3D-печатаемые формы для малосерийной литьей под давлением — скачайте техническое исследование IPC

Французский промышленный технический центр пластиков и композитов (IPC) завершил двухлетний исследовательский проект для оценки применимости 3D-печатаемых форм для малосерийного литья под давлением. Отчет документирует шаги фабрикации, литейные испытания и лучшие практики для форм, произведённых с решениями Formlabs.

Зачем 3D-печатать литейные формы?

Литье под давлением доставляет высококачественные, повторяемые пластиковые детали за долю стоимости других производственных методов. Однако высокая цена традиционного стального инструментария может затруднить запуск малых партий или прототипных программ. 3D-печатаемые литейные формы дают инженерам, производителям и дизайнерам затратно-эффективную, быструю альтернативу, поддерживающую функциональные прототипы, предпроизводственные запуски и ограниченные серии производства.

Узнайте больше о затратах на литье под давлением в нашем глубоком руководстве.

Исследование IPC — Лидер в пластиках и композитах

IPC — преmier французский промышленный технический центр, фокусирующийся на инновациях в пластиках и композитах. Партнеря с европейскими исследовательскими лидерами, IPC поддерживает малые и средние предприятия с R&D экспертизой, технологическим трансфером и решениями циркулярной экономики. Три флагманские программы — DIS 30 (циркулярная экономика), PRINTER (аддитивное производство) и HYPROD 2 (высокоценные продукты) — позволяют компаниям эффективно прототипировать, тестировать и коммерциализировать новые продукты.

Как часть своей текущей исследовательской повестки, IPC исследовал жизнеспособность литья под давлением с 3D-печатаемыми формами, концентрируясь на 3D-принтерах Formlabs в этом исследовании.

Детали исследования и бенчмарк-геометрии

IPC проект развернулся на два года и был разделен на три отдельные фазы:

1. Сравнение технологий 3D-печати: IPC собрал технические данные от множественных производителей, оценивая термические и механические свойства через температуру деформации под нагрузкой (HDT) и модуль Юнга. Четыре бенчмарк-геометрии были напечатаны через каждую технологию для выявления наиболее перспективных материалов. Смольные принтеры оказались оптимальным выбором для литейных форм, предлагая высокое разрешение и гладкую отделку поверхности.

Во всех оцененных технологиях размерная вариация была похожей: ±0.02–0.05 мм для малых элементов и ±0.05–0.20 мм для больших размеров. Для контекста, механически обработанный металлический инструмент обычно достигает ±0.02 мм точности, что необходимо для чистой разделяющей линии и минимального флешинга. IPC предлагает два метода оптимизации разделяющей линии в полимерных инструментах.

Бенчмарк-геометрии.

2. Характеризация материалов, дизайн и руководящие принципы 3D-печати

3. Литейные испытания: IPC провел два испытания используя разные наборы форм. Первое испытание использовало дизайн «испытание-на-прочность», литя почти сотню полипропиленовых деталей с моно-материальной формой, напечатанной в Formlabs High-Temp Resin. Второе испытание использовало более требовательный дизайн «испытание-на-прочность», производя тысячи полипропиленовых деталей с мульти-материальной формой: ядро и вставки напечатаны в Formlabs Rigid 10K Resin, а рама изготовлена из PA12 через SLS.

Наша белая бумага фокусируется на части Formlabs исследования, детализируя рекомендации по дизайну, литейные условия и наблюдаемые результаты.

Результаты

IPC продемонстрировал, что ядро формы, напечатанное в Formlabs Rigid 10K Resin, в сочетании с мягкой PA12 рамой, может производить тысячи полипропиленовых деталей, снижая стоимость формы на 80–90% по сравнению с традиционным стальным инструментарием.

Текстуры на финальных деталях, произведённых с мульти-материальной формой, иллюстрируют качество поверхности, достижимое при комбинировании смольных ядер с металлической матрицей.

Настольная 3D-печать предлагает быстрое, низкозатратное решение для фабрикации литейных форм. Она требует минимального оборудования, освобождает CNC-ресурсы и квалифицированный труд для более высокоценных задач и бесшовно интегрируется в существующие рабочие процессы литья под давлением.

Производители могут использовать ин-хаус 3D-печать для быстрого создания форм и комбинировать их с промышленным литьем под давлением для доставки серии термопластиковых единиц в течение дней.

Скачайте полный отчет для комплексной суммы технического исследования, включая руководящие принципы 3D-печати и инсайты по сборке форм и процессным условиям.