3D-Druck hat viel mit Spritzguss zu tun. In diesem Artikel erfahren Sie, warum es Spritzgussformen für den 3D-Druck gibt und wie sie hergestellt werden. 3D-Druck-Spritzgussformen zur Gestaltung der Zukunft
Was ist eine 3D-gedruckte Spritzgussform?
Spritzgießen ist eines der häufigsten Fertigungsverfahren in der Kunststoffindustrie. Im Wesentlichen wird geschmolzener Kunststoff in den Formhohlraum eingespritzt, beim Abkühlen aushärten gelassen, dann die Form geöffnet und das Kunststoffteil entnommen. Spritzguss wird hauptsächlich für die Massenproduktion eingesetzt, da die Vorlaufkosten für Design, Tests und Werkzeuge hoch sind. Natürlich sinkt der Stückpreis dramatisch, je mehr Teile produziert werden, was der Grund und Vorteil des Spritzgießens für die Massenproduktion ist.
Warum 3D-Druck verwenden?
Die Spritzgussform selbst ist ein Metallblock mit Hohlräumen, die die Form des herzustellenden Produkts bestimmen. Herkömmlicherweise werden Formen mithilfe von CNC-Fräsmaschinen (Computer Numerical Control) entworfen und hergestellt, was sehr teuer ist. Da Formen in der Regel aus Metallen wie Stahl und Aluminium bestehen, ist es schwierig, sie nach der Herstellung zu ändern. Daher bieten 3D-Druck-Spritzgussformen eine günstige und flexible Alternative.
Wie druckt man eine Form in 3D?
1) Datenverarbeitung
Der 3D-Druck von Spritzgussformen erfolgt auf ähnliche Weise wie der Druck anderer 3D-gedruckter Objekte:
Spritzgussformen werden mit CAD-Software wie AutoCAD oder Fusion 360 entworfen.
Designdateien werden im STL-Format gespeichert und in G-Code geschnitten.
2) Verwenden Sie einen 3D-Drucker, um die Form Schicht für Schicht zu drucken.
3) Montieren Sie die Form in den Metallrahmen und bereiten Sie sie für den Spritzguss vor.
Materialien für 3D-Druck-Spritzgussformen erfordern Produkte mit hoher Festigkeit und Steifigkeit, um dem beim Spritzvorgang entstehenden Druck standzuhalten. Außerdem muss es hohen Temperaturen standhalten.
Im Folgenden sind einige häufig verwendete Materialien für 3D-Druck-Spritzgussformen aufgeführt:
PETG (Polyethylenterephthalat)
ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol)
Nylon (auch bekannt als Polyamid)
PP (Polypropylen)
TPE (Thermoplastisches Elastomer)
POM (Polyoxymethylen, auch bekannt als Delrin oder Acetal)
3D-Druck-Spritzgussformen können mit SLM, SLA, FDM, Material Jetting und SLS hergestellt werden. Allerdings ist SLA aufgrund der hohen Maßgenauigkeit und glatten Oberfläche, die für Spritzgussformen ideal sind, das bevorzugte 3D-Druckverfahren zur Herstellung von Spritzgussformen.
Eines sollten Sie über Metallrahmen und ihre Rolle in Spritzgussformen wissen. Der Rahmen unterstützt den beim Spritzgießvorgang entstehenden Druck und die Hitze. Da der Metallrahmen universell einsetzbar ist, muss nur der Kernteil der Form 3D-gedruckt werden, sodass eine Änderung des Designs einfach und flexibel ist. Beim 3D-Druck der gesamten Form sind jedoch mehr Material und längere Druckzeiten erforderlich.
Vor- und Nachteile des 3D-Druck-Spritzgusswerkzeugs
Der 3D-Druck ist eine hervorragende Möglichkeit zur Herstellung von Spritzgussformen, hat aber auch seine Nachteile. Der folgende Vergleich schließt 3D-Druckformen aus Metall aus.
Vorteil
1. Niedrige Kosten: Die herkömmliche Methode zur Herstellung von Spritzgussformen ist sehr teuer und zeitaufwändig und erfordert Präzisionsmaschinen und Fachwissen des Formenbauers. Und der 3D-Druck ist eine kostengünstigere Möglichkeit, Formen herzustellen. Berichten zufolge können 3D-Druckformen im Vergleich zur herkömmlichen Technologie bis zu 80 Prozent der Kosten einsparen.
Flexibilität und Effizienz: Der 3D-Druck reduziert die Design- und Produktionszeit drastisch. Jeder mit Erfahrung im 3D-Druck kann eine Form drucken. Wenn Sie damit nicht zufrieden sind, optimieren Sie einfach das Design und drucken Sie eine andere.
2. Eignung für die Kleinserienfertigung: Die Anschaffungskosten von Spritzgussformen, die mit herkömmlichen Methoden wie CNC-Fräsen hergestellt werden, sind hoch. Daher ist es nur dann wirtschaftlich, wenn die Leistung groß genug ist. Andererseits sind 3D-gedruckte Formen viel kostengünstiger in der Herstellung und eignen sich am besten für die Produktion kleiner bis mittlerer Stückzahlen ohne die hohen anfänglichen Vorlaufkosten.
Nachteile
1. Längere Produktionszeit: Da Kunststoff eine geringere Wärmeleitfähigkeit als Metall hat, dauert die Herstellung von 3D-gedruckten Kunststoffformen länger, was die Gesamtproduktionszeit verlängert und die Produktivität verringert.
2. Schrumpfung: Wie viele andere 3D-gedruckte Objekte können 3D-gedruckte Spritzgussformen beim Abkühlen schrumpfen, was ein häufiges Problem beim 3D-Druck ist. Dies kann zu Problemen führen, wenn genaue Abmessungen erforderlich sind.
3. Schwache strukturelle Integrität: Die meisten 3D-Druckformen bestehen aus Kunststoff, der hohen Temperaturen und Druck nicht lange standhalten kann. Dies führt dazu, dass die 3D-gedruckte Spritzgussform an den Anschnitten und Schweißnähten altert.
Grenzforschung zu 3D-Druck-Spritzgussformen
A. Oberflächenbeschichtung
3D-gedruckte Spritzgussformen neigen bei hohen Temperaturen und hohem Druck zur Zersetzung. Die Verbesserung der Oberflächenlebensdauer durch Schutzbeschichtungen ist eine Möglichkeit, thermischen Abbau zu verhindern. Die Ablagerung einer Schicht aus Metallen, Metallnitraten, Keramik und Oxiden auf der Oberfläche einer 3D-gedruckten Spritzgussform erhöht deren Hitze- und Reißfestigkeit.
B. Wärmeleitende Verbundwerkstoffe
Die Wärmeleitfähigkeit ist ein Maß für die Fähigkeit eines Objekts, Wärme zu leiten. Metall leitet Wärme besser als Kunststoff. Mit anderen Worten: Metalle können schneller erhitzt oder abgekühlt werden als Kunststoffe. Da 3D-gedruckte Spritzgussformen (Formen) längere Aufheiz- und Abkühlphasen haben als CNC-Formen, haben sie auch längere Zykluszeiten. In einem bestimmten Zeitraum können nur weniger Produkte hergestellt werden, und die Produktionskosten steigen im Vergleich zu herkömmlichen Metallformen. Um dieses Problem zu lösen, werden dem Formmaterial wärmeleitende Additive zugesetzt, um den Einspritzvorgang zu verbessern. Beispielsweise kann Bornitrid zu ABS und Eisenpartikel zu Epoxidharz hinzugefügt werden.
Metall-3D-Druck-Spritzgussform
Metall leitet Wärme besser als Kunststoff. Warum also nicht Metallspritzgussformen im 3D-Drucker herstellen? Mit den jüngsten Entwicklungen im Metall-3D-Druck findet auch dieser zunehmend Verwendung. Allerdings ist der 3D-Druck von Metall immer noch viel teurer als Kunststoff, sodass die Vorabkosten weiterhin hoch sind.
Vorsichtsmaßnahmen für 3D-Druck-Spritzgussformen
Bevor Sie mit dem Drucken von Spritzgussformen beginnen, beachten Sie die folgenden hilfreichen Tipps:
Druckmenge: Stellen Sie sicher, dass Sie wissen, wie viele Sie herstellen müssen! Bedenken Sie, dass 3D-Druck-Spritzgussformen nur für kleine Serien geeignet sind (30 bis 100 Stück, je nach Form). Wenn Sie also vorhaben, Tausende herzustellen, sollten Sie vielleicht über normale Formen nachdenken.
Fügen Sie einen Schrägenwinkel hinzu: Rechte Winkel können dazu führen, dass sich Spritzgussteile nur schwer aus der Form lösen lassen. Versuchen Sie daher, einen Schrägenwinkel von 2-Grad hinzuzufügen, damit das Objekt leichter herausgleitet.
Wenn Sie auch diese praktische Hauptreklamationsform für den 3D-Druck benötigen, können Sie sich an die JR Technology Company wenden. Wir können Ihnen professionelle Beratung und qualitativ hochwertige Produkte bieten. Kontakt wie folgt:
Kontaktname: Joy
Telefonnummer: plus 8618682431494
Email:sales@china-3dprinting.com