Руководства по литью

DDPROTOTYPE является ведущим литье пластмасс под давлением производитель в Китае. Чтобы прочитать руководство по литью пластмасс под давлением, основанное на 20-летнем опыте, потребуется около 15 минут.

Первая часть — что такое литье под давлением

Что такое литье пластмасс под давлением?Литье пластмасс под давлением – это производственная технология для массового производства одинаковых пластиковых деталей с высокой допуском. При литье пластмасс под давлением частицы полимера сначала расплавляются, а затем впрыскиваются в форму под давлением, в результате чего жидкий пластик охлаждается и затвердевает. Материалы, используемые при литье под давлением, представляют собой термопластичные полимеры, которые можно окрашивать или наполнять другими добавками.

Технология литья под давлением

Сегодня литье под давлением широко используется в потребительских товарах и технических приложениях. Почти все пластиковые предметы вокруг вас сделаны методом литья под давлением. Это связано с тем, что технология позволяет производить одни и те же детали по очень низкой цене для одной детали и в очень большом количестве (обычно от 1000 до 100000 + единиц).

Однако по сравнению с другими технологиями начальные затраты на литье под давлением относительно высоки, в основном из-за необходимости настройки пресс-формы. Пресс-формы стоят от 1000 до 200000 XNUMX долларов США, в зависимости от их сложности, материалов (алюминиевые формы или стальные формы) и точности (прототипы, формы среднего или массового производства).

Видео по литью пластмасс под давлением | ДДПРОТОТИП

Процесс литья пластмасс под давлением

Назначение блока впрыска состоит в том, чтобы расплавить необработанный пластик и направить его в форму. Он состоит из бункера, бочки и возвратно-поступательного шнека. Вот как работает процесс впрыска:

• 1. Частицы полимера предварительно высушивают и помещают в бункер, где они смешиваются с красящими пигментами или другими армирующими добавками.

• 2. Подайте частицы в цилиндр, одновременно нагрейте их, перемешайте и переместите в форму через винт с переменным шагом. Геометрия шнека и цилиндра оптимизирована, чтобы помочь поднять давление до нужного уровня и расплавить материал.

• 3. Затем поршень движется вперед, и расплавленный пластик впрыскивается в форму через систему направляющих, которая заполняет всю полость. Когда материал охлаждается, он снова затвердевает и принимает форму формы.

• 4. Наконец, форма открывается, и наперсток выталкивает твердые детали. Затем закройте форму и повторите процесс.

Весь процесс можно повторить очень быстро: он занимает от 10 до 180 секунд, в зависимости от размера детали. Когда деталь выбрасывается, она назначается конвейеру или удерживающему контейнеру. Как правило, отлитые под давлением детали можно использовать сразу же, практически без последующей обработки.

Форма обычно изготавливается из алюминия или стали методом CNC-обработка а затем доведены до требуемого стандарта. В дополнение к недостаткам деталей они также имеют другие функции, такие как система направляющих, которая позволяет материалам течь в форму, и внутренний канал водяного охлаждения, который помогает и ускоряет охлаждение детали.

Вторая часть – конструкция для литья под давлением.

Существует несколько факторов, которые могут повлиять на качество конечного продукта и повторяемость процесса. Чтобы получить все преимущества этого процесса, дизайнеры должны следовать определенным правилам проектирования. В этом разделе мы описываем распространенные дефекты литья под давлением, а также основные и расширенные рекомендации, которым необходимо следовать при проектировании деталей, включая рекомендации по минимизации затрат.

Распространенные дефекты литья под давлением

Большинство дефектов литья под давлением связано с неравномерным течением или скоростью охлаждения расплавленного материала в процессе плавления.

Здесь мы перечисляем наиболее распространенные дефекты конструкции деталей для литья под давлением. В следующем разделе мы покажем вам, как избежать этих дефектов, следуя передовым методам проектирования.

Правила проектирования литья под давлением

Одним из самых больших преимуществ литья под давлением является то, что оно может легко формировать сложную геометрию, так что одна деталь может выполнять множество функций. После завершения изготовления пресс-формы эти сложные детали можно копировать по очень низкой цене. Однако изменение конструкции пресс-формы на более позднем этапе разработки может быть очень дорогостоящим, поэтому в первую очередь необходимо получить наилучшие результаты. Пожалуйста, следуйте приведенным ниже рекомендациям, чтобы избежать наиболее распространенных дефектов при литье под давлением.

Для большинства материалов толщина стенки от 1.2 мм до 3 мм является безопасным значением. В следующей таблице приведены конкретные рекомендуемые толщины стенок для некоторых наиболее распространенных материалов для литья под давлением:

Для достижения наилучших результатов:

Используйте одинаковую толщину стенки в пределах рекомендуемых значений. Если вам нужна другая толщина, используйте фаску или скругление в 3 раза больше разницы толщины, чтобы сгладить переход.

Более толстая часть

Более толстые секции могут вызвать различные дефекты, в том числе коробление и провисание. Вы должны ограничить максимальную толщину любой части конструкции рекомендуемым значением, сделав их полыми. Чтобы повысить прочность полой детали, используйте конструкцию с такой же прочностью и жесткостью, но с уменьшенной толщиной стенки. Тщательно разработанные детали с полыми профилями:

Ребра также можно использовать для увеличения жесткости горизонтальных секций без увеличения их толщины. Имейте в виду, что ограничения по толщине стенки остаются в силе. Превышение рекомендуемой толщины ребер может привести к усадке.

Для достижения наилучших результатов:

• Вырежьте более толстую часть и используйте ребра для повышения прочности и жесткости деталей.

• Максимальная толщина расчетного ребра равна 0.5-кратной толщине стенки.

• Максимальная высота расчетного ребра равна 3-кратной толщине стенки.

Добавьте плавный переход

Рекомендуется: 3 × разница в толщине стенки

Иногда невозможно избежать деталей с разной толщиной стенок. В этих случаях используйте фаски или скругления, чтобы сделать переход максимально плавным. Точно так же нижняя часть вертикальных элементов (таких как ребра, бобышки, защелки) всегда должна быть круглой.

Скруглить все края

Равномерные ограничения по толщине стенки также применяются к кромкам: переходы должны быть как можно более плавными, чтобы обеспечить хорошую текучесть материала.

Для внутренних кромок радиус должен быть по крайней мере 0.5 раз толщина стенки. Для внешнего края добавьте радиус, равный внутреннему радиусу плюс толщина стенки. Таким образом, вы можете убедиться, что толщина стены одинакова везде, даже в углах. Кроме того, острые углы могут привести к концентрации напряжений, что приведет к утончению детали.

Для достижения наилучших результатов:

Добавьте скругление, равное 0.5 раз толщина стенки до внутреннего угла

Добавьте скругление, равное 1.5 раз толщина стенки до внешнего угла

Добавить угол наклона

Для облегчения извлечения деталей из формы ко всем вертикальным стенкам необходимо добавить углы уклона. Из-за сильного трения о форму в процессе извлечения из формы стена без угла уклона будет иметь следы сопротивления на своей поверхности. Рекомендуется минимальный угол уклона 2°. Более высокие элементы должны использовать больший угол уклона (до 50°).

Хорошее эмпирическое правило — увеличивать угол уклона на 1 градус каждые 25 мм. Например, добавьте угол уклона 30 градусов к элементу высотой 75 мм. Если деталь имеет шероховатую поверхность, следует использовать большой угол уклона. Как показывает опыт, приведенные выше результаты расчетов следует увеличить на 10–20 градусов. Помните, что ребрам также нужны углы уклона. Обратите внимание, что хотя увеличение угла уменьшает толщину верхней части ребер, убедитесь, что ваша конструкция соответствует рекомендуемой минимальной толщине стенки.

Для достижения наилучших результатов:

• Добавьте угол уклона не менее 20 градусов ко всем вертикальным стенам.

• Для элементов более 50 мм увеличивайте угол уклона на 1 градус каждые 25 мм.

• Для деталей с фактурной поверхностью угол уклона увеличить на 1-2°.

Нижний срез

Простейший штамп (прямолинейный штамп) состоит из двух половинок. Элементы с поднутрениями, такие как зубья для резьбы или крючки для защелкивающихся соединений, не могут быть изготовлены с помощью штампа для прямого вытягивания. Это связано с тем, что матрица не может быть обработана на станке с ЧПУ или материал предотвращает выскакивание детали. Зуб резьбы или крючок защелкивающегося соединения являются примером поднутрения.

Вот несколько идей, которые помогут вам справиться с подрезкой:

Переместить линию разъема

Самый простой способ справиться с подрезкой — переместить линию разъема штампа так, чтобы она пересекалась.

Это решение подходит для многих конструкций с подрезами на внешней поверхности. Не забудьте соответствующим образом отрегулировать осадку.

Рекомендуется избегать отслоения подреза деталей из стеклопластика. Как правило, гибкие пластмассы, такие как ПП, ПЭВП или нейлон (ПА), могут выдерживать подрезку до 5% диаметра.

Скользящая пара и ядро

Если невозможно изменить конструкцию литья под давлением, чтобы избежать боковых выемок, используйте скользящие боковые эффекты и стержни.

Боковой стержень представляет собой вставку, которая вставляется, когда форма закрывается, и выдвигается, прежде чем форма открывается. Имейте в виду, что эти механизмы увеличивают стоимость и сложность пресс-формы.

При проектировании вспомогательных действий следуйте следующим рекомендациям:

• -Ядро должно иметь место для входа и выхода. Это означает, что элемент должен находиться на другой стороне детали.

• -Боковое действие должно двигаться вертикально. Перемещение под углом, отличным от 90°, более сложно, увеличивает стоимость и время выполнения заказа.

• -Не забудьте увеличить угол наклона. Подумайте о своем дизайне, как обычно, и рассмотрите движение ядра бокового действия.

Общие конструктивные особенности

С помощью этих практических руководств вы узнаете, как проектировать наиболее распространенные элементы, встречающиеся в деталях для литья под давлением. Используйте их, чтобы улучшить функциональность дизайна, соблюдая при этом основные правила дизайна.

Резьбовые крепления (бобышки и вставки)

Существует три способа добавить крепеж к отлитой под давлением детали: создать резьбу непосредственно на детали, добавить бобышку, которая может зафиксировать винт, или включить резьбовую вставку.

Можно моделировать резьбу непосредственно на детали, но это не рекомендуется, так как зубья резьбы имеют подрезку по своей природе, что значительно увеличивает сложность и стоимость пресс-формы (дальше мы введем подрезку) . Примером детали с резьбой, отлитой под давлением, является крышка. Бобышки очень распространены в деталях, полученных литьем под давлением, и используются в качестве точек крепления или сборки. Они состоят из цилиндрических выступов с отверстиями, предназначенными для удержания винтов, резьбовых вставок или других видов крепежных и сборочных изделий. Хороший способ думать о выступе — обвести сами ребра. Прилив используется в качестве точки соединения или крепления (в сочетании с самонарезающим винтом или резьбовой вставкой).

Число потоков

Металлические резьбовые вставки могут быть добавлены к пластиковым деталям, отлитым под давлением, чтобы обеспечить прочные резьбовые отверстия для крепежных деталей, таких как крепежные винты. Преимущество использования вставок заключается в том, что они допускают множество циклов сборки и разборки. Вставка устанавливается в деталь для литья под давлением с помощью термической, ультразвуковой или вставки в форму. Чтобы спроектировать бобышку, которая будет удерживать вставку с резьбой, используйте рекомендации, аналогичные приведенным выше, с диаметром вставки в качестве направляющего размера.

При проектировании ребер:

● используйте толщину, равную 0.5 x толщина основной стенки
● заданная высота менее 3 x толщина ребра
● используйте галтели фундамента с радиусом более 1/4 x толщины ребра
● добавить угол уклона не менее 0.25° – 0.5°
● добавить одну минуту. Расстояние между ребрами и стеной в 4 раза больше толщины ребер.

Защелкивающееся соединение

Защелкивающаяся посадка — это очень простой, экономичный и быстрый способ соединения двух деталей без крепежа или инструментов. Существует много возможностей дизайна для соединений с защелкой. Согласно опыту, прогиб шарнирного соединения в основном зависит от его длины и допустимой силы, которая может быть приложена к его ширине (поскольку его толщина в большей или меньшей степени определяется толщиной стенки детали). Точно так же соединение с защелкой является еще одним примером подрезки.

Живая петля

Подвижный шарнир представляет собой пластиковый лист, который соединяет две части детали и изгибает и изгибает их. Как правило, эти петли встраиваются в контейнеры массового производства, такие как пластиковые бутылки. Хорошо спроектированный подвижный шарнир может безотказно работать до миллиона циклов. Материал, используемый для подвижного шарнира, изготовленного методом литья под давлением, должен быть гибким. Полипропилен (ПП) и полиэтилен (ПЭ) — идеальный выбор для бытового применения, а нейлон (ПА) — идеальный выбор для технических применений.

Хорошо спроектированные петли показаны ниже. От 0.20 до 0.35 мм от рекомендуемой минимальной толщины петли, что обеспечивает большую прочность и большую толщину. Перед массовым производством используйте обработку с ЧПУ или 3D-печать для создания прототипа подвижного шарнира, чтобы определить геометрию и жесткость, наиболее подходящие для вашего приложения. Добавьте большое количество скруглений и спроектируйте уступ с одинаковой толщиной стенки в качестве основного тела детали, чтобы улучшить течение материала в форме и минимизировать напряжение. Петли размером более 150 мм можно разделить на две (или более) части для увеличения срока службы.

Для достижения наилучших результатов:

• Расчетная толщина петли от 0.20 до 0.35 мм

• Выберите гибкий материал (ПП, ПЭ или ПА) для деталей с подвижными петлями.

• Используйте плечо с толщиной, равной толщине основной стены

• Филе как можно больше

Измельченные ребра

Раздавливание ребра — это небольшая характерная особенность, которая деформируется, когда различные компоненты сталкиваются друг с другом, создавая трение, обеспечивающее его положение. Компрессионные стержни могут быть экономичной альтернативой изготовлению отверстий с высокими допусками для плотной посадки. Они обычно используются для размещения подшипников или валов и других применений с прессовой посадкой.

На следующем рисунке показан пример детали с вытянутыми ребрами. Для обеспечения хорошего выравнивания рекомендуется использовать три экструзионных ребра. Рекомендуемая высота/радиус каждого ребра составляет 2 мм. Добавьте не менее 0.25 мм натяга между выступающим ребром и установленной деталью. Из-за небольшого контакта с поверхностью штампа можно выполнить ребро без ребра.

Для достижения наилучших результатов:

• Добавьте минимальный зазор 0.25 мм между экструдированным ребром и компонентом.

• Не добавляйте сквозняка вертикальной стенке экструдированных ребер.

Слова и символы

• Текст — очень распространенная функция, которую можно использовать для логотипов, этикеток, предупреждений, диаграмм и описаний, что позволяет сэкономить на наклеивании или рисовании этикеток.

• При добавлении текста, пожалуйста, выберите рельефный текст на тексте гравировки, потому что это легче обрабатывать на станке с ЧПУ, поэтому это более экономично.

• Кроме того, приподнятие текста на 0.5 мм над поверхностью детали обеспечивает легкость чтения букв. Мы рекомендуем вам выбирать жирные круглые шрифты с одинаковой толщиной линий и размером 20 фунтов или более.

Для достижения наилучших результатов:

• Используйте рельефный текст (высота 0.5 мм) вместо гравированного текста

• Используйте шрифт одинаковой толщины с минимальным размером шрифта 20 пунктов.

• Выровнять текст перпендикулярно линии разъема

• Используйте высоту (или глубину) более 0.5 мм.

Диапазон допуска

Литье под давлением обычно производит детали с допуском ± 0.500 мм (0.020 дюйма).

В некоторых случаях возможны более жесткие допуски (до ± 0.125 мм или даже ± 0.025 мм), но они могут значительно увеличить затраты.

Для мелкосерийного производства (< 10000 единиц) рассмотрите возможность использования вспомогательных операций, таких как сверление, для повышения точности. Это обеспечивает правильный натяг детали на другие детали или вставки (например, при использовании прессовой посадки).

Часть третья — Инъекционный материал

Литье под давлением совместимо с различными пластиками. В этом разделе вы узнаете больше о ключевых особенностях самых популярных материалов. Мы также обсудим стандартную отделку поверхности, которая может быть применена к деталям, изготовленным методом литья под давлением.

Добавкой, обычно используемой для повышения жесткости деталей, полученных литьем под давлением, является стекловолокно. Стеклянные волокна можно смешивать с заполнителями в соотношении 10%, 15% или 30%, что приводит к различным механическим свойствам. Вы можете добавить в смесь краситель (в соотношении около 3%), чтобы создать различные цветные детали. Стандартные цвета включают красный, зеленый, желтый, синий, черный и белый, которые можно смешивать для создания различных теней.

Подготовка поверхности и стандарты SPI

Обработка поверхности может быть использована для того, чтобы детали для инъекций имели некоторый внешний вид или ощущение. Помимо использования в косметических целях, обработка поверхности также может соответствовать техническим требованиям. Например, средняя шероховатость поверхности (RA) может сильно повлиять на срок службы скользящих деталей (таких как подшипники скольжения). Детали для литья под давлением обычно не нуждаются в постобработке, но сама пресс-форма может выполнять разную степень отделки. Имейте в виду, что шероховатые поверхности при выталкивании увеличивают трение между деталью и формой, поэтому требуется больший угол наклона.

Выбирая гладкую отделку, учтите следующие полезные советы:

Отделка формы с высоким блеском не равна готовому изделию с высоким блеском. На него в значительной степени влияют другие факторы, такие как используемая пластмассовая смола, условия формования и конструкция пресс-формы. Например, ABS будет производить детали с более высоким блеском, чем PP.

 более тонкая обработка поверхности требует более высокого уровня материала, используемого в форме. Для достижения очень тонкой полировки требуется инструментальная сталь с самой высокой твердостью. Это влияет на общую стоимость (стоимость материала, время обработки и время постобработки).

Часть четвертая — Секрет снижения себестоимости

Узнайте больше об основных факторах затрат при литье под давлением и возможных методах проектирования, которые помогут вам сократить расходы и удержать проект в рамках бюджета.
Факторы затрат при литье под давлением. Максимальная стоимость литья под давлением составляет:

• Стоимость пресс-формы определяется общей стоимостью проектирования и обработки пресс-формы.

• стоимость материалов зависит от количества используемых материалов и их цены за килограмм.

• Стоимость производства зависит от общего времени использования термопластавтомата.

• Затраты на пресс-формы постоянны (от 1000 до 5000 долларов). Эта стоимость не зависит от общего количества изготовленных деталей, в то время как материальные и производственные затраты зависят от производства.

• Для изделий меньшего размера (от 1000 до 10000 штук) затраты на оснастку оказывают наибольшее влияние на общие затраты (около 50-70%). Поэтому стоит соответствующим образом изменить конструкцию, чтобы упростить процесс изготовления (и его стоимость) пресс-формы.

• При массовом производстве (от 10000 100000 до XNUMX XNUMX единиц) вклад стоимости инструмента в общую стоимость покрывается стоимостью материалов и производства. Поэтому ваша основная работа по проектированию должна быть направлена ​​на минимизацию объемной детали и времени цикла формования.

Здесь мы собрали несколько советов, которые помогут вам минимизировать стоимость вашего проекта впрыска.

Совет 1: придерживайтесь прямолинейного штампа

Сердечники бокового действия и другие механизмы в пресс-форме увеличивают стоимость пресс-формы на 15-30%. Это означает, что минимальная дополнительная стоимость пресс-формы составляет от 1000 до 1500 долларов.

В предыдущем разделе мы изучили метод борьбы с подрезом. Чтобы уложиться в бюджет, избегайте использования ядер побочных эффектов и других механизмов, если в этом нет крайней необходимости.

Совет 2: перепроектируйте детали для впрыска, чтобы избежать подрезов

Подрезка всегда увеличивает стоимость и сложность, а также затраты на техническое обслуживание пресс-формы. Умный редизайн обычно устраняет подрезку.

Совет 3: сделайте детали для впрыска меньше

Детали меньшего размера можно формовать быстрее, что приводит к повышению производительности и снижению себестоимости деталей. Детали меньшего размера также снижают материальные затраты и стоимость пресс-форм.

Совет 4: установите несколько деталей в одну форму

Как мы видели в предыдущем разделе, первый пробный экзамен заключается в сборке нескольких деталей в одной форме. При первом пробном испытании в одну форму можно установить от 6 до 8 идентичных деталей, что сокращает общее время производства примерно на 80 %.

Первый пробный экзамен можно провести в одной и той же форме с другой геометрией. Это отличное решение для снижения общей стоимости сборки.

Это передовая технология:

В некоторых случаях корпус 2-х частей сборки одинаков. С некоторым творческим подходом вы можете создать точки блокировки или шарниры в симметричных положениях, чтобы в основном отразить деталь. Таким образом, одна и та же форма может быть использована для изготовления двух полуформ, что вдвое снижает стоимость формы.

Совет 5: избегайте мелких деталей

Чтобы изготовить форму с мелкими деталями, требуется больше времени на обработку и время отделки. Текст является примером, и для него может даже потребоваться специальная технология обработки, такая как электроэрозионная обработка, что приводит к более высокой стоимости.

Совет 6: используйте отделку более низкого качества

Обычно агент для обработки поверхности наносится на форму вручную, что может быть дорогостоящим процессом, особенно при улучшенной обработке поверхности. Если ваши детали не предназначены для косметического использования, не используйте дорогие высококачественные покрытия.

Совет 7: уменьшите объем детали за счет уменьшения толщины стенки

• Уменьшение толщины стенки детали — лучший способ минимизировать ее объем. Это не только означает использование меньшего количества материалов, но и значительно ускоряет цикл литья под давлением.

• Например, уменьшение толщины стенки с 3 мм до 2 мм может сократить время цикла на 50–75 %.

• Более тонкая стенка означает, что форма может быть заполнена быстрее. Что еще более важно, более тонкие детали охлаждаются и затвердевают быстрее. Имейте в виду, что пока машина простаивает, примерно половина цикла литья под давлением уходит на отверждение детали.

• Необходимо соблюдать осторожность, чтобы чрезмерно не уменьшить жесткость детали, иначе ее механические свойства будут снижены. Ребра в критических местах можно использовать для увеличения жесткости.

Совет 8: подумайте о вторичной операции

Для мелкосерийного производства (менее 1000 деталей) может оказаться более рентабельным использовать вспомогательные операции для изготовления деталей для литья под давлением. Например, вы можете просверлить отверстие после формовки вместо использования дорогой формы с боковым стержнем.

Часть пятая — Начать закачку

После того, как ваша конструкция будет готова и оптимизирована для литья под давлением, каков будет следующий шаг? В этом разделе мы проведем вас через шаги, необходимые для начала производства литья под давлением.

Шаг 1: начните с малого и быстро создайте прототип

Прежде чем использовать любую дорогую форму для литья под давлением, сначала создайте и протестируйте функциональный прототип конструкции.

Этот шаг имеет решающее значение для успешного запуска продукта. Таким образом, ошибки проектирования могут быть обнаружены на ранней стадии, а стоимость изменений остается низкой.

Есть три прототипа решения:

1. 3D-печать (с использованием SLS, SLA или спрея)

2. Пластиковая обработка с числовым программным управлением

3. Литье под давлением в малых объемах с помощью формы для 3D-печати.

Эти процессы могут создавать реалистичные прототипы форм и функций, которые очень похожи на конечный формованный продукт.

Используйте следующую информацию в качестве краткого руководства по сравнению, чтобы определить решение, которое лучше всего подходит для вашего приложения.

Прототип обработки с ЧПУ

Минимальное количество: 1

Типичная стоимость: 100–500 долларов за деталь.

Время доставки: 5-10 дней

• Самый реалистичный прототип с реалистичными свойствами материала

• Моделирование реального процесса и конструкции пресс-формы

• Самый дорогой прототип решения

• Доступность меньше, чем у ЧПУ или 3D-печати

Шаг 2: провести «пуско-наладку» (500-10000 деталей)

После завершения проектирования можно приступить к литью под давлением, проведя небольшое количество испытаний.

Минимальный объем заказа для литья под давлением составляет 500 единиц. Для этих количеств штамп обычно обрабатывается алюминием с ЧПУ. Алюминиевые формы относительно просты в изготовлении и стоят меньше (от 3000 до 5000 долларов), но могут выдерживать от 5000 до 10000 циклов впрыска.

На этом этапе типичная стоимость детали составляет от 1 до 5 долларов, в зависимости от геометрии конструкции и выбранного материала. Типичный срок доставки таких заказов составляет 6-8 недель.

Детали, изготовленные с помощью «пилотного» алюминиевого штампа, имеют те же физические свойства и точность, что и детали, изготовленные с использованием штампа из инструментальной стали «массового производства».

Шаг 3: расширить масштаб производства (более 100000 деталей)

При выпуске большого количества одинаковых деталей (от 10000 100000 до XNUMX XNUMX + шт.) требуются специальные инструменты для литья под давлением.

Для этих объемов пресс-форма изготавливается из инструментальной стали методом ЧПУ, которая выдерживает миллионы циклов литья под давлением. Они также оснащены расширенными функциями, такими как дверцы горячего наконечника и сложные каналы охлаждения, чтобы максимизировать скорость производства.

Из-за сложности проектирования и изготовления пресс-формы типичная стоимость единицы продукции на этом этапе составляет от нескольких центов до доллара, а обычное время доставки составляет 4–6 месяцев.

В DDPROTOTYPE вы можете легко, быстро и на конкурентоспособной основе производить продукцию для литья под давлением. Когда вы загружаете свой дизайн в ddprototype, наш механик обнаружит любые потенциальные проблемы с дизайном для анализа технологичности дизайна до начала производства и предоставит вам предложение как можно скорее. Таким образом, вы можете гарантировать, что вы всегда можете получить наиболее конкурентоспособную цену на свои детали для впрыска на рынке с самым быстрым временем оборота.

• Виброформование полимеров (Н.И. Басов, С.А. Любартович, В.А. Любартович,1979 год)

• Как делать литьевые формы? (Георг Мендес, 2007 год)

• Конструирование литьевых форм в 130 примерах (Гастров, 2006)

• Литье под давлением (Беккер М.Б,1990год)

• Основы переработки термопластов литьем под давлением (Лапшин,1974)

• Основы технологии переработки пластмасс (Власов С. В., Кандырин Л. Б., Кулезнев В. Н.) 2004 год

• Производство изделий из полимерных материалов (Крыжановский В.К., Кербер М.Л., Бурлов В.В., Паниматченко А.Д.)

• Свойства и переработка термопластов, (Калинчев Э.Л., Саковцева М.Б.), 1983 год

• Технологическая подготовка процессов формования изделий из пластмасс Филатов В.И., Корсаков В.Д.

Это 8 общих шагов литья по выплавляемым моделям. Некоторые из материалов для литья по выплавляемым моделям, используемые заводами по литью по выплавляемым моделям, упомянуты выше.

4 преимущества процесса литья по выплавляемым моделям

1. Превосходная отделка поверхности: керамическая оболочка изготовлена ​​по восковой модели с гладкой поверхностью. Покройте восковую модель керамикой, и когда вы удалите воск, вы получите превосходную обработанную поверхность.
2. Сложные, почти чистые геометрии: восковой узор внутри керамики имеет почти окончательную форму, а особенность жидкой керамики может скруглить восковой узор и любые его детали. Когда воск был удален, форма все еще сохранялась. Поэтому заливаем расплавленный металл в оболочку и ждем, пока он остынет. Вы получите окончательную геометрию.
3. Широкий выбор сплавов: керамический корпус очень твердый, что может выдерживать экстремальные температуры расплавленного металла. Температура плавления большинства металлов ниже допустимой температуры оболочки. Поэтому литье по выплавляемым моделям можно использовать в широком диапазоне сплавов.
4. Мелкая деталь: жидкая керамическая оболочка деформирует все детали восковой модели, поэтому конечный продукт будет иметь мелкие детали.

процесс точного литья по выплавляемым моделям

Формы для литья по выплавляемым моделям применяются почти во всех отраслях обрабатывающей промышленности, таких как производство электроэнергии, огнестрельное оружие, автомобильная, аэрокосмическая, военная, газовая и нефтяная промышленность, общественное питание и энергетическая промышленность.

Металлическое литье по выплавляемым моделям может производить почти все виды металлических деталей, таких как спусковые крючки, молотки огнестрельного оружия в оружейной промышленности. Каждая отрасль, в которой применяются металлические детали, может использовать процесс литья по выплавляемым моделям для производства своих деталей.

Процесс литья по выплавляемым моделям также можно разделить на процесс литья по выплавляемым моделям из жидкого стекла и алюминия.

Из-за высокой стоимости оборудования, литье под давлением традиционно считается производственным процессом только для массового производства. Но 3D-печать для изготовления пресс-форм для литья под давлением позволит вам производить высококачественные и воспроизводимые модели для прототипирования и мелкосерийного производства.

В этом руководстве подробно рассказано, как использовать напечатанные на 3D-принтере пресс-формы для литья под давлением как на настольных, так и на промышленных машинах. С их помощью вы сможете эффективно и недорого изготавливать сотни функциональных прототипов и моделей, которые ускоряют разработку продукта, сокращают затраты и время выполнения, а также выводят лучшие продукты на рынок.

Литье под давлением — один из основных процессов производства изделий из пластмасс. Это экономичная и воспроизводимая на высоком уровне технология, позволяющая получать модели отличного качества для крупносерийного производства. Она широко используется для массового производства идентичных моделей с жесткими допусками.

Литье под давлением — это быстрый и интенсивный процесс, во время которого высокая температура и давление позволяют впрыскивать расплавленный материал внутрь пресс-формы. Вид расплавляемого материала зависит от объема производственного проекта. Самые популярные материалы — различные термопластики, такие как ABS, PS, PE, PC, PP или TPU. Однако для литья под давлением также можно применять металлы и керамику. Пресс-форма содержит полость, в которую впрыскивается расплавленный материал. Она позволяет точно воспроизвести конечные характеристики модели. 

Пресс-формы обычно изготавливаются из металла на станке с ЧПУ или посредством электроискровой обработки. Это дорогие промышленные методы, требующие специализированного оборудования, высококачественного программного обеспечения и квалифицированной рабочей силы. В результате, изготовление металлической пресс-формы обычно занимает от четырех до восьми недель и стоит от 2000 до 100 000 долларов США в зависимости от формы и сложности модели. Чтобы упростить создание пресс-форм для мелкосерийного изготовления моделей с помощью обычных металлов, подвергаемых обработке, необходимо потратить много средств, времени и трудозатрат, а также приобрести специализированное оборудование. Все это делает литье под давлением в требуемом масштабе недоступным для многих. Однако существуют альтернативные способы обработки пресс-форм из металла на станке. Пресс-формы для литья под давлением, для прототипирования и мелкосерийного производства, созданные с помощью 3D-печати, позволяют снизить затраты и время изготовления по сравнению с производством пресс-форм из металла, и получить при этом высококачественные, воспроизводимые изделия.

Настольная 3D-печать — это мощное решение для быстрого и недорогого изготовления форм для литья под давлением. Она требует ограниченного количества оборудования, сокращая время работы ЧПУ и квалифицированных операторов и освобождая их для выполнения других важных задач. Производители получат преимущества от скорости и гибкости собственной 3D-печати при создании пресс-формы и сочетания ее с мощностью промышленного литья под давлением. В результате изготавливать серию единиц продукции из обычных термопластиков можно будет за считанные дни. 3D-принтеры могут создавать даже такие формы, которые было бы сложно изготовить традиционным способом. Их можно использовать как на настольных, так и на промышленных установках для литья, что позволяет командам разработчиков реализовать самые инновационные идеи. Еще одно преимущество: прежде чем вкладывать средства в инструментальную оснастку, можно создать итерацию конструкции и протестировать материал для конечного использования. 

При правильном использовании напечатанные на 3D-принтере пресс-формы обеспечивают все эти преимущества, но есть и некоторые ограничения. Не следует ожидать от напечатанной на 3D-принтере пресс-формы из полимера такой же производительности, как от изготовленной на станке пресс-формы из металла. В пластике теплопередача происходит медленнее, поэтому требуется больше усилий для обеспечения соответствия критическим размерам и больше времени для охлаждения. Кроме того, напечатанные пресс-формы легче ломаются под воздействием тепла и давления. Тем не менее, компании по всей отрасли продолжают внедрять напечатанные на 3D-принтере пресс-формы в свои краткосрочные рабочие процессы литья под давлением. Это позволяет им быстро производить от сотен до тысяч деталей. Независимо от того, хотите ли вы проектировать функциональные прототипы из материалов для конечного использования, изготавливать детали во время пилотного производства или создавать мелкосерийные или нестандартные модели для конечного использования, литье под давлением в пресс-формах, напечатанных на 3D-принтере — экономичный и быстрый способ производства моделей в ограниченных количествах.

Стереолитографическая 3D-печать (SLA) — отличный выбор для литья под давлением. Она обеспечивает гладкую поверхность и высокую точность переноса пресс-формы на готовую модель, а также легкое извлечение из пресс-формы. Напечатанные с помощью стереолитографический 3D-печати модели химически связаны таким образом, что они полностью плотные и изотропные. В итоге по качеству функциональные пресс-формы превосходят по качеству моделирование методом наплавления. Настольные стереолитографические принтеры компании Formlabs просты в установке, эксплуатации и обслуживании, поэтому легко интегрируются в любой рабочий процесс литья под давлением.

Сердечник напечатанной на 3D-принтере литьевой пресс-формы, собранный с металлической оболочкой пресс-формы.

Являясь альтернативой среднесерийному производству от 500 до 10 000 деталей, обработка пресс-форм из алюминия на станке позволит снизить постоянные затраты на производство. Обработка алюминия выполняется в пять-десять раз быстрее, чем обработка стали, а также приводит к меньшему износу оборудования. В результате время выполнения заказа сокращается, а затраты снижаются. Кроме того, алюминий проводит тепло лучше, чем сталь, что снижает потребность в охлаждающих каналах и позволяет производителям упростить процесс проектирования пресс-формы при одновременном сохранении такой же небольшой продолжительности цикла.

Ниже представлены различные методы литья под давлением и типы пресс-форм, которые обеспечивают наиболее эффективный процесс и самые низкие затраты на модель в зависимости от объема производства:

Тип литьевого пресса не оказывает значительного влияния на процесс мелкосерийного литья под давлением. Традиционные крупные промышленные аппараты для литья под давлением также могут использоваться с напечатанными на 3D-принтере пресс-формами. Однако эти машины стоят дорого, имеют строгие требования к оборудованию и требуют квалифицированной рабочей силы. В результате большинство предприятий передают средне- и крупносерийное производство сторонним поставщикам услуг и контрактным производителям.

Если у вас мало опыта в литье под давлением и вы хотите опробовать этот метод без излишних затрат, рекомендуем использовать настольную литьевую машину, такую как Holipress или Galomb Model-B100. Автоматизированное оборудование для мелкосерийного литья под давлением, такое как настольная машина Micromolder или гидравлическая машина Babyplast 10/12, — достойная альтернатива для среднесерийного производства мелких моделей.

Хотите узнать о факторах, влияющих на общую стоимость литья под давлением? Ознакомьтесь с нашим полным руководством.

Быстрое прототипирование позволяет компаниям превращать идеи в рабочие доказательства концепции, трансформировать концепции в высококачественные прототипы, которые выглядят и работают, как готовые продукты, и проводить испытания продуктов для запуска в массовое производство.

В целом, 3D-печать — самый распространенный способ создания быстрых прототипов. Однако на более поздних этапах процесса разработки часто возникает необходимость в производстве несколько больших объемов идентичных прототипов с использованием тех же материалов и тех же производственных процессов, что и для конечных моделей. Затем эти прототипы можно использовать в бета-тестировании и полевых испытаниях. Сочетание напечатанных на 3D-принтере пресс-форм с литьем под давлением позволяет производителям быстро и эффективно разрабатывать функциональные прототипы и ускорять процесс разработки продукта. 

Например, французский стартап Holimaker разрабатывает ручной аппарат для литья под давлением. С его помощью инженеры и дизайнеры могут обрабатывать пластмассовые модели на своем рабочем столе в небольших количествах для создания прототипов, пилотного производства или даже для изготовления ограниченной серии конечных моделей.

Компания предлагает своим клиентам технико-экономические обоснования с использованием напечатанных на 3D-принтере пресс-форм для быстрого изготовления моделей по доступной цене. Это позволяет ее клиентам быстро создавать проекты прототипов по доступной цене и оценивать окончательные производственные условия на этапе пилотного производства при внедрении нового продукта. 

Предсерийные прототипы шипов на этих футбольных бутсах были отлиты под давлением в напечатанных на 3D-принтере пресс-формах с использованием трех различных термопластиков: POM (180 °C), PA 6,6 (270 °C), PP (210 °C).

Используя тот же метод производства, включая проектирование пресс-формы и выбор материала, эти модели можно испытать в полевых условиях и убедиться, что они готовы к серийному производству. Затем напечатанные на 3D-принтере пресс-форм можно легко адаптировать для инструментальной стали во время массового производства.

Используя напечатанные на 3D-принтере пресс-формы, Holimaker удалось сократить время производства пресс-форм для процесса литья под давлением до 24 часов, и сегодня сотрудники компании используют напечатанные на 3D-принтере пресс-формы в 80–90 % своих проектов.

Литье под давлением небольших партий изделий дает производителям возможность выпускать лимитированные серии моделей для конечного использования для продуктов, которые производятся только в ограниченных количествах, или изготавливать пилотную серию продукта для тестирования на рынке, прежде чем начинать широкомасштабные инвестиции. 

Использование мелкосерийного литья под давлением дает возможность изготавливать точные и воспроизводимые модели конечного использования без высоких постоянных затрат, связанных с традиционным литьем под давлением. 

Multiplus — это поставщик решений для литья под давлением из Шэньчжэня. Он предлагает полный производственный цикл, от проектирования до производства пластмассовых изделий, и ежегодно предоставляет услуги более чем 250 клиентам, в том числе некоторым компаниям из списка Fortune 500. Некоторым из этих клиентов требуется мелкосерийное производство, которое наряду с литьем под давлением традиционно является дорогостоящим и трудоемким из-за сложности изготовления инструментальной оснастки.

Недавно отлитые под давлением корпуса блока управления АБС с использованием напечатанных на 3D-принтере пресс-форм.

Литье под давлением по запросу или индивидуальному заказу может потребоваться для изготовления деталей для конечного пользования с индивидуальными параметрами для конкретных целей, таких как человеческий фактор, область применения или особый случай, причем часто в сжатые сроки. При ограниченных объеме и/или сжатых сроках традиционное литье под давлением с использованием инструментальной оснастки неэффективно и нецелесообразно. В таких случаях идеальным решением станет мелкосерийное литье под давлением с использованием напечатанных на 3D-принтере пресс-форм для ускорения процесса производства нестандартных моделей.

Пример Braskem, одной из ведущих мировых нефтехимических компаний, подчеркивает необходимость использования напечатанных на 3D-принтере пресс-форм для быстрого выполнения заказов по запросу. Во время первой волны пандемии COVID-19 компании потребовалось создать тысячи ушных петель для масок, чтобы обеспечить защиту своих сотрудников по всему миру. Braskem признала литье под давлением идеальным методом для производства моделей. Но без использования своей 3D-печати ей пришлось бы обратиться к сторонней компании за изготовлением дорогой пресс-формы из металла, что стоило бы команде денег и драгоценного времени.

Braskem использовала напечатанную на 3D-принтере пресс-форму в сочетании с традиционным промышленным аппаратом для литья под давлением, чтобы быстро изготовить ушные петли для масок.

Для печати пресс-формы для ушных петель команда Braskem использовала литье под давлением с использованием 3D-принтера Formlabs Form 3 и полностью электрический аппарат для литья под давлением Cincinnati Milacron 110 Ton Roboshot для разработки модели петель. 

С помощью 3D-печати команда изготовила тысячи ушных петель в течение недели после получения электронного письма от вице-президента и подготовила их к отправке в офисы по всему миру. 

• Сортировка