In der Welt der Kunststoffherstellung gibt es eine klare Trennlinie zwischen 3D-gedruckten Teilen und Kunststoffspritzgussteilen.
In den letzten Jahren hat sich diese Grenze jedoch verwischt, da immer mehr Spritzgießer den Wert des 3D-Drucks nicht nur für die Herstellung von Prototypen oder Kleinserien sehen, sondern auch, um ihre eigenen Fertigungsprozesse effizienter zu gestalten. Der Einsatz des 3D-Drucks zur Verbesserung der Spritzgießergebnisse ist zwar nicht immer gängige Praxis, aber die vorausschauenden Ingenieure von PCI haben Bereiche identifiziert, in denen das additive Gießen eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Maschinenfunktionalität spielt.
Bevor wir uns mit den Details dieser innovativen Verfahren befassen, möchte ich die wichtigsten Unterschiede zwischen 3D-Druck und Spritzguss erläutern.
Beim 3D-Druck handelt es sich um ein additives Verfahren, bei dem Teile aus Kunststoff hergestellt werden, der oft mit verschiedenen Methoden Schicht für Schicht aufgebaut wird. Dieser Prozess kann in Echtzeit verfolgt werden, was bei der Entwicklung von Prototypen und der Qualifizierung von Teilen oft nützlich ist.
- Schnelle Durchlaufzeiten von Stunden für ein Teil oder Tagen/Wochen für eine kleine Anzahl von Teilen
- Low volume production runs (from <100 up to 1000’s of parts)
- Entwürfe, die noch im Fluss sind und häufig geändert werden können
- Kleine Teile oder Komponenten, die sonst schwer herzustellen sind
Beim Spritzgießen werden Stahl- oder Aluminiumformen verwendet, in die geschmolzenes Kunststoffmaterial fließt und abgekühlt wird, bis das fertige Teil fertig ist.
- Längere Durchlaufzeiten (5 Wochen oder mehr)
- Großserienproduktion (über 1.000 Teile)
- Teile, die bereits im Rahmen des Prototyping-Prozesses qualifiziert und getestet wurden
- Teil beliebiger Größe
- Jeder Grad an Komplexität
In unserem Leitfaden Spritzgießen 101 erfahren Sie alles über die einzelnen Schritte des Spritzgießprozesses vom Entwurf bis zur Produktion.
Während das Spritzgießen das vorherrschende Verfahren in den Anlagen von PCI ist, arbeitet das Team mit Partnern aus dem Prototypenbau zusammen, um Komponenten zu erstellen, die getestet, vermarktet oder für kurzfristige oder geringe Produktionsanforderungen verwendet werden können. Zusätzlich zu diesem Service hat das Ingenieurteam von PCI eine Reihe von Bereichen identifiziert, in denen der Einsatz des internen 3D-Drucks die Effizienz der Prozesse und die Maschinenfunktionalität für das Unternehmen verbessern kann.
Ich hatte die Gelegenheit, mich mit dem technischen Leiter, Kurt Behrendt, zusammenzusetzen und mit ihm darüber zu sprechen, wie PCI innovative 3D-Druckverfahren einsetzt.
Q. Wann hat PCI begonnen, 3-D-Druck zur Unterstützung von Geschäftsprozessen einzusetzen?
A. PCI verfügt seit 2009 über 3D-Druckmöglichkeiten. Im Jahr 2019 erweiterte PCI diese Fähigkeiten durch den Kauf eines MarkForged Mark Two 3D-Druckers.
Q. Was sind einige der wichtigsten Vorteile und Möglichkeiten des 3-D-Drucks?
A. -Die Möglichkeit, schnell und kosteneffizient Proof-of-Concept-Muster zu erstellen
-Die Fähigkeit, Ideen und Entwürfe für die Fertigung zu testen
Die Fähigkeit, Vorrichtungen, Halterungen, Kupplungsmechanismen und sogar Isolatorblöcke zu erstellen, um verschiedene Mess- und Fertigungsanforderungen zu unterstützen
Q. Was sind einige der wichtigsten Einschränkungen?
A. Der MarkForged Mark Two-Drucker erfüllt viele unserer Anforderungen; er ist jedoch nur bedingt eine praktikable Lösung für die additive Fertigung. PCI hat Beziehungen zu vertrauenswürdigen Dienstleistern aufgebaut, um den Bedarf an Kleinserienproduktion durch additive Fertigung zu decken.
Q. Welche Materialmöglichkeiten und -beschränkungen gibt es beim 3-D-Druck?
A. Die MarkForged Mark Two druckt in Onyx (Nylon) Harz. Darüber hinaus ist er in der Lage, Fasern (Kohlenstoff, Kevlar, Glas) mit einer Vielzahl von Verflechtungstechniken in das Onyx-Material einzuweben, um die funktionalen Eigenschaften zu verbessern. Dies ermöglicht unseren Ingenieuren die Entwicklung kreativer Lösungen in Bereichen, in denen Festigkeit, Verschleiß oder Temperatur andere 3D-Drucktechniken einschränken könnten.
Q. Welche konkreten Möglichkeiten/Projekte hat PCI für den 3D-Druck in die Praxis umgesetzt?
A. Viele unserer Kunden verfügen bereits über 3D-Druckmöglichkeiten. Wir drucken immer noch Probemuster für die Überprüfung von Teilen und Formen, aber der 3D-Druck erfüllt eine Vielzahl anderer Anwendungen, darunter: Automatisierungskonzepte, Qualitätsplanung, Messvorrichtungen, Isolierblöcke, Kupplungen usw.
Seit dem Kauf der Mark Two wird der 3D-Druck mit seinen strukturellen Vernetzungstechniken nun für den Bau einer Reihe von Nestern zur Aufnahme von Teilen für die Metrologie in unserem KMG und anderen Messgeräten verwendet, bei denen die Einschränkung des Teils zu einer höheren Genauigkeit und besseren GR&R-Ergebnissen führt.
Der 3D-Druck wird auch für End-of-Arm-Werkzeuge für Roboteranwendungen eingesetzt. Wir können schnell und kostengünstig kundenspezifische Teilehalter, Isolierblöcke und sogar Kupplungen drucken. Ein aktuelles Beispiel ist ein 3D-gedruckter Block, der eine ausreichende Isolierung von einer 300-F-Formenoberfläche bietet, damit unsere Ingenieure niedrigere Temperaturen und robustere Sensoren spezifizieren können.
Q. Setzen Sie den 3-D-Druck überhaupt ein, um die Produktion von Teilen für Kunden effizienter zu gestalten?
A. Ja, aber dies ist am vorteilhaftesten, wenn es im Vorfeld des DFM-Prozesses geschieht. Im Rahmen des Design-for-Manufacturing-Prozesses druckt PCI häufig Muster mit alternativen Geometrien, die der Kunde für seine Anwendungen in Betracht ziehen kann. Diese Muster führen zu Effizienzsteigerungen in der Produktion (einfachere, robustere Werkzeuge, kürzere Zykluszeiten und/oder verbesserte Qualitätsmerkmale) während der gesamten Laufzeit des Programms. Meiner Erfahrung nach führt ein iteratives und kooperatives Design oft zu den größten Effizienzgewinnen in der Produktion, lange bevor ein Serienteil überhaupt hergestellt wird.
Q. Wie könnte der 3-D-Druck in Zukunft in Ihre Prozesse integriert werden?
A. Der 3D-Druck hat sich in den letzten fünf Jahren enorm weiterentwickelt und ist nun in der Lage, eine Vielzahl von Materialien und Anwendungen durch additive Fertigung kosteneffizient zu unterstützen. PCI ist in der Lage, diese Bedürfnisse durch einen Lösungsanbieter zu befriedigen, aber es besteht das Potenzial, in die additive Fertigung zu investieren, wenn ein erheblicher Bedarf auf dem Markt festgestellt wird.
Q. Warum ist es wichtig, mit einem Spritzgießer zusammenzuarbeiten, der die Möglichkeiten des 3-D-Drucks gut kennt?
A. PCI hat die Erfahrung gemacht, dass der 3D-Druck die Ideenfindung fördert, indem er dazu beiträgt, die Preis- und Lieferzeitbeschränkungen anderer Fertigungsverfahren zu überwinden. Beispielsweise druckt unser Team jetzt hochwertige Vorrichtungen zu einem Zehntel des Preises von maschinell hergestellten Aluminiumvorrichtungen, und die Vorrichtungen sind innerhalb eines Tages verfügbar. Wenn die Vorrichtung zusätzliche technische Anpassungen erfordert, können wir einfach das Design ändern und eine weitere Vorrichtung drucken - wiederum innerhalb eines Tages. Diese Schnelligkeit und Flexibilität ermöglicht es unseren Ingenieuren, Konzepte schnell zu iterieren, ohne sich Gedanken über die Kosten zu machen. Dieses Beispiel bezieht sich zwar speziell auf Messvorrichtungen, aber dieser uneingeschränkte Konzeptprüfungsprozess hilft den Ingenieuren bei der Lösung von Herausforderungen in den Bereichen Teiledesign, Werkzeugbau und Robotertechnik für unsere Kunden.
Möchten Sie mehr über den Einsatz des 3D-Drucks bei PCI zur Verbesserung der Fertigungsprozesse erfahren? Oder wie diese Ressource Ihren Bedarf an komplexen, hochwertigen Kunststoffteilen decken kann? Kontaktieren Sie noch heute unser erfahrenes Team von Kunststofftechnikern.
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