Как дизайнерам использовать текущие тренды в литье под давлением

При производстве товаров используются разные процессы. Один из самых распространенных — и, пожалуй, самых полезных — литье под давлением (die casting).

Литье под давлением — процесс заливки расплавленного материала (обычно металла) в многоразовую форму (дай). Преимущество: точно размерные, четкие, гладкие детали. Термин «die casting» также означает готовую деталь после охлаждения.

Рынок литья под давлением к 2022 г. достигнет $80 млрд (Mordor Intelligence) — невероятно выгодная и влиятельная отрасль.

Хотя сам процесс критичен для качественной формы, все начинается с дизайна формы и связанного компонента. Лучшая практика — учитывать производство на этапе дизайна — называется DFM (Design for Manufacturing).

Детали, спроектированные без DFM и учета литья под давлением, получаются некачественными, раздувают расходы, создают проблемы (Machine Design). Поэтому дизайнерам выгодно следить за трендами отрасли. Главное — закладывать производственный процесс в дизайн компонента.

Тренды литья под давлением, влияющие на дизайнеров

Растущие и существующие тренды, которые нужно знать в грядущем году:

1. Владение формой (Die Ownership)

В США заказчик формы обычно владеет ею и может производить/поставлять продукцию. Но владение не означает владение физическим доступом. Часто форма остается у «дай-кастера» — стороны, изготавливающей компоненты.

Владение формой важно: со временем она изнашивается. Требует ТО, ремонта или замены. Задача дизайнера — создать долговечную, точную, надежную форму, но и создать что-то, достойное репликации. Дизайн формы так же важен, как сама форма.

Дизайнеры могут монетизировать дизайн/концепцию формы впрыска, дай или аналогичного. Важно следить за трендами, чтобы знать, когда реализовать права на форму.

2. Избегание дефектов

Толщина стенок, размеры, материал, форма — критично влияют на качество готового изделия. Игнорирование на этапе дизайна ведет к серьезным дефектам.

Дизайнерам так же важно соблюдать стандарты и лучшие практики, как заливающим форму. По Леонарду Кордаро (Premier Die Casting, лауреат Herman H. Doehler Award 2015): «Недавние улучшения машин для литья под давлением позволяют дизайнеру уменьшить толщину стенок и улучшить внутреннюю пористость деталей с требованием герметичности». Важны также специальные крепления для машин. Кордаро: «Еще одно большое улучшение — системы контроля температуры формы… поддерживают постоянную температуру».

Так как температура критична, дизайнеры должны учитывать паттерн течения металла/материала и время заполнения всех форм. Быстро застывающий материал меняет итоговый продукт. Дизайн должен учитывать быстрые материалы.

3. Новые технологии

Кроме размеров и свойств формовки, критично учитывать технологии печати/литья. Роботизированные и автономные машины, особенно в алюминиевом литье под давлением, невероятно популярны. Их принцип работы напрямую влияет на продукт и может быть оптимизирован через дизайн.

Создание удобного для этих систем дизайна формы — важный этап концептуализации. Может ли ваша форма быть мониторимой, доступной, регулируемой машинами? Не слишком ли большая? Выходят ли габариты за пределы досягаемости? Легко ли чистить/скрести общий дизайн? Роботы обычно делают чистку и пескоструй после заливки.

Вакуумное литье под давлением — растущий тренд для высокоточных формовок. При заливке форма под вакуумом натягивается для камеры впрыска и полости формы. Создает верную зону заполнения. Но форма меняет форму и размеры после натяжения. Дизайнеры должны учитывать конечную форму вместе с исходной.

Итог: дизайнеры должны следить за трендами, чтобы создавать и поддерживать формы/даи по новым спецификациям.

4. Расширение применений

Раньше литье под давлением использовало мало материалов. Сейчас — обратное. Много новых материалов и инструментов заливки, которых не было раньше (CWM Casting). Распространенные и новые элементы: цинк, алюминий, магний.

Растущие сценарии применения форм и даев будут использовать неизученные материалы. Дизайнеру нужно понимать: что в пайплайне, как отличаются по времени заполнения и паттернам, что значит для продукта. Хрупкий ли материал через минуты после заливки? Тогда форма должна быть жесткой и защитной.

5. Снижение затрат

Как всегда при повторных печатях и переработках, учет производства на этапе концепции/компоновки/нового дизайна сокращает перезапуски. Не придется перерабатывать форму для исправления дефектов или начинать заново из-за нерабочего дизайна.

DFM требует регулярной коллаборации и коммуникации с партнерами по цепочке: сторона формы, заказчик и др. Нужно понимать полные требования к создаваемой форме для жизнеспособного результата. Затраты остаются ниже и управляемее, если сделать это до создания формы. Плюс экономия времени в долгосрочной перспективе.

Литье под давлением: полный пар вперед

Быть на переднем крае — значит оставаться конкурентоспособным и желаемым. Понимая грядущие тренды, вы лучше позиционируете себя как умелого лидера отрасли, особенно в создании надежных, эффективных и востребованных форм и даев.