Инструмент из алюминия и стали

Инструментальная обработка или станкостроение относится к процессу создания различных типов компонентов и оборудования, необходимых для производства. Инструменты можно разделить на две большие категории — мягкие и жесткие.

Мягкая оснастка — это экономичный подход к оснастке, который идеально подходит для мелкосерийного производства. Многие производители используют программные инструменты для прототипирования и создания тестовых образцов, потому что этот процесс отличается короткими сроками выполнения заказов и быстрым выполнением заказов. Кроме того, он совместим с широким спектром материалов. Однако мягкие инструменты имеют тенденцию быстро изнашиваться, поэтому они не подходят для крупносерийного производства.

Твердая оснастка, с другой стороны, является предпочтительным методом оснастки для крупносерийного производства. Жесткие инструменты дороже, чем мягкие, но они рассчитаны на долгий срок службы и со временем окупают себя. Металл, из которого они изготовлены, буквально тверже, что дает более прочную и эластичную форму, из которой можно изготавливать миллионы деталей с высокой точностью. Алюминий и сталь являются наиболее часто используемыми материалами для изготовления мягкой и твердой оснастки соответственно, и оба они обеспечивают уникальные преимущества процесса литья под давлением.

Вот основные различия между алюминиевыми и стальными инструментами, а также то, когда лучше использовать один над другим.

Почему важен выбор материала

Для инженеров и проектных групп выбор правильного материала для своих инструментов так же важен, как и выбор правильного материала для проекта в целом. Качественный инструмент, изготовленный из подходящего материала, обеспечивает плавный производственный процесс.

Инженеры должны в первую очередь учитывать размер и скорость производства, потому что эти факторы являются ключевыми факторами при выборе подходящих материалов для инструментов. После этого инженеры могут начать думать о конкретных качествах, которые они хотят получить от своего инструмента, таких как износостойкость или способность приспосабливаться к сложным конструкциям. После того, как варианты материалов были сведены к минимуму, инженеры должны выбрать материал, который удовлетворяет максимальному количеству критериев при наименьшей возможной стоимости.

Стальной инструмент

Когда дело доходит до долговечности, стальные инструменты значительно превосходят алюминиевые. Сталь обладает превосходной прочностью и способна выдерживать годы многократного использования, что делает ее лучшим выбором для крупносерийного производства. Хорошо спроектированный, хорошо обслуживаемый стальной инструмент может производить миллионы деталей, не ломаясь. Таким образом, цена за деталь уменьшается по мере увеличения количества.

Прочность стали также позволяет дизайнерам исследовать более широкий спектр приложений и проявлять творческий подход. Когда для детали требуются сложные, очень маленькие или точные элементы — такие элементы, как неоднородные стенки или узкие полости пресс-формы, которые обычно раздвигают границы лучших практик проектирования пресс-форм для литья под давлением, — стальные пресс-формы дают лучшие результаты. Этот материал лучше сохраняет свою форму при наличии сложной геометрии.

Кроме того, сталь можно использовать с усовершенствованными смолами, армированными стеклом, волокном или другими добавками. Мягкие металлы, такие как алюминий, более подвержены царапинам и эрозии из-за добавок, что может негативно сказаться на чистоте поверхности инструмента.

Наиболее существенным недостатком стальной оснастки является стоимость — стальные формы обычно требуют больших первоначальных затрат. Кроме того, стальные формы нагреваются и охлаждаются в семь раз дольше, чем алюминиевые, что увеличивает время цикла.

Кейс для инструментов из алюминия

Сталь долговечна, но алюминий предлагает другие ценные преимущества. Алюминиевые инструменты более рентабельны, чем стальные, по многим причинам. Во-первых, первоначальные инвестиционные затраты ниже — алюминиевые формы обычно стоят около 1500 долларов, — и инженеры получают более высокую отдачу от небольших производственных циклов. Кроме того, поскольку этот материал идеально подходит для простых конструкций пресс-форм, инженеры также могут сэкономить время и затраты на производство. За 15 дней инженеры могут изготовить алюминиевую форму и завершить производственный цикл.

Алюминиевые инструменты также дают инженерам больше возможностей, чем сталь, когда дело доходит до производства. Известно, что стальные формы трудно модифицировать или ремонтировать, потому что материал очень прочен, и для более серьезных изменений конструкции инженерам часто приходится начинать заново с совершенно новой формы, если произошли производственные ошибки. Алюминий мягче и его легче ремонтировать, а его превосходное рассеивание тепла снижает количество бракованных деталей из-за усадки, деформации и утяжек.

Однако алюминиевые инструменты имеют свои ограничения. Алюминий не так прочен, как сталь, а формы изнашиваются после нескольких тысяч производственных циклов. Это может привести к несоответствиям в части, которая должна быть переоснащена, что увеличивает затраты. Следует также отметить, что при работе с алюминием выбор текстуры довольно ограничен из-за низкой плотности материала.

Управляйте инструментами с помощью Fast Radius

Инженерам следует подумать о стальных инструментах, если им необходимо изготовить не менее 50 000 деталей с высокой детализацией и у них есть средства для инвестиций в дорогие пресс-формы, которые они будут использовать в обозримом будущем. Алюминиевые инструменты стоит рассмотреть для мелкосерийного производства и для тех, кто ищет более быструю и экономичную альтернативу стали. Как всегда, продуктовые команды должны потратить некоторое время на изучение материалов инструментов, чтобы убедиться, что они принимают наилучшее решение для своего проекта.

Опытный производственный партнер, такой как Fast Radius, может помочь инженерам и производственным группам взвесить свои варианты и выбрать наилучший метод оснастки для своего производственного цикла. Наша команда опытных технологов, инженеров и дизайнеров готова оптимизировать процесс разработки продукта — от идеи и прототипа до постпроизводства и реализации быстрее, чем вы думали. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы получить предложение.

Чтобы узнать, как выбрать лучшие материалы для аддитивного производства, литья пластмасс под давлением и т. д., ознакомьтесь с другими нашими руководствами по материалам в центре ресурсов Fast Radius.

Готовы создавать детали с помощью Fast Radius?

Начать цитату