Выбор правильной формы: алюминий vs сталь vs 3D-печать для литья под давлением

Как ваш творческий производственный партнер, мы стремимся изготавливать экономичные пресс-формы для литья под давлением и литые детали для каждого клиента. Непрерывно улучшаем процессы алюминиевых форм для предоставления высококачественного опыта.

Около 80% пластиковых деталей производятся литьем под давлением. Долгое время это считалось исключительно процессом массового производства. С инновациями в отрасли быстрое литье под давлением не осталось единственным способом разработки форм. ЧПУ-центры значительно сократили время обработки форм. Системы CAD/CAM/CAE сократили время проектирования и верификации. Кроме того, появились новые виды форм. Алюминиевые, стальные и 3D-печатные формы конкурируют за производственный рынок. Но в чем разница? Какая форма сделает ваш продукт более эффективным?

Естественно, вы хотите, чтобы прототип изготавливали быстрее, дешевле и выглядел максимально качественно. Сравним алюминиевые, стальные и 3D-печатные пресс-формы и определим, какая полезнее в какой ситуации.

1. Время готовности (Turnaround time)

Время готовности — интервал между началом разработки формы и моментом, когда она готова к производству деталей. Методы проектирования и расчеты для трех типов форм практически не отличаются, но существенные изменения происходят на стадии производства.

Алюминиевые пресс-формы изготавливают из алюминиевых заготовок ЧПУ-обработкой и финишными операциями. В некоторых случаях требуется дополнительная электроэрозионная обработка (ЭОС) для полостей с острыми углами, недоступными фрезерованием. В целом обработка преимущественно механическая, термическая обработка не нужна, практически не требуется специализированный инструментарий. Средняя алюниевая полость изготавливается за 10–15 дней.

Стальные формы делаются похоже, но с отличиями. Материал гораздо тверже, дольше обрабатывается, изнашивает режущий инструмент, требует специнструмента. Необходимо ряд термических операций для повышения ресурса формы. Всё это занимает время. В результате стальные пресс-формы готовятся за 2–5 месяцев.

3D-печатные формы создаются методами аддитивного производства — металлами селективного лазерного спекания (SLM/DMLS). Тонкий металлический порошок спекляется слой за слоем, образуя полость формы. Главное преимущество — практически нулевая подготовительная работа и отсутствие инструментария. Среднее время создания такой формы — всего 2–3 дня.

2. Ресурс формы (Robustness)

Ресурс — это количество деталей, которое форма может произвести до износа. Важный параметр для партийного производства.

Стальные пресс-формы закаляют термической обработкой и проектируют на максимальный срок. Минимальное число стыков, самые прочные стали. Поэтому они выдерживают миллионы деталей.

Алюминиевый инструментарий изготавливается из более мягкого материала, однако некоторые алюминиевые сплавы обладают выдающейся прочностью. Это позволяет формам выдерживать до 5000 деталей в партии. В среднем 100–2000 деталей.

3D-печатные формы хуже всего по ресурсу. спеканная полость пориста и не так прочна, как цельная заготовка. Сейчас 3D-печатная полость выдерживает от 50 до 200 деталей в партии.

3. Время цикла производства (Manufacturing time)

При партийном производстве время цикла на деталь становится важным фактором. Под временем цикла понимается период между впрыском полимера и извлечением готовой детали. Этот фактор зависит от материала формы, давления и температуры впрыска.

Стальные формы выдерживают наивысшее давление и температуру, поэтому цикл может составлять всего 5–10 секунд.

Алюминиевые пресс-формы менее прочны, поэтому давление и температура для них на 20–30% ниже, чем для стальных. Время цикла — 44–70 секунд, что существенно при тысячах деталей.

3D-печатные формы еще хуже переносят высокие температуры и давления. Цикл составляет 150–250 секунд.

4. Точность деталей и качество поверхности

Качество детали — один из самых важных факторов. Эта деталь станет элементом механизма и может быть показана инвесторам. Она должна выглядеть профессионально.

Точность стальных и алюминиевых форм сопоставима и зависит только от возможностей обработки и полировки. Точность 3D-печатных форм определяется аддитивными процессами. AM включает плавление и остывание материала, тепловые деформации снижают точность. Современные технологии позволяют получать стальные и алюминиевые полости с допуском до IT6, а 3D-печатные формы — до IT9.

5. Гибкость (Flexibility)

Гибкость важна для предпроизводственных прототипов, когда вы тестируете, как будет выглядеть и работать готовый продукт. После изготовления исходного прототипа из некоторых материалов вы захотите протестировать изначально выбранные материалы и технологическую программу. Часто обнаруживаются проблемы, требующие изменения дизайна и, соответственно, формы. Разные материалы форм дают разную гибкость.

Стальные формы закаляют термической обработкой после основной механической обработки, оставляя малый припуск на шлифовку. Если нужно изменить элементы, это сложно из-за высокой твердости полости.

Алюминиевые формы изготавливаются из более мягкого материала, а полость часто делается отдельным элементом, устанавливаемым в корпус формы. Поэтому её гораздо легче снять и изменить.

3D-печатные формы сложно модифицировать — потребуется механическая обработка части полости, качество поверхности станет неоднородным. Проще перепечатать форму целиком, что не займет много времени, но приведет к дополнительным нежелательным затратам на прототипировании и тестах предсерийных партий.

Индивидуальное изготовление алюминиевых форм

В WayKen более 20 лет опыта изготовления алюминиевых форм, предоставляем полный цикл услуг от прототипа до серийного производства. Как сертифицированный по ISO 9001:2005 поставщик форм, мы стремимся к производству экономичных пресс-форм, литых деталей и постоянному улучшению технологий инструментария для снижения затрат и обеспечения высокого качества. Работая с нами, вы обеспечите успех своих проектов от старта до финиша.