Выбор идеального процесса производства пластиковых деталей для вашего проекта

Пластики — семейство высокоуниверсальных производственных материалов — некоторые мягкие и гибкие; другие жесткие и ударопрочные. Этот широкий спектр физических свойств гарантирует, что независимо от применения производство пластиковых деталей обычно эффективно по времени и затратам.

Независимо от конечного использования — будь то создание инновационных дизайнов кресел, компонентов электроинструментов или протезов — важно, чтобы дизайнеры и инженеры знали, как выбрать правильный производственный процесс для своих потребностей.

Типы производства пластиковых продуктов

Учитывая, что пластики бывают разными по форме, размеру, долговечности и цветам, неудивительно, что существует ряд производственных процессов, позволяющих производить пластиковые детали. Вот краткий обзор нескольких наиболее распространенных.

3D-печать

Этот процесс использует CAD-конструкции и модели для создания трехмерных деталей путем последовательного добавления слоев производственного материала до полного формирования детали. Основное преимущество 3D-печати — по сравнению с другими производственными процессами, у нее гораздо меньше проектных ограничений, что делает ее особенно экономичным методом для создания деталей со сложными геометриями.

В отличие от ЧПУ-обработки, например, где инженерам может потребоваться учитывать, как фрезерная головка достигнет труднодоступных мест, а также размер инструментов, необходимых для создания мелких деталей геометрии детали, 3D-печать позволяет создавать сложные проектные элементы — такие как изогнутые внутренние каналы — без оснастки.

Аддитивное производство способно на сложные дизайны, которые трудно или невозможно эффективно сделать другими производственными процессами. Оно также позволяет создать деталь как единое целое, а не как множество компонентов, которые затем собираются.

ЧПУ-обработка

Этот процесс включает использование компьютерно-управляемых режущих инструментов, таких как фрезы, токарные станки и сверла, в тандеме с вращением для создания пластиковых деталей.

В отличие от аддитивных производственных процессов, ЧПУ-обработка — субтрактивный процесс, означающий, что материал постепенно удаляется из блока, который в конечном счете станет готовой деталью, называемой заготовкой. Существует две широкие категории ЧПУ-обработки: фрезерование, использующее вращающиеся инструменты и фиксированную заготовку; и токарная обработка, использующая фиксированные инструменты и вращающуюся деталь.

ЧПУ-обработка может быть эффективной альтернативой для создания деталей, которые трудно отлить, или требующих тесных допусков, делая метод идеальным как для прототипирования, так и для создания определенных конечных продуктов, включая втулки и шестерни. Однако сложность детали может быстро увеличить стоимость на деталь при использовании обработки, и определенные геометрические формы — такие как изогнутые внутренние каналы — могут быть трудными или невозможными для создания субтрактивным производством.

Литье под давлением

Как следует из названия, этот процесс включает впрыскивание прессованного расплавленного термопластичного материала в закаленные стальные или алюминиевые формы. Эти формы, которые могут быть геометрически сложными, дают детали с тесными допусками, итерационной точностью и высококачественной отделкой поверхности — все это делает литье под давлением эффективным процессом для крупносерийных производственных запусков.

Хотя литье под давлением дорого в оснастке и запуске — создание форм может быть затратным и занять несколько месяцев — ни один другой процесс производства пластиковых продуктов не способен сравниться с их способностью быстро производить крупносерийные запуски, что драматически снижает стоимость на деталь.

Экструзионное литье

Процесс экструзионного литья похож на литье под давлением в том, что он требует расплавленного пластика для создания деталей. Однако вместо впрыскивания расплавленного материала в форму, экструзионные системы выталкивают пластик через матрицу, придающую пластику фиксированную форму.

Пластиковые трубы, соломинки, водосточные желоба, дверные косяки, шланги и другие симметричные детали могут быть эффективно изготовлены экструзионными системами. Благодаря их более простым формам детали, изготовленные экструзией, часто имеют низкие производственные и инструментальные затраты.

Полиуретановое литье

Процесс полиуретанового литья включает создание силиконовой формы из мастер-модели финализированного дизайна детали. После застывания формы и удаления мастер-модели, форма может использоваться для производства отдельных копий детали с высокими уровнями точности и прецизии, а также хорошей отделкой поверхности.

Силиконовые формы для полиуретанового литья менее долговечны, чем жесткие формы для литья под давлением, но их можно создать гораздо быстрее и экономичнее. Это делает полиуретановое литье хорошим выбором для мало- и среднесерийного производства с жесткими сроками.

Вакуумное формование

Вакуумное формование использует вакуум для прижатия листов нагретого, пластичного пластика к одноповерхностным формам. Обычно используется с термопластиками вроде листов высокоударопрочного полистирола, этот процесс создает долговечные продукты в различных формах, включая защитные накладки, дорожные знаки и упаковку для продуктов, чувствительных к вкусу или запаху.

Ротационное литье

Процесс ротационного литья включает вращение полой формы, заполненной порошковым сырьем, пока форма нагревается и охлаждается, тем самым обеспечивая равномерное покрытие стенок и отсутствие провисов или деформаций. Это эффективный метод для создания высокостабильных деталей с равномерной толщиной стенок, таких как пластиковые баки и емкости, которые обычно не требуют дополнительной отделки поверхности.

Факторы, которые нужно учитывать при производстве пластиковых деталей

Поскольку доступен широкий спектр производственных процессов, важно выбрать тот, который лучше всего подходит для детали. Вот несколько соображений, которые стоит иметь в виду.

Материал

Применение детали — первичное соображение при выборе жизнеспособного материала, и определение наиболее полезных физических характеристик для детали может помочь сузить выбор материалов.

Однако важно отметить, что некоторые материалы лучше подходят для специфических производственных процессов. Эластичные детали из полиуретана с низким дурометром, например, легко производить полиуретановым литьем, но крайне трудно работать с ними в 3D-печати. В некоторых случаях желаемые материальные характеристики даже могут быть улучшены стратегическим выбором производственного метода.

Форма

Факторы вроде требований к тесным допускам, уникальных внутренних особенностей или высокого уровня геометрической сложности помогут определить, какие производственные процессы наиболее экономичны и эффективны. Если деталь требует специфического процесса, могут потребоваться переработки конструкции для производства (DFM) для оптимизации экономической эффективности производства.

Срок выполнения

Конечные сроки продукта помогут определить лучший производственный метод, так как производственные времена могут значительно варьироваться между процессами. В зависимости от детали и машины, некоторые 3D-принтеры могут производить готовые, жизнеспособные детали за несколько часов. На другом конце спектра, хотя сам процесс литья под давлением очень быстр — во многих случаях способен достигать времен циклов менее минуты — оснастка форм может занять месяцы для финализации, что продлевает производственный график.

Объем и стоимость

Последний важный фактор, который нужно иметь в виду — требуемый производственный объем. Системы литья под давлением требуют высоких первоначальных затрат, что склоняет их к экономической эффективности для крупносерийных запусков, но неэффективности для прототипирования. Другие процессы, такие как ЧПУ-обработка, имеют более низкие начальные затраты, но могут легко стоить дороже на деталь в зависимости от объема ручного труда. Нахождение правильного баланса между производственным объемом и экономической эффективностью — ключ.

Начало заказа на пластиковые детали

Разнообразие процессов производства пластика говорит об универсальности пластика. Правильный процесс для любой данной детали будет зависеть от ряда факторов, включая применение детали, дизайн, производственный объем и срок выполнения.

В Fast Radius мы тесно работаем с нашими клиентами, чтобы убедиться, что их детали изготовлены самым эффективным и экономным производственным процессом. Если у вас есть вопросы о том, как мы работаем, или если вы готовы начать производство, свяжитесь с нами сегодня.

Узнайте больше о производстве пластиков и других услугах, которые мы предлагаем, в нашем ресурсном центре. Там вы также можете почитать о различных типах пластиков, от прочного, биосовместимого многцелевого полиуретана до резиноподобного и гибкого эластомерного полиуретана, и многое другое.

Готовы изготовить свои детали с Fast Radius?

Начните расчет стоимости