3Dプリンターがプラスチック射出成形をどのように補完するか

製造業の世界に深く関わってきた人として3Dプリンタそしてプラスチックの注射型何年もの間,両者は互いに対戦しました "新しい対旧" "柔軟性対容量" "破壊者対王"

これは市場を根本的に誤った見方です

3D印刷 (添加製造)代替品ではありませんプラスチックの注射型これは私の人生の中で 最も強力な補完技術です キングの代わりではなく キングを速く 賢く 機敏なものにします

私のクライアントや自分のプロジェクトでは もう"どちらか"ではなく "いつやどのように"のパートナーとして見ています信じられない速さでアディティブ・メーカーは,生産コストが高く,生産期間が長いため,市場への参入が困難です.スピード・トゥ・ファースト・パートのチャンピオンです複雑さや低容量経済性で 償却すべきツールコストはありません

比較するのをやめ 統合し始める時です3Dプリンタ技術 内部a はプラスチックの注射鋳造プロセス開発コストを削減し 記録的な時間で市場に投入し より効率的で自動化された生産ラインを 構築する方法を 経験してきました

この投稿は,この強力なシネージへの私の深い潜りです.私はシンプルな"プロトタイプのために3Dプリンタを使用する"ラインを離れて移動します.私はあなたに4つの高度な,この2つの技術がチームとして機能する.

1ゲームチェンジャー 急速なツール (3Dプリント型)

これは3Dプリンタが注射鋳造をサポートする 最も直接的で革命的な方法ですテストのために 複雑な鉄鋼やアルミの模具を 機械に加工する代わりに3Dプリントで 社内で数時間で 費用のほんの一部で 模具を挿入できます

これは業界ではスピードツール.

3Dプリント型模具は,一般的に模具挿入物または完全な模具 (コアと空洞) で,汎用アルミ模具ベースに置かれます.この印刷 ツール は 標準 的 な 注射 型 機 に 直接 入れ られ ます.

製造グレードのプラスチック―ABS,PP,ナイロンなど― を このプリントされた模具に投影して 実用的な部品を作ることができます

なぜ この こと が 強力 な の です か

直接体験した恩恵は驚異的です

• 膨大なコスト削減3Dプリントの模具は 100ドルから 1ドルかかります000シンプルな機械製のアルミ模具は 2ドルから始まります0003Dプリントされた模具を使用することで 工場が97%の ツールコストを削減しました 工場は3Dプリントされた模具を 製造し

• 信じられない速さ午前中に模具をデザインし 午後には3Dプリントして 夕方には部品を注入します これは従来の模具の 4~8週間の製造時間と比較します製品開発の時間軸は 数ヶ月から数日へと縮小します.

• 真の設計の検証:試作は一つですが 試作は製造プロセス3Dプリントされた模具で鋳造設計検査はできる

  • 流量:溶けたプラスチックが 穴を埋めるのは?

  • 曲線:予期せぬ方法で冷却したり 歪んだりします

  • ゲートの位置:私のゲートは正しい位置にあるのか? それとも欠陥を残したり 流出問題を引き起こすのか?

  • エジェクタルのピンマーク:している.エジェクタルのピン部品をきれいに解き放つために正しい位置付けは?

3Dモデルに欠陥を見つけることは簡単です. $ 50,000の鋼模具に欠陥を見つけることは災害です. 急速なツールは,私が速く安く失敗することを可能にします.模具のデザイン自体一週間で2~3回 完璧になるまで

行動 の ケース スタディ:AMRC と ワーピング

シェフィールド大学 (AMRC) の 先進製造研究センター (Advanced Manufacturing Research Centre) から 完璧な実用的な例が来ています 彼らはポリマー模具ツールを 3D プリントするプロジェクトを始めました樹脂 に 基づく プリンター を 用い た 最初 の 試み に よっ て,固化 過程 の 後 に 大きく 歪み た模具を無用にしてしまう

諦める代わりに 繰り返しました3Dプリンタ技術(選択レーザーシントリング,またはSLSこの新しい模具は,より頑丈で壊れやすい,異なる材料 (ナイロン11) を採用した.まだ機械的性能が優れているため, 圧縮力にも耐えられるようになった.インジェクション鋳造プロセス結果は 鋳造された部品を成功裏に製造しました

簡単に言うと 急速な機械の力です 彼らは複雑な工学問題を発見し 解決しました部品の幾何学) の時間とコストのほんの一部で伝統的な製造.

3D プリンタ の 適正 な テクノロジー を 選ぶ

3D プリンタ は すべて 同じ よう に 作成 さ れ て い ませ ん.その 選択 は 必要 な 部品 の 詳細,模具 の 耐久 性,注入 さ れ た プラスチック の 温度 に 依存 し て い ます.

2橋の道具と少量生産

2つ目の利用方法は"ブリッジツール"あるいは"橋の製造"

このシナリオを想像してみてください 製品デザインが完成しました 模具を完璧にするために 急速なツールを使用しました 8万ドルの硬化鋼製造模具を注文しましたが 配達時間は12週間です本当ですか?... ほら

(a) 3ヶ月間 製品がない状態で 競合他社に追いつくことができますか?

(B) 商品を今すぐ販売する?

答えはBです 私のやり方はブリッジツールです

最初の3Dプリンタを製造するために設計されたより頑丈な3Dプリント型 (または迅速に加工されたアルミ型) です本物プロトタイプと大量生産の間のギャップを"埋める"のです

これは10~50の部品ではなく 500~1,000の部品です000高品質のMJFまたはSLA模具は この量に完全に対応できます

橋 の 戦略 的 な 価値

この戦略は単なるスピード以上のものであり,ビジネスにとって根本的な利点です.

• まず市場へ商品を店棚に並べたり 顧客に届けることもできます 競合他社は 製品が作られるのを待っている間です 多くの業界では その先駆者の優位性がすべてです

• 早く収入を得よう私の製品から現金流を生むことができます.今日その収入は,まだ製造されている高価な大量生産の道具の支払いに役立ちます.

• リアルマーケットテスト:商品をテストする 低リスクの素晴らしい方法です 500万台という 初期販売予想が間違っていたらどうでしょう? 8万ドルの模具と10万台の在庫に 座る代わりに5個分のパッチを走らせることができます巨大な投資を行う前に 市場の需要を測ることができます

• 製品バージョン管理を有効にする:ブリッジツールで"Widget v1.0"を起動できます. 販売中に,顧客からのフィードバックを集め,デザインの修正をいくつかして,新しいこの機敏で繰り返すハードウェアへのアプローチは伝統的な製造.

プラスチック製のコンポーネントを必要とした会社であるInterrollのケース・スタディは,これを完璧に強調しました.両方とも3Dプリンタや注射鋳造で 供給を安定させ コストを管理し 柔軟性を保ち 適切なプロセスを利用して 需要に応えることができます

33Dプリント ジグス&フィクチャー

これは3Dプリンタで 最も実用的で高収益率の アプリケーションの一つです しかしあまり注目されていません

ほらインジェクション鋳造プロセス部品が外に出ると止まりません 部品は冷やしたり チェックしたり 組み立てたり 副次操作をしたりする必要があります私たちはジグとフィクチャーを使用します.

• ジグス:ツール (例えば,ドリルガイド,トリミングガイド) をガイドする.

• 固定装置:部品を特定で繰り返す場所 (冷却装置,組立装置,QC検査装置など) に保管する.

伝統 的 に,これらの 道具 は アルミ や アセタル (デリン) から 精巧 に 加工 さ れ て い まし た.この 作業 は 遅い もの で 高価 で,熟練 し た 機械 工 が 必要 でし た.高価な仕事から彼らを引き離す (模具を作るなど).

今日では3Dプリンターで 全部印刷しています

なぜ私はすべてのジグと固定装置を3Dプリントする

現代の商店に足を踏み入れたら その影響は明らかです

• 速度とコスト:機械工は1日中200ドルを費やして 複雑な組み立て装置を作ります 30ドルで同じ装置を 1夜で印刷できます製造会社3Dプリントされた作業保持装置を使用することで,機械のセットアップ時間を80%節約できます.

• エルゴノミクスと体重:機械製のアルミニウム装置は 重いものです 8時間のシフトで操作者が 何百回か持ち上げると 疲労を感じますCNC加工カーボン繊維で満たされたナイロンで 70~90%軽く,操作者のエゴノミクスを改善し疲労を軽減します.

• 完璧な適合性A について鋳造された部分複雑な曲線や下切断や肋骨があります 複雑な形状に完璧に合致する装置を 加工するのは困難です 3Dプリンタでは 些細ですオリジナルの部分だけ3DモデルCADソフトウェアのブロックから取り除くと 完璧なカスタム・フィットネストになります

• 飛行中の繰り返し:3Dプリントによって ツールが迅速に作られ 組み立てラインの同僚の 要求に応えることが可能だと アウディの工場のエンジニアは指摘しました"この固定装置は,このハンドルが異なる角度でされていたら,より良いだろう次の朝には新しい改良されたツールが 手元に届きます.本当に効率的で幸せな生産ラインです

PolarisやMedtronicのような企業は この戦略を導入することで 莫大な節約と効率の向上を報告しています 模具を印刷するほど "セクシー"ではありませんが 日々のコストへの影響はスピード生産性は巨大です

43Dプリント 腕端ツール (EOAT)

4つ目の領域は ロボット向けで 組み立て物の拡張です

現代の自動化システムでプラスチック注射ロボットアームが動き込み 模具から部品を取り出し 次のステーション (トリミングステーション QCカメラ コンベアベルトなど) に移動しますロボットの"手"は腕端の道具 (EOAT).

このEOATは,カスタム・エンジニアリングで,以下を含むことができます.

• 固定装置 (気圧式または機械式)

• 掃除用カップ

• 部品を検出するセンサー

• ランナーを切るナイフの刃

アリミニアム製で作られていました これは大きなボトルネックを生み出しました 製品デザインが変わったり 新しいプロジェクトが始まったりすると 何週間も新しいデザインを待たなければなりませんでした高価なEOATが加工される.

3D プリンタ が 鋳造 自動化 に どんな 革命 を 起こし ます か

3Dプリンタは このボトルネックを壊し 新しいデザインの可能性を 開きます

• 軽量化が鍵だEOATが重ければ重くなるほど,ロボットに残る"ペイロード"は少なくなります.部分軽量なポリマーから EOAT を3Dプリントすることで 重量を大幅に削減できます直接減少するサイクルの時間全体の製造プロセス15秒間のサイクル時間を半秒短縮すると 百万分の回転で数千ドルの利益を得ることができます

• 統合と複雑な幾何学:伝統的なEOATには 主体があり 掃除用カップと気圧用グリッパー用の 別々の支架,管,ホースがあります3Dプリンタ (特にSLSまたはMJF)空気チャネルを設計できる身体に直接かつては20個の部品だったものが 1つの3Dプリント部品になります これは軽く 失敗点も少なく 組み立てが非常に速くなります

• オーダーメイド コンフォームグリッパー:固定装置と同様に パーツの複雑な形に 完璧に組み合わさったグリッパーを 設計できます より安全で繊細なグリップを 提供します透明な光学部品や 摩擦ができない 高化粧の表面には重要です.

• 自動化のための急速プロトタイプ:新しい自動セルを 設計する際には 1日間で 3Dプリンタで 3つの EOAT デザインを 3Dプリンタで 3Dプリンタで 3Dプリンタを 1日間で 3Dプリンタを 3Dプリンタで 3Dプリンタを 3Dプリンタで 3Dプリンタを 3Dプリンタで 3Dプリンタを 3Dプリンタで 3Dプリンタを 3Dプリンタで 3Dプリンタを 3Dプリンタで 3Dプリンタを 3Dプリンタで 3Dプリンタを 3Dプリンタに 3Dプリンタを 3Dプリンタに 3Dプリンタを 3Dプリンタに 3Dプリンタを 3Dプリンタにどれが最も信頼性の高いグリップと最も速いサイクル時間を提供するかをすぐに見つけることができます自動化プロセスのリスクを軽減し,伝統的な製造.

比較をやめ 統合を始める

議論についてプラスチック注射鋳造 vs 3Dプリンティング専門家は答えを知っている 双方が必要だ

競争相手 と 考え て いる と は,フレンチ キー と スクリューブレーカー の 違い を 議論 する よう に なり ます.それら は 異なる 仕事 に 用い られる 道具 で あり,真剣 な 建築 者 は 両方 を 道具 の 箱 に 必要 と し て い ます.

私のワークフローは この新しい統合された現実の 完璧な例です

1. 私は使用します3D印刷 (FDM/SLA)形状とフィットチェックのための最初のコンセプトプロトタイプを作成する.

2. 私は使用します3Dプリンタ (SLA/MJF)作り出す迅速 な ツール(印刷された模具) 私の模具デザインを検証し製造プロセス100~500個の部品で最終的な生産プラスチック

3. この模具はブリッジ ツーリング商品を市場に投入し 予定より10週間早く収益を上げます

4. この間,私は3D印刷 (SLS/FDM)すべてのカスタムを作成するためにジグ,フィクチャー,EOAT自動組み立てとQCラインが必要になります

5. 硬化された鋼鉄の製造模具が到着すると,それはもう私の自動化ラインはもう部品を数百万個に拡大し ダウンタイムをゼロにできます

これが新しい作業流です3Dプリンタ競合しないプラスチックの注射型これまで以上に速く 安く リスクが低く 効率が向上します