3D-печать против литья под давлением:практическое руководство по выбору правильного процесса

И литье под давлением, и 3D-печать имеют свои уникальные плюсы и минусы. Это может затруднить выбор подходящего варианта для вашего проекта. Если вы хотите создавать индивидуальные прототипы или вам необходимо производить детали оптом, 3D-печать по сравнению с литьем под давлением может сэкономить вам ресурсы, усилия и здравомыслие. Эти технологии могут быть совершенно разными. Позвольте нам помочь вам выбрать!

Что такое 3D-печать

3D-печать, также известная как аддитивное производство, представляет собой процесс изготовления деталей по конструкции путем добавления материала слой за слоем. Вместо резки или придания формы материалу детали собираются путем добавления тонких ломтиков снизу (точно так же, как складываются строительные блоки). Это делает его идеальным для нестандартных продуктов, прототипов или изделий небольшого количества.

Как работает процесс 3D-печати

В процессе 3D-печати все начинается с 3D-модели, созданной на компьютере. После создания конструкции детали следующим шагом будет отправка файла на 3D-принтер. У 3D-принтера есть файл, который он считывает и впоследствии создает объект слой за слоем. Каждый новый слой приклеивается к слою ниже него до тех пор, пока вся структура не будет завершена. 

Да! Дополнительная оснастка или формы не используются, что экономит время и деньги, особенно при производстве коротких тиражей.

Виды 3D-печати

Каждый из различных типов 3D-печати служит определенной цели; ниже приведены наиболее распространенные из них:

FDM (моделирование наплавленным осаждением)

FDM относится к наиболее распространенной форме 3D-печати, которая включает в себя плавление пластиковых нитей в пространственную геометрическую фигуру. Он экономически эффективен, прост в эксплуатации и оптимален для использования в прототипах или для деталей, производимых в небольших количествах.

SLA (стереолитография)

SLA использует лазер для отверждения жидкой смолы на каждом слое, что делает его одной из наиболее точных форм 3D-печати. Также идеально подходит для создания небольших детализированных структур.

SLS (селективное лазерное спекание)

Этот метод 3D-печати используется для плавления порошкового материала с помощью лазеров. Он лучше всего подходит для создания надежных, прочных и функциональных деталей.

DLP (цифровая обработка света)

Как и в случае с SLA, DLP отверждает смолу, проецируя на нее свет. Однако DLP работает намного быстрее, сохраняя при этом высокий уровень детализации и плавность обработки.

Множество подходов могут удовлетворить потребности вашего проекта, когда требуется скорость, точность или производительность материалов. Каждый тип обладает уникальными преимуществами, не имеющими себе равных.

Распространенные материалы для 3D-печати 3D-печать используется во многих сферах, поэтому она также предлагает широкий выбор материалов.

• PLA (полимолочная кислота): Нетоксичный и биоразлагаемый материал, который легко печатать, что делает его экономически эффективным для производства моделей и прототипов, а также экологически чистым.

• АБС (акрилонитрил-бутадиен-стирол): Прочный и ударопрочный, он является предпочтительным выбором для изготовления функциональных деталей, поскольку выдерживает высокие температуры.

• Нейлон: Этот прочный и гибкий материал, используемый в автомобильной и аэрокосмической промышленности, лучше всего подходит для изготовления функциональных и износостойких компонентов.

• Смола: Используемый в SLA и DLP для получения детализированной гладкой поверхности, он может быть жестким, гибким или литым и доступен во многих рецептурах.

• ТПУ (термопластичный полиуретан): ТПУ, известный своей эластичностью, напоминающей резину, идеально подходит для изготовления гибких деталей, таких как прокладки и уплотнения.

• Металлические порошки: Обычно они изготавливаются из таких металлов, как нержавеющая сталь, титан и алюминий, и идеально подходят для изготовления надежных, высокопроизводительных деталей и подходят для передовых промышленных применений, таких как аэрокосмическая и автомобильная промышленность.

Благодаря разнообразию предлагаемых материалов они лучше всего подходят для обеспечения требуемой прочности, гибкости и качества отделки проекта. От повседневных товаров до специализированных деталей — возможны индивидуальные решения.

Что такое литье под давлением

Литье под давлением — это процедура, обычно используемая на предприятиях для производства пластиковых компонентов товаров в больших количествах. Этот процесс включает в себя впрыскивание горячего жидкого пластика в форму, а затем ее охлаждение для удаления компонента. 

Как работает литье под давлением

Чтобы начать процесс литья под давлением, сначала необходимо создать металлическую форму, разделенную на две части. Эти детали имеют определенную форму, которую вы хотите для желаемой заготовки. Для изготовления пресс-форм используются обработка с ЧПУ, электроэрозионная обработка и другие точные методы. Пресс-формы для 3D-печати также популярны для формования деталей сложной геометрии. 

Затем в камеру добавляются гранулы пищевого пластика. Затем пластик натирают и высыпают в бункер, где он нагревается выше точки плавления. 

На этом этапе пластик помещается в форму под очень высоким давлением, чтобы сформировать половину. Как только пластик остынет до комнатной температуры, литьевая форма открывается и деталь вынимается.

Машины для литья под давлением могут быстро повторить этот цикл для массового производства.

Распространенные материалы для литья под давлением

Для литья под давлением существует множество типов пластмасс на выбор. Вот некоторые из наиболее известных:

• АБС: Прочный и долговечный сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола.
• Полипропилен: Гибкий и легкий материал.
• Полиэтилен: Он демонстрирует устойчивость к влиянию.
• Полистирол: Дешево, но имеет жесткую характеристику.
• Нейлон: Устойчив к нагреву и прочен.

В зависимости от функции, окружения и необходимой силы с вашей стороны выбор будет меняться.

Лучший вариант для крупносерийного производства

Если мы сравним 3D-печать и литье под давлением, одно из ключевых преимуществ заключается в том, что технология литья под давлением работает лучше всего, когда вам нужны тысячи или даже миллионы деталей. Хотя изготовление пресс-формы обходится дорого, стоимость пластиковой детали значительно снижается при больших объемах продаж. Вот почему он популярен среди производителей автомобилей, электроники и упаковки.

Более того, для высокоскоростной обработки, требующей точности и повторяемости, литье под давлением является отличным выбором. Что ж, между 3D-печатью и литьем под давлением много различий. Давайте обсудим один за другим.

Сравнение затрат

Для обоих методов затраты различаются в зависимости от объема производства, сложности и выбора материала.

Первоначальные расходы

Наиболее заметным недостатком литья под давлением является первоначальная стоимость оснастки. Разработка и изготовление пресс-форм для сложных деталей может оказаться весьма дорогостоящим. Однако после того, как пресс-форма будет готова, она сможет производить тысячи и миллионы деталей без дополнительных затрат.

Напротив, единственное требование 3D-принтера — это 3D-модель. Таким образом, первоначальные затраты на 3D-печать очень низкие, что делает ее экономически эффективной для небольших тиражей или единичных проектов.

Малообъемное производство и крупносерийное производство

По сравнению с другими методами 3D-печать экономически эффективна при мелкосерийном производстве по разным причинам, но главным образом из-за отсутствия формы для создания. 

При литье под давлением потеря прибыли, связанная с созданной формой, приводит к ненужным расходам при небольших объемах. Однако после определенного момента себестоимость единицы продукции 3D-печати падает и становится намного выше, чем литье под давлением. Таким образом, литье под давлением в больших объемах очень рентабельно, а 3D-печать обеспечивает экономическую выгоду для небольших партий и прототипов. 

Эффективность затрат с течением времени

Высокая экономическая эффективность литья под давлением обусловлена низкой себестоимостью единицы продукции после изготовления формы и очень эффективна для массового производства. Однако для небольших, настраиваемых или прототипных запусков это гораздо менее эффективно. 

С другой стороны, хотя 3D-печать остается гибкой, в больших масштабах она не очень эффективна с точки зрения затрат.

Скорость и время выполнения

И 3D-печать, и литье под давлением имеют свои преимущества для разных категорий с точки зрения скорости.

Срок поставки детали

Технология 3D-печати обеспечивает самые быстрые сроки поставки, поскольку 3D-принтер начнет изготовление детали сразу после создания 3D-модели. В зависимости от сложности печать может занять от нескольких часов до суток. 

Но в случае литья под давлением изготовление повторяющейся модели может занять дни/недели. 

Время выполнения итераций дизайна и прототипирования

Технология 3D-печати — лучший вариант, когда изменения или изменения в конструкции необходимо смоделировать и протестировать. Что ж, перепечатка 3D-печатных деталей после внесения изменений занимает всего несколько дней. 

Напротив, литье под давлением требует более длительных сроков внесения изменений, поскольку необходимо создавать новые формы. В результате время изготовления пресс-форм влияет на сроки проекта, что является одним из ключевых различий между 3D-печатью и литьем под давлением. 

Сложность дизайна и индивидуализация

Использование 3D-печати позволяет создавать огромные геометрические возможности. Поскольку компоненты изготавливаются слоями, добиться сложных форм и сложной детализации гораздо проще, чем другими методами. Можно легко изготовить такие структуры, как подрезы или полые формы, что делает 3D-печать идеальной для прототипов или мелкосерийного производства по индивидуальному заказу.

Однако существуют конструктивные ограничения для литья под давлением. Детали должны иметь углы уклона, которые помогают детали освободиться от формы. При сравнении литья под давлением и 3D-печати вероятность появления очень острых углов меньшая. Также проблематичны подрезы, которые увеличивают стоимость и сложность изделия из-за необходимости использования дополнительных инструментов.

3D-печать более гибкая, чем другие формы производства, для сложных или индивидуальных проектов. Нет необходимости в дорогостоящих пресс-формах, что упрощает настройку и позволяет производить производство по индивидуальному заказу. Это выгодно для таких отраслей, как здравоохранение, где изготовление готовых деталей на заказ является нормой.

Параметры и свойства материала

• Ассортимент материалов

Литье под давлением расширило границы использования промышленных пластмасс, включив в них АБС-пластик, полипропилен, поликарбонат и нейлон.

Материалы для 3D-печати ограничены PLA, ABS, PETG, смолами и некоторыми металлическими или композитными нитями в зависимости от типа используемого принтера.

• Производительность

Материалы для литья под давлением обладают превосходными характеристиками благодаря своей прочности, долговечности и термостойкости.

Материалы для 3D-печати потенциально могут быть прочными и гибкими, но они не соответствуют стандартам аналогов, полученных литьем под давлением, в большинстве суровых условий эксплуатации.

• Теплостойкость

Компоненты, отлитые под давлением, обладают лучшей термостойкостью и больше подходят для компонентов автомобилей и бытовой техники.

Детали, созданные с помощью 3D-печати, имеют меньшую термостойкость, если только они не изготовлены с использованием специальных нитей.

• Биосовместимость и безопасность пищевых продуктов

Промышленность зависит от хирургических и пищевых сертифицированных материалов, доступных посредством литья под давлением.

Существует мало вариантов биосовместимых и безопасных для пищевых продуктов материалов для 3D-печати.

Чистота поверхности и точность

Качественная отделка

Весь процесс литья под давлением отличается высоким качеством поверхности, поскольку сама форма придает деталям гладкую и блестящую поверхность. В зависимости от того, как изготовлена ​​форма, вы также можете выбрать матовую, глянцевую или шероховатую поверхность. 

В случае с компонентами, напечатанными на 3D-принтере, все по-другому, поскольку они обычно имеют видимые линии слоев и неровные края. Ведущие, конечно, стараются сделать свою работу хорошо, но в большинстве случаев все же требуется доработка. Ситуация немного лучше с более продвинутыми принтерами.

Точность измерений

После того, как форма для литья под давлением готова, стабильность гарантируется. Все детали изготовлены по точным размерам, что очень полезно, когда детали нужно легко соединить друг с другом. 

Такая точность доступна и при 3D-печати, но всегда будут некоторые изменения в зависимости от таких факторов, как усадка материала, настройки принтера или ориентация.

Корректировки после основной работы

В отличие от других методов производства деталей, литье под давлением не требует больших усилий после завершения формования. Помимо полировки, для косметической полировки продукта часто необходимы другие методы отделки, такие как шлифовка, удаление подложки или даже покрытие поверхности.

Воздействие на окружающую среду и отходы

Отходы материалов

Отходы материала, образующиеся при литье под давлением, обычно больше. Сюда входят остатки пластика от направляющих, пружин, бракованных деталей, и часть его может быть переработана, но не весь пластик можно переработать в высококачественную продукцию. 

Однако 3D-печать более эффективна в использовании материала, поскольку при ней используется только пластик, необходимый для изготовления детали. Однако это не совсем безотходно; структуры, предназначенные для обеспечения поддержки, неудачные отпечатки и тестовые отпечатки увеличивают отходы.

Энергия

Начало использования энергии при литье под давлением является высоким, особенно в части создания пресс-форм. Но как только производство запускается, оно становится более энергоэффективным, особенно для больших партий. 

При 3D-печати потребление энергии во время настройки, а также при печати небольших тиражей или отдельных изделий меньше, чем при более длительных тиражах. Однако, поскольку 3D-печать медленная, более длительное время работы приводит к увеличению энергопотребления при выполнении более крупных заданий.

Экологичность

3D-печать выступает за производство на месте и производство по требованию. Это помогает контролировать уровень запасов, тем самым устраняя избыточные запасы и помогая обеспечить устойчивую доставку небольших партий. 

С другой стороны, литье под давлением лучше при изготовлении долговечных деталей, поскольку они служат дольше и сокращают потребность в замене. Оба метода могут быть более экологически чистыми, если используются переработанные или биологические материалы.

Хорошо! Теперь мы поняли, что такое литье под давлением и 3D-печать, теперь давайте перейдем к их варианту использования.

Идеальные варианты использования для каждого

Теперь давайте непосредственно сравним 3D-печать и литье под давлением, каждый из которых лучше всего подходит с точки зрения применения. 

Применение литья под давлением

• Массовое производство одинаковых деталей: Эффективен для быстрого и стабильного создания больших объемов.

• Автомобилестроение: Используется в приборных панелях, разъемах, корпусах и деталях под капотом.

• Бытовая электроника: Идеально подходит для мелких деталей, таких как чехлы для телефонов, кнопки, разъемы и корпуса.

• Медицинские устройства: К ним относятся точные и долговечные компоненты, такие как хирургические инструменты, диагностическое оборудование, отлитое под давлением, и даже имплантаты.

• Упаковка: Это касается производства пластиковой тары, крышек и бутылок.

Применение 3D-печати

• Активное прототипирование: Позволяет быстро разрабатывать прототипы для тестирования, модификации и итерации, что способствует более быстрой разработке продукта.

• Производство по индивидуальному заказу или мелкосерийное производство: Идеально подходит для производства единичных экземпляров или небольших партий без дорогостоящих форм.

• Аэрокосмическая отрасль: Основное внимание уделяется изготовлению прототипов, инструментов для испытаний и несложных, легких деталей, часто изготовленных из специализированных материалов.

• Стоматология: Создание высокоточных моделей зубов наряду с индивидуальными имплантатами, коронками, мостами и другими деталями лучше всего производить с помощью аддитивного производства.

• Разработка продукта: Особенно подходит для единичного или мелкосерийного производства, требующего значительных модификаций для новых или менее известных рынков.

• Искусство и мода: Позволяет создавать сложные настраиваемые конструкции или шаблоны, которые традиционные методы с трудом могут создать или не могут создать.

Когда выбрать литье под давлением или 3D-печать? 

На выбор 3D-печати или литья под давлением влияют различные факторы, включая требования к дизайну изделия, объем производства, стоимость и время.

• Для крупносерийного производства больше подходит литье под давлением. Это наиболее эффективный метод производства тысяч или миллионов идентичных деталей, отлитых под давлением, после изготовления пресс-формы. Для стабильного качества в больших количествах идеально подходит литье под давлением.  Между тем, литье прототипа под давлением может быть дорогостоящим и трудоемким. 

• 3D-печать выделяется в области быстрых изменений дизайна или мелкомасштабной персонализации. Он идеально подходит для прототипов и ограниченных тиражей, когда детали необходимо создавать быстро, поскольку не требует дорогостоящих инвестиций в пресс-формы.

• Затраты на единицу продукции становятся очень низкими в масштабах производства, что делает литье под давлением наименее дорогим вариантом в массовом производстве. Несмотря на то, что 3D-печать требует меньших первоначальных затрат, при больших тиражах она становится дороже из-за увеличения времени печати.

• С точки зрения дизайна 3D-печать предлагает большую свободу в форме и сложности деталей дизайна, предоставляя безграничные возможности, поскольку не нужны формы, по сравнению с литьем под давлением, которое требует определенных изменений конструкции, таких как углы уклона.

Заключение  

Итак, теперь нам ясно, что касается проектов, в которых есть меняющиеся компоненты. 3D-печать идеальна, поскольку предлагает решения для быстрого прототипирования и удовлетворяет потребности в персонализации, а литье под давлением идеально подходит для крупносерийного производства. Понимание изменений в стоимости, времени и универсальности конструкции помогает выбрать наиболее осуществимый вариант.

В RapidDirect мы предлагаем как литье под давлением, так и 3D-печать. Что ж, мы сосредоточены на предоставлении индивидуальных решений для ваших производственных требований. Мы понимаем, что нужно для прохождения процесса крупносерийного производства или быстрого прототипирования, и всегда готовы предложить профессиональную информацию и рекомендации. 

Наша преданная своему делу, специализированная команда обеспечивает качественные результаты в рекордно короткие сроки, что позволяет вам сконцентрироваться на самом важном:выводе вашего продукта на рынок. Свяжитесь с нами сейчас и сообщите нам, что нужно вашему проекту, чтобы мы могли помочь вам с нашими передовыми производственными услугами.