Deklaag
3D-geprinte spuitgietmatrijzen zijn onderhevig aan degradatie onder hoge temperaturen en druk. Het verbeteren van de levensduur van het oppervlak met beschermende coatings is een manier om thermische degradatie te voorkomen. Het aanbrengen van een laag metalen, metaalnitraten, keramiek en oxiden op het oppervlak van een 3D-geprinte spuitgietmatrijs verbetert de hitte- en scheurweerstand.
B. Thermisch geleidende composietmaterialen
Thermische geleidbaarheid is een maat voor het vermogen van een object om warmte te geleiden. Metaal geleidt warmte beter dan kunststof. Met andere woorden, metalen kunnen sneller worden verwarmd of gekoeld dan kunststoffen. Omdat 3D-geprinte spuitgietmatrijzen (matrijzen) langere opwarm- en afkoelfasen hebben dan CNC-matrijzen, hebben ze ook langere cyclustijden. Er kunnen in een bepaalde periode slechts minder producten worden geproduceerd en de productiekosten zullen stijgen in vergelijking met traditionele metalen mallen. Om dit probleem op te lossen, worden warmtegeleidende additieven aan het vormmateriaal toegevoegd om het injectieproces te verbeteren. Zo kan boornitride worden toegevoegd aan ABS en ijzerdeeltjes aan epoxy.
Metalen spuitgietmatrijs voor 3D-printen
Metaal geleidt warmte beter dan plastic, dus waarom geen 3D-printen van metalen spuitgietmatrijzen? Met de recente ontwikkelingen in het 3D-printen van metaal begint dit ook veel gebruik te maken. 3D-printen van metaal is echter nog steeds veel duurder dan plastic, dus de initiële kosten blijven hoog.
Voorzorgsmaatregelen voor het 3D-printen van spuitgietmatrijzen
Overweeg de volgende handige tips voordat u begint met het bedrukken van spuitgietmatrijzen:
Afdrukhoeveelheid: Zorg ervoor dat u weet hoeveel u moet maken! Houd er rekening mee dat spuitgietmatrijzen voor 3D-printen alleen voor kleine batches zijn (30 tot 100, afhankelijk van de mal). Dus als u van plan bent er duizenden te maken, kunt u gewone mallen overwegen.
Voeg een lossingshoek toe: Rechte hoeken kunnen ervoor zorgen dat spuitgegoten onderdelen moeilijk uit de mal komen, dus probeer een lossingshoek van 2-graden toe te voegen om het object gemakkelijker naar buiten te laten glijden.
Als u ook deze handige hoofdklachtvorm voor 3D-printen nodig heeft, kunt u contact opnemen met JR Technology Company, wij kunnen u voorzien van professionele begeleiding en hoogwaardige producten. Contacteer zoals hieronder:
Naam contactpersoon: Vreugde
Telefoonnummer: plus 8618682431494
Email:sales@china-3dprinting.com