3D Yazıcının Plastik Enjeksiyon Kalıplamayı Nasıl Gerçekten Tamamladığı

Kariyerimi üretim dünyasının derinliklerinde geçiren biri olarak, çevredeki konuşmayı izledim.3 boyutlu baskıvePlastik enjeksiyon kalıplamaYıllar boyunca, ikisi birbirine karşı çıktı: "Yeni ile Eski", "Yumuşaklık ile Hacim", "Yasaklayıcı ile Kral".

Bu, piyasayı görmenin temelden hatalı bir yoludur.

3D baskı (additive manufacturing)Değişiklik değildir.Plastik enjeksiyon kalıplamasıBu, hayatım boyunca ortaya çıkan tek ve en güçlü tamamlayıcı teknolojidir. Kralı değiştirmez; Kralı daha hızlı, daha akıllı ve daha çevik yapar.

Müşterilerim için ve kendi projelerimde, onları artık "ya/ya" seçimi olarak görmüyorum. Onları "ne zaman ve nasıl" bir ortaklık olarak görüyorum.İnanılmaz bir hız sunuyor., tekrarlanabilirliği ve ölçekte parça başına mümkün olan en düşük maliyet. Yüksek kurulum maliyetleri ve uzun teslim süreleri iyi bilinen giriş engelleridir.Hızlı ilk bölümün şampiyonu., karmaşıklık ve düşük hacim ekonomisi, amortize edilecek alet maliyetleri olmadan.

Gerçek sihir onları karşılaştırmayı bırakıp bütünleştirmeye başladığınızda olur.3D baskı teknolojisi İçindea)Plastik enjeksiyon kalıplama işlemiModern üreticilerin nasıl kazandığını görüyorum. Bu şekilde şirketlerin geliştirme maliyetlerini düşürdüğünü, rekor sürede piyasaya çıktığını ve daha verimli, otomatik üretim hatları inşa ettiğini gördüm.

Bu yazı bu güçlü sinerjiye derinlemesine dalışımdır. Basit "prototipler için 3 boyutlu baskı kullanın" çizgisinden geçiyorum.Bu iki teknolojinin bir takım olarak çalışmasının yüksek etkisi.

1Oyun Değiştiricisi: Hızlı Aletleme (3D Basılı Kalıplar)

Bu, 3 boyutlu baskının en doğrudan ve devrimci şekilde enjeksiyon kalıplamasını desteklemesidir.CNC makinesi için haftalar ve on binlerce dolar harcamak yerine sadece test için karmaşık bir çelik veya alüminyum kalıp, 3D olarak bir kalıp eklemini birkaç saat içinde, maliyetin küçük bir kısmına yazdırabilirim.

Bu endüstride bunaHızlı aletleme.

3D basılı bir kalıp, tipik olarak evrensel bir alüminyum kalıp tabanına yerleştirilen bir kalıp eklemidir veya tam bir kalıp ( çekirdek ve boşluk).Bu basılı alet daha sonra doğrudan standart bir enjeksiyon kalıplama makinesine yerleştirilir.

Daha sonra bu basılı kalıbın içine ABS, PP ya da Nylon gibi üretim kalitesi plastikleri atıp gerçek, işlevsel parçalar oluşturabilirim.

Bu Neden Bu Kadar Güçlü?

İlk elden gördüğüm faydalar şaşırtıcı:

• Büyük maliyet azaltımı:3 boyutlu baskı kalıbı 100 ila 1 dolara mal olabilir.000Basit bir alüminyum kalıp 2 dolardan başlıyor.000, ve karmaşık bir çelik üretim kalıbı kolayca 100.000 $ 'a ulaşabilir. Bir vaka çalışmasında, bir şirket 3D basılı bir kalıp kullanarak 6.000 parça için araç maliyetlerinde% 97 tasarruf etti.

• İnanılmaz Hız:Sabah bir kalıp tasarlayabilir, öğleden sonra 3 boyutlu baskı yapabilir ve akşamda parçaları enjekte edebilirim.Bu, ürün geliştirme zaman çizelgeleri aylardan günlere düşüyor..

• Gerçek tasarım doğrulama:Bu en kritik nokta. Prototipler bir şeydir, ama sizeÜretim süreci3 boyutlu baskı kalıbı,kalıplama tasarımıTest edebilirim:

  • Akış:Erimiş plastik boşluğu nasıl dolduruyor?

  • Dönüştürme:Parça beklenmedik şekilde soğumuş ve bükülmüş mü?

  • Geçit konumu:Kapım doğru yerde mi, yoksa bir leke mi bırakıyor ya da akış sorunları mı yaratıyor?

  • Ejektor Pin izleri:- Evet.Atıcı iğneParçanın temiz bir şekilde sökülmesi için doğru yerler mi?

3 boyutlu bir modelde bir kusur bulmak kolaydır. 50.000 dolarlık bir çelik kalıpta bir kusur bulmak bir felaket. Hızlı aletleme, hızlı ve ucuz bir şekilde başarısız olmamı sağlar.Kalıp tasarımının kendisiBir haftada iki ya da üç kez mükemmel olana kadar ve sonra pahalı çelikleri kesmeye karar veririm.

Davayla ilgili çalışma: AMRC ve Warping

Sheffield Üniversitesi'nin Gelişmiş Üretim Araştırma Merkezi'nden (AMRC) mükemmel bir gerçek dünya örneği geliyor.Bir reçine tabanlı yazıcı ile ilk denemeleri, sertleştirme işleminden sonra önemli bir çarpıklığa neden oldu, kalıbı işe yaramaz hale getiriyor.

Vazgeçmek yerine, tekrarladılar.3D baskı teknolojisi(Seçici Lazer Sinterleme veyaSLSBu yeni kalıp daha sert ve daha az kırılgan olan farklı bir malzemeden (Nylon 11) oluşuyordu.HalaBazı düzlük sorunları gösterdi, üstün mekanik özellikleri, sıkıştırma kuvvetlerine dayanmasına izin verdi.Enjeksiyon kalıplama işlemiSonuç olarak, kalıplı bir parça ürettiler.

Kısacası hızlı aletlemenin gücü budur: Çoklu karmaşık mühendislik problemlerini keşfettiler ve çözdüler (malzeme seçimi, bükme,zaman ve maliyetin bir kesirindeGeleneksel üretim.

Kalıplar için Doğru 3B Baskı Teknolojisini Seçmek

Tüm 3 boyutlu yazıcılar bu görev için eşit yaratılmamıştır. Seçim, gerekli parça detaylarına, kalıp ömrüne ve enjekte edilen plastikin sıcaklığına bağlıdır.

2Boşluğu Doldurmak: Köprü Araçları ve Düşük Hacimli Üretim

Bu teknolojileri birlikte kullanmanın ikinci yolu,"köprü aletleri"ya da"köprü üretimi".

Şöyle bir senaryo düşünün: Ürün tasarımınız tamamlandı. Kalıbı mükemmelleştirmek için hızlı aletler kullandınız. Şimdi, 80.000 dolarlık sertleştirilmiş çelik üretim kalıbınızı sipariş ettiniz, ancak teslim süresi 12 haftadır.Sen de mi?- Evet.

A) Rekabetçilerin yetişmesine izin vermek için ürün olmadan üç ay beklemek?

B) Ürününüzü piyasaya sürün ve şimdi satmaya başlayın?

Cevap B. Ve bunu köprü aletleriyle yapıyorum.

Bir "köprü" aracı, ilk 3D baskı kalıbını üretmek için tasarlanmış daha sağlam bir 3D baskı kalıbıdır (veya hızlıca işlenmiş bir alüminyum kalıbı)GerçekPrototipleme ve seri üretim arasındaki boşluğu "köprüler".

Bu 10-50 parça için değil, 500, 1 parça üretmek için.000Yüksek kaliteli bir MJF veya SLA kalıbı kesinlikle bu miktarları halledebilir.

Köprünün Stratejik Değeri

Bu strateji sadece hızdan fazlasını içerir; bu temel bir iş avantajıdır.

• Önce pazara gidin.Ürünümü mağaza raflarında ya da müşterilere gönderirken rakiplerim hala aletlerinin yapılmasını bekliyor.

• Erken gelir elde et:Ürünümden nakit akışı üretmeye başlayabilirim.BugünBu gelir, hala üretilen pahalı seri üretim aletlerini ödemek için yardımcı olabilir.

• Gerçek Dünya Piyasa Testleri:Bu, bir ürünü test etmenin parlak, düşük riskli bir yolu. 500.000 ünitelik satış tahminim yanlışsa ne olur? 80.000 dolarlık bir kalıp ve 100.000 ünitelik stok üzerinde oturmak yerine,5'ten oluşan bir parti yapabilirim.Bu, devasa sermaye harcamaları yapmadan önce gerçek piyasa talebini ölçmeme izin veriyor.

• Ürün sürümünü etkinleştir:Bridge tooling bana bir yazılım şirketi gibi çalışmama izin veriyor. Bir köprü aracıyla "Widget v1.0"u başlatabilirim. Satış sırasında, müşteri geri bildirimlerini toplayabilirim, birkaç tasarım ayarlaması yapabilirim ve bir yazılım yazıcıyı yazdırabilirim.yeni"Widget v1.1" için köprü aracı sadece birkaç hafta sonra.Geleneksel üretim.

Plastik bir ev bileşene ihtiyacı olan bir şirket olan Interroll'dan bir vaka çalışması bunu mükemmel bir şekilde vurguladı.İkisi de3 boyutlu baskı ve enjeksiyon kalıplama, tedariklerini sabit tutabilir, maliyetleri yönetebilir ve istek için doğru süreci kullanarak esnek kalabilirler.

3The Unsung Hero: 3D Basılı Jigs & Fixtures

Bu bir kalıplama dükkanında 3B baskı için en pratik ve yüksek geri dönüş uygulamalarından biri, ama en az dikkat çekiyor.

BuEnjeksiyon kalıplama işlemiParça dışarı atıldığında durmaz. Parçanın soğutulması, kontrol edilmesi, monte edilmesi ya da ikincil işlemlerin yapılması gerekir. Bunu sürekli ve hızlı bir şekilde yapmak için,Biz gips ve armatürleri kullanırız..

• Yumruklar:Bir alete rehberlik (örneğin, matkap rehberi, kesme rehberi)

• Takımlar:Bir parçayı belirli, tekrarlanabilir bir yerde tutun (örneğin, bir soğutma cihazı, bir montaj yuvası, bir QC denetim cihazı).

Geleneksel olarak, bu aletler alüminyum veya asetat (Delrin) den titiz bir şekilde işlenirdi.Onları yüksek değerli işlerden uzaklaştırmak (örneğin kalıp yapmak gibi).

Bugün hepsini 3 boyutlu basıyorum.

Neden Her Çekiciyi ve Tesisi 3B Basıyorum?

Modern bir mağaza katına girdiğimde, etkisi açıkça görülüyor.

• Hız ve Maliyet:Bir makineci karmaşık bir montaj cihazı yapmak için bir gün ve 200 dolar malzeme harcayabilir aynı cihazı bir gecede 30 dolar malzemeyle yazdırabilirim.Üretim şirketi, 3D basılı iş tutma cihazlarını kullanarak makine kurulum zamanında% 80 tasarruf etti.

• Ergonomi ve Ağırlık:İşlenmiş alüminyum armatürler ağırdır. 8 saatlik bir vardiya boyunca, bir operatör bu armatürü yüzlerce kez kaldırırken yorgunluk yaşayacaktır. Aynı armatürü 3 boyutlu olarakCNC işleme-ABS sınıfı veya karbon lifle doldurulmuş Nylon, bu da operatör ergonomisini iyileştirir ve yorgunluğu azaltır.

• Mükemmel uyum:Akalıplı parça3D baskı ile bu karmaşık şekli mükemmel bir şekilde taşıyan bir cihazın işlenmesi zordur.Ben sadece orijinal kısmını alıyorum3 boyutlu model, CAD yazılımımdaki bir bloktan çıkarıyorum ve mükemmel, özel bir yuvam var.

• Uçuştaki İterasyon:Audi'nin fabrikasındaki bir mühendis, 3 boyutlu baskı sayesinde aletleri hızlı bir şekilde yapabildiklerini ve montaj hattındaki meslektaşlarının özel isteklerine cevap verebileceklerini belirtti."Eğer bu kol farklı bir açıda olsaydı, bu cihaz daha iyi olurdu."Bu değişikliği bilgisayarda yapabilirim ve ertesi sabah ellerinde yeni ve daha iyi bir araç olabilir.Gerçekten.Verimli ve mutlu bir üretim hattı.

Polaris ve Medtronic gibi şirketler bu stratejinin uygulanmasıyla büyük tasarruflar ve verimlilik kazanımları olduğunu bildirmişlerdir.Hız, ve üretkenlik çok büyük.

4Otomasyon Aletleri: 3D Basılı Kol Uygulamaları (EOAT)

Dördüncü bölge, robotlar için yapılmış oyuncakların ve armatürlerin bir uzantısı.

Modern ve otomatik birPlastik enjeksiyonkalıp hücresi, bir robot kolu salıncaklar, kalıptan parça (veya parçalar) alır ve bir sonraki istasyona taşır (bir kesme istasyonu gibi, QC kamerası veya konveyör kemeri).Bu robotun "eline"Kolun ucundaki araç (EOAT).

Bu EOAT özel bir mühendislik parçasıdır.

• Pnömatik veya mekanik tutkallar

• Vakumlu bardaklar

• Parça tespit etmek için sensörler

• Yarışı kesmek için diş bıçağı

Bu, büyük bir sıkıntı yarattı. Her ürün tasarımının değişmesi ya da yeni bir projenin başlaması için haftalarca beklemek zorundaydınız.İşlenecek pahalı EOAT.

3 boyutlu baskı, kalıplama otomasyonunda nasıl devrim yaratacak?

3 boyutlu baskı bu engelleri ortadan kaldırır ve yeni tasarım olanaklarını açar.

• Hafif ağırlık anahtarı.Bir robot kolunun maksimum yararlı yükü vardır. EOAT ne kadar ağırsa, robot koluna daha az yararlı yük kalır.bölümEOAT'ı hafif polimerlerden 3 boyutlu basarak ağırlığını önemli ölçüde azaltabilirim.Bu da doğrudanDöngü süresiTümÜretim süreci15 saniyelik bir döngüden yarım saniye bile uzaklaştırmak milyon parça sürüşünde binlerce dolarlık kar elde eder.

• Birleştirme ve Karmaşık Geometri:Geleneksel bir EOAT'ın ana gövdesi, ayrıca tüm vakum bardakları ve pnevmatik saplar için ayrı destekler, borular ve hortumlar vardır.3D baskı ile (özellikle SLS veya MJF)Bütün o hava kanallarını tasarlayabilirim.Doğrudan vücudaBir zamanlar 20 ayrı parça olan bir tek, 3 boyutlu basılı bileşene dönüşüyor. Bu daha hafif, daha az arıza noktası var ve inanılmaz hızlı bir şekilde monte ediliyor.

• Özel, uyumlu yakalayıcılar:Tıpkı armatürlerde olduğu gibi, parçanın karmaşık şekline mükemmel bir şekilde şekillenen tutanaklar tasarlayabilirim.Açık optik parçalar veya kaşınamayacak kadar kozmetik yüzeyler için kritik olan.

• Otomasyon için Hızlı Prototip:Yeni bir otomatik hücre tasarladığımda, tek bir günde üç farklı EOAT tasarımını 3 boyutlu basıp robot üzerinde test edebilirim.Hangisinin en güvenilir yakalanma ve en hızlı döngü süresini sağladığını hızlıca öğrenebilirimBu, otomasyon sürecini risksiz hale getirir veGeleneksel üretim.

Son Karar: Karşılaştırmayı Bırak, Birleştirmeye Başla

TartışmaPlastik enjeksiyon kalıplaması ile 3 boyutlu baskıProfesyonel topluluk cevabı biliyor: İkisine de ihtiyacınız var.

Onları rakip olarak düşünmek, bir anahtar mı yoksa bir tornavida mı olması gerektiği konusunda tartışmaya benziyor.

İş akışım bu yeni, bütünleşik gerçekliğin mükemmel bir örneğidir:

1. Ben kullanıyorum.3D baskı (FDM/SLA)Form ve uygunluk denetimleri için ilk konsept prototiplerinin oluşturulması.

2. Ben kullanıyorum.3D baskı (SLA/MJF)yaratmak içinHızlı Kullanım(basılı bir kalıp) kalıp tasarımımı doğrulamak veÜretim süreci100-500 parçadan oluşanSonPlastik üretimi.

3. Bu kalıbı kullanıyorum.Köprü Araçlarıİlk 5000 üniteyi çalıştırmak, ürünümü piyasaya sürmek ve 10 hafta önceden gelir elde etmek.

4. Bu gerçekleşirken, ben kullanıyorum3D baskı (SLS/FDM)Tüm bu alışkanlıkları yaratmak içinJigler, armatürler ve EOATOtomatik montaj ve kontrol hattım için ihtiyacım olacak.

5. Sertleştirilmiş çelik üretim kalıbım geldiğinde,Çoktan.Benim otomasyon hattımÇoktan."Ayrıştırıp" sıfır duraklama süresi olmadan milyonlarca parçaya ölçeklendirebilirim.

Bu yeni iş akışı.3 boyutlu baskıile rekabet etmez.Plastik enjeksiyon kalıplamasıDaha hızlı, daha ucuz, daha düşük riskli ve daha verimli hale getiriyor.