Imprimarea 3D creează eficiențe în turnarea prin injecție
În lumea fabricării materialelor plastice, a existat o delimitare clară între piesele tipărite 3D și piesele obținute prin injectarea plasticului.
Totuși, în ultimii ani, această delimitare a început să se estompeze, pe măsură ce tot mai mulți producători de matrițe pentru injecție nu doar că recunosc valoarea imprimării 3D pentru prototiparea pieselor sau serii de volum redus, ci o folosesc și pentru a eficientiza propriile procese de fabricație. Deși utilizarea imprimării 3D pentru a îmbunătăți rezultatele injectării materialelor plastice nu este întotdeauna o practică obișnuită, inginerii vizionari de la PCI au identificat zone în care modelarea aditivă joacă un rol semnificativ în îmbunătățirea funcționalității utilajelor.
Înainte să intrăm în detaliile acestor practici inovatoare, voi prezenta principalele diferențe dintre imprimarea 3D și injectarea materialelor plastice.
Imprimarea 3D este un proces aditiv prin care piesele sunt create, deoarece plasticul este depus, de obicei, strat cu strat, prin diferite metode. Acest proces poate fi urmărit în timp real, ceea ce este adesea util în timpul dezvoltării prototipurilor și a calificării pieselor.
Imprimarea 3D este folosită cel mai des pentru:
- Realizarea rapidă, în câteva ore a unei piese sau în câteva zile/săptămâni pentru un număr mic de piese
- Producții de volum redus (de la <100 până la mii de piese)
- Design-uri care pot fi încă în faza de dezvoltare și pot suferi modificări sau ajustări frecvente
- Piese sau componente mici care altfel sunt dificil de fabricat
Injectarea materialelor plastice folosește matrițe din oțel sau aluminiu, în care materialul plastic topit este injectat și răcit până când piesa finală este completă.
Injectarea materialelor plastice este recomandată pentru:
- Timp de realizare mai lung (5 săptămâni sau mai mult)
- Producție de volum mare (peste 1.000 de piese)
- Piese care au fost deja calificate și testate în procesul de prototipare
- Piese de orice dimensiune
- Orice nivel de complexitate
Află pașii detaliați ai procesului de injectare a materialelor plastice, de la design la producție, în Ghidul nostru Injection Molding 101.
Deși injectarea plasticului este procesul predominant folosit în facilitățile PCI, echipa colaborează cu parteneri specializați în prototipare pentru a crea componente care pot fi testate, promovate sau utilizate pentru nevoi pe termen scurt sau pentru producții de volum redus. În plus față de acest serviciu, echipa de inginerie a PCI a identificat numeroase zone în care utilizarea imprimării 3D interne poate îmbunătăți eficiența proceselor și funcționalitatea utilajelor din cadrul companiei.
Am avut ocazia să stau de vorbă cu Managerul Departamentului de Inginerie, Kurt Behrendt, pentru a discuta despre modul în care PCI utilizează practici inovatoare de imprimare 3D.
Î: Când a început PCI să utilizeze imprimarea 3D pentru a-și susține procesele de afaceri?
R: PCI dispune de capabilități de imprimare 3D încă din 2009. În 2019, PCI și-a extins aceste capabilități prin achiziționarea unei imprimante MarkForged Mark Two.
Î. Care sunt unele dintre principalele beneficii și capabilități ale imprimării 3D?
R: – Oportunitatea de a crea rapid și eficient mostre pentru dovada conceptului
– Posibilitatea de a testa ideile/conceptele și designul pentru fabricare
– Capacitatea de a crea dispozitive de fixare, suporturi, mecanisme de cuplare și chiar blocuri izolatoare pentru a susține diverse nevoi de măsurare și fabricație
Î: Care sunt unele dintre principalele limitări?
R: Imprimanta MarkForged Mark Two corespunde multor dintre nevoile noastre; totuși, este limitată ca soluție viabilă pentru producția aditivă. PCI are relații stabilite cu furnizori de servicii de încredere pentru a satisface nevoile de producție de volum redus prin fabricare aditivă.
Î: Care sunt capacitățile și limitările materialelor atunci când se utilizează imprimarea 3D?
R: Imprimanta MarkForged Mark Two folosește rășină Onyx (Nylon) pentru imprimare. În plus, poate împleti fibre (carbon, Kevlar, sticlă) cu o varietate de tehnici de îmbinare în materialul Onyx pentru proprietăți funcționale îmbunătățite. Acest lucru le permite inginerilor noștri să dezvolte soluții creative acolo unde rezistența, uzura sau temperatura ar putea reprezenta limitări pentru alte tehnici de imprimare 3D.
Î. Care sunt câteva dintre modurile/proiectele specifice prin care PCI a pus în practică imprimarea 3D?
R. Mulți dintre clienții noștri dețin deja capabilități de imprimare 3D. Totuși, imprimăm în continuare mostre pentru validarea conceptului în cadrul reviziilor de proiectare a pieselor și matrițelor, dar imprimarea 3D servește și o multitudine de alte aplicații, inclusiv: concepte pentru automatizări, planificare a calității, dispozitive de măsurare, blocuri izolatoare, cuplaje etc.
De când am achiziționat Mark Two, imprimarea 3D, cu tehnicile sale de rețea structurală, este acum folosită pentru a construi o serie de cuiburi pentru fixarea pieselor în scopuri de metrologie în aparatul nostru CMM și în alte dispozitive de măsurare, unde constrângerea piesei duce la creșterea acurateței și la îmbunătățirea rezultatelor GR&R.
Imprimarea 3D este, de asemenea, utilizată pentru scule „end-of-arm” în aplicații robotizate. Putem imprima rapid și eficient din punct de vedere al costurilor suporturi personalizate pentru piese, blocuri izolatoare și chiar cuplaje. Un exemplu recent este un bloc imprimat 3D care a oferit izolație suficientă față de o suprafață a unei matrițe la 300F, permițând inginerilor noștri să specifice senzori mai rezistenți și de temperatură mai mică.
Î. Folosiți imprimarea 3D pentru a crea eficiențe în producția pieselor pentru clienți?
R. Da, dar acest lucru este cel mai benefic atunci când este realizat din timp, în procesul DFM. În procesul de design pentru producție, PCI imprima adesea mostre cu geometrie alternativă pentru ca clienții să ia în considerare diverse opțiuni pentru aplicațiile lor. Aceste mostre conduc la eficiențe în producția de serie (scule mai simple și mai robuste, reducerea timpului de ciclu și/sau atribute de calitate îmbunătățite) pe toată durata programului. Din experiența mea, proiectarea iterativă și colaborativă duce deseori la cele mai mari eficiențe de producție, cu mult înainte de realizarea unei piese de serie.
Î. Cum ar putea fi integrată imprimarea 3D și mai mult în procesele dumneavoastră în viitor?
R. Imprimarea 3D a evoluat enorm în ultimii cinci ani și oferă acum posibilitatea de a susține, în mod eficient din punct de vedere al costurilor, o varietate de materiale și aplicații prin fabricație aditivă. PCI poate răspunde acestor nevoi printr-un furnizor de soluții, însă există potențialul de a investi în fabricația aditivă dacă pe piață se identifică o cerere semnificativă.
Î. De ce este important să colaborați cu un producător prin injecție care are o bună înțelegere a capabilităților imprimării 3D?
R. Experiența PCI arată că imprimarea 3D stimulează inovația, ajutând la depășirea constrângerilor de preț și timp de livrare impuse de alte procese de fabricație. De exemplu, echipa noastră imprimă acum dispozitive de control al calității la un preț de zece ori mai mic decât dispozitivele confecționate din aluminiu prelucrat, iar acestea sunt disponibile într-o singură zi. Dacă dispozitivul necesită ajustări suplimentare de proiectare, putem modifica pur și simplu proiectul și imprima un altul, din nou, în aceeași zi. Această viteză și flexibilitate permit inginerilor noștri să itereze rapid conceptele fără să-și facă griji cu privire la costuri. Deși acest exemplu se referă în mod specific la dispozitivele de măsurare, acest proces de validare a conceptelor fără limite îi ajută pe ingineri să rezolve provocări legate de proiectarea pieselor, scule și aplicații robotizate pentru clienții noștri.
Doriți să aflați mai multe despre modul în care PCI utilizează imprimarea 3D pentru a îmbunătăți procesele de producție? Sau cum vă poate sprijini această resursă pentru a realiza piese din plastic complexe și de calitate? Contactați echipa noastră experimentată de ingineri specializați în mase plastice chiar azi.
