Литье под давлением или 3D печать — что выбрать?

Что выбрать: Литье под давлением или 3D-печать (аддитивный метод), стало уже классическим вопросм «прошлом» и «будущем» в современном производстве. Хотя 3D-печать и является более новой технологией, она не может полностью заменить традиционное изготовление деталей методом литья под давлением. Что же их объединяет - оба этих метода используются вместе для перехода от проектирования к полномасштабному производству. 3D-печать удобно использовать при создании прототипов и доработок дизайна, но при переходе к массовому производству будет использован метод литья под давлением.

Литье под давлением

Литье под давлением — это производственный процесс, основанный на использовании расплавленного пластика, который под давлением помещается в полость пресс-формы, в результате чего получается деталь определенной формы и геометрии. Литье под давлением — один из самых экономичных способов при создании пластиковых деталей большии тиражами.

Собственно процесс литья сводится к 6 основным этапам:

• Смыкание — смыкание секций пресс-формы. В зависимости от сложности изделия количество секций может варьироваться 
• Впрыскивание — расплавненный пластик подается в пресс-форму под давлением.
• Выдержка — Давление удерживается в течение установленного периода времени, для равномерного заполнения пластиком полостей формы
• Охлаждение — В зависимости от типа полимера и размера детали охлаждение может занять от секунды до нескольких минут.
• Открытие — пресс-форма открывается.
• Выбраковка – деталь извлекается для дальнейшей обработки или отправки. Этот этап может быть автоматическим или ручным и отмечает конец цикла впрыска. Затем весь процесс возобновляется со стадии смыкания для следующей детали.

Благодаря своей универсальности процесс литья под давлением используется во всех отраслях, включая автомобильную, медицинскую и аэрокосмическую отрасли, каждая из которых имеет различные сертификаты. Однако все отрасли признают сертификаты качества ISO 9001. Большинство этих же сертификатов и правил также применяются к 3D-печатным продуктам.

Что такое 3D-печать?

3D-печать — это метод, принадлежащий к семейству процессов аддитивного производства, охватывающий несколько технологий, которые можно использовать для создания деталей из базовых материалов. 3D-печать приобрела большую популярность, так как последнее время стоимость производства значительно снизилась и технологически продвинулась, для получения более сложной геометрии деталей.

3D-печать обычно использует данные САПР для построения желаемой детали послойно, объединяя эти слои для «выращивания» детали. Некоторые распространенные материалы, используемые в 3D-печати, включают полимеры, композиты, стекло, металлы и фотополимеры.

Продукты, созданные с помощью 3D-печати, чаще всего являются либо «прототипом», либо относятся к мелкосерийному производству. Благодаря практически полной автоматизации процесса создания детали, требует минимального участия человека и может использоваться даже не квалифицированными сотрудниками.

При производстве мелких деталей единственными значительными постоянными расходами, связанными с 3D-печатью, являются используемые материалы. Для производства крупных деталей требуется более дорогое оборудование, что значительно удорожает весь производственный процесс.

Несмотря на свою "новизну", метод 3D-печати нашел свое применение во всех отраслях промышленности, однако наиболее часто используется в отраслях, где предъявляются строгие требования к точности, таких как робототехника, аэрокосмическая промышленность и медицина.

Вся концепция 3D-печати постоена на персонализации, изготовлении уникальной детали в единственном экземпляре, которая, впрочем впоследствии может быть запущена в серийное производство, однако уже методом литья.

Литье под давлением или 3D-печать?

Литье под давлением и 3D-печать "собирают" детали по-разному. При литье жидкость впрыскивается в форму для охлаждения в твердую деталь, а при печати наносится несколько слоев расплавленного пластика, чтобы построить деталь снизу вверх. 3D-печать позволяет реализовать инновационный дизайн в течение нескольких часов, литье пластмасс под давлением остается отраслевым стандартом для высококачественного, надежного крупносерийного производства.

Вопрос о литье пластмасс под давлением или 3D-печати сводится к требованиям вашего проекта. У каждого процесса есть свои плюсы и минусы, которые могут помочь вам принять решение.

Плюсы литья под давлением

• Позволяет организовать серийное производство. Термопластавтоматы предназначены для одновременного изготовления нескольких деталей с использованием многогнездных пресс-форм. Это сокращает время выполнения крупных заказов и снижает затраты.
• Более прочные детали. Это следствие самой технологии производства. Один залитый слой охлажденного пластика повышает прочность детали, так как снижается риск появления трещин или слабых мест.
• Экономия исходного материала. Чтобы повысить рентабельность производства, производители стремятся использовать столько материала, сколько необходимо для каждой детали. Это делает литье пластмасс под давлением эффективным для массового производства не слишком сложных деталей.

Минусы литья под давлением

• Более строгие требования к макету по сравнению с 3D-печатью. Хотя любая констукция может быть создана с помощью литья под давлением, соответствие макета определенным правилам помогает избежать гораздо больших затрат из-за дополнительной сложности производственного процесса.
• Даже незначительный просчет будет стоить времени и денег. Деталь, созданную с использованием пресс-формы, очень сложно исправить, если обнаружены какие-либо проблемы с самой конструкцией. Изменение геометрии вашей детали означает повторную обработку пресс-формы, что приводит к дополнительным затратам. Если такое решение не будет принято раньше, также существует вероятность того, что придется переделывать всю партию деталей. Чтобы избежать этого, компании часто печатают продукты на 3D-принтере на этапе проектирования, пока не будут уверены, что достигли окончательной формы детали. 
• Не выгодна для микро-серий. Цена себестоимости уменьшается при увеличении количества произведенных деталей, поэтому литье под давлением наиболее целесообразно для крупносерийного производства.

Плюсы 3D-печати

• Выгодно для малых объемов. Это особенно касается экспериментальных и тестовых изделий на стадии проектирования.
• Производство конструктивно-сложных деталей. Благодаря аддитивному характеру производственного процесса можно создавать сложные детали с высокой степенью точности.
• Изменения вносятся "на лету". С помощью 3D-печати вы можете быстро разрабатывать и тестировать конструкции деталей, поскольку нет необходимости заранее создавать пресс-форму. Можно даже изготовить несколько конфигураций конструкции для целей тестирования в рамках одной сборки.

Минусы 3D-печати

• Не подходит для больших деталей и партий. Размер детали обычно ограничивается размером рабочей области принтера. В больших конструкциях также возможна нестабильность конструкции из-за неравномерного распределения веса или неравномерной скорости охлаждения, что может вызвать деформацию детали.
• Медленная скорость печати. Время создания 3D-печати обычно линейно увеличивается с увеличением количества. Другими словами, чем больше деталей вы печатаете, тем больше времени это займет. Медленная производительность 3D-принтеров уравновешивает возможность поддержки более сложных конструкций. 
• Дефекты на поверхности детали. Хотя слои, введенные 3D-принтером, довольно малы, они все же могут быть заметны. Как правило, детали требуют дополнительных этапов постобработки, таких как сглаживание паром, для улучшения качества поверхности.