Spritzguss und 3D-Druck werden kombiniert, um „unmögliche“ Teile herzustellen

Wenn wir über Kunststoffprodukte sprechen, ist das am häufigsten verwendete Herstellungsverfahren das Spritzgießen, das einen Großteil der Kunststoffteile abdeckt, die wir täglich verwenden. Wie die Namen vermuten lassen, stellen Spritzgussteile komplizierte, komplexe Objekte her, bei denen Kunststoff in Formen eingebracht wird, bis sich das Material in der gewünschten Form verfestigt. Die Herstellung von Formen würde normalerweise eine CNC-Bearbeitung aus verschiedenen Metallen wie Aluminium oder Stahl erfordern.

Immer mehr Unternehmen entscheiden sich jedoch für 3D-gedruckte Spritzgussformen anstelle von subtraktiven Fertigungsmethoden. Hier sind einige Gründe dafür:

Billigere Formen und schnellere Produktion

Eines der Probleme beim herkömmlichen Spritzgießen ist, dass die Herstellung von Formen teuer sein kann. Diese Formen würden eine massive Investition erfordern, die zwischen 3.000 und über 100.000 US-Dollar liegen könnte (abhängig von der Komplexität der Form oder des verwendeten Materials). Fairerweise würden diese bei hohen Produktionsraten oft eine große Anzahl von Objekten vernetzen. Die Formen würden auch ziemlich lange halten. Dennoch können diese eine enorme Summe sein, insbesondere im Vergleich zu ihren 3D-gedruckten Gegenstücken.

3D-gedruckte Spritzgussformen, insbesondere solche, die mit SLA oder Material Jetting entwickelt wurden, können in etwa die Genauigkeit von CNC-bearbeiteten Formen zu einem weitaus niedrigeren Preis erreichen. Sie können auch eine viel schnellere Bearbeitungszeit für Produkte, Prototypen und Tests ermöglichen. Nicht nur das, sondern sie ermöglichen es Unternehmen auch, Formen intern zu produzieren und zu testen, mit einem erhöhten Maß an Kontrolle über das Endprodukt.

Der Steuerschalterhersteller Berker stellte fest, dass diese Vorteile in seinem Betrieb von entscheidender Bedeutung waren. Mit einem Objet30 Pro konnten sie die Produktionszeiten von 28 auf 3 Tage verkürzen und gleichzeitig die Kosten von 22.000 USD auf 3.000 USD senken.

„Diese neue Flexibilität ermöglicht es uns, zwei oder drei verschiedene Lösungen gleichzeitig auszuprobieren, um das beste Ergebnis zu erzielen “, sagt Andreas Krause, Leiter Technik &Fertigung bei Berker. „Die bestätigte Qualität unserer Produkte, die mit diesen Funktionsprototypen hergestellt wurden, hat unsere F&E-Prozesse beschleunigt .“

Kleinserienfertigung

Wie bereits erwähnt, sind 3D-gedruckte Formen zwar preisgünstig und schnell, aber für die Massenfertigung nicht allzu gut geeignet. Dies liegt daran, dass bedruckte Kunststoffformen nicht so gut verschleißfest sind und daher nicht so lange halten. Dies ist jedoch kein massiver Nachteil, da es ihm ermöglicht hat, eine Nische im Bereich der Kleinserienfertigung zu entwickeln. Mit 3D-Druck erstellte Prototyp-Spritzgussformen waren nie als Ersatz für weiche oder harte Werkzeuge in der Mittel- und Großserienproduktion gedacht, aber sie sollen die Lücke zwischen weichen Werkzeugformen und 3D-gedruckten Prototypen schließen.

Mit der Verwendung moderner temperaturbeständiger 3D-Druckmaterialien und der Gestaltungsfreiheit, die der 3D-Druck ermöglicht, sind 3D-gedruckte Formen zu einer praktikablen Option für die Herstellung von Spritzgusswerkzeugen in kleinen Auflagen geworden. Diese Formen eignen sich am besten für schnellere Bearbeitungszeiten (1-2 Wochen gegenüber 5-7 Wochen). Bei bestimmten Produkten wie Elektrokomponenten oder Sanitäranlagen ist es rentabler, kleinere Auflagen zu haben, als in die Massenfertigung einzusteigen.

Diese Läufe können mit Produktionsmengen von nur 50 – 100 Teilen betrieben werden. Sie eignen sich auch hervorragend für relativ kleine Teile, z. B. weniger als 150 mm. Obwohl die Auflagen klein erscheinen mögen, reduzieren sie die Anlaufkosten für den Spritzguss drastisch, sodass Unternehmen auf mittlerer Produktionsebene produzieren können.

Verbesserung der Teilekomplexität

Es gibt zwei Arten von gedruckten Spritzgussformen:Formeinsätze, die in Aluminiumrahmen entwickelt wurden, und solche, die als eigenständige Teile entwickelt und vollständig 3D-gedruckt werden. Qualitativ haben 3D-gedruckte Formen ohne Rahmen einiges zu bieten. Dies liegt an ihrer Grundkonstruktion, da sie alle möglichen Details zulassen können, wenn sie sich nicht auf diese traditionellen Aluminiumgehäuse verlassen.

Ohne die Verwendung des Aluminiumrahmens muss der Drucker möglicherweise mehr Material und Zeit aufwenden, stellt jedoch sicher, dass kleinere Details wie komplizierte Kühlkanäle vorhanden sind. Der höhere Detaillierungsgrad, den diese Formen ermöglichen, kann entscheidend sein, um all die winzigen funktionalen Komponenten und Lücken hinzuzufügen, die bestimmte Produkte benötigen. Unternehmen wie Grundfos, die Pumpensysteme herstellen, stellten fest, dass dies der beste Weg ist, winzige Details in das geformte Objekt zu bringen und gleichzeitig eine hervorragende Oberflächenbeschaffenheit beizubehalten.

Dies ist umso beeindruckender, wenn man bedenkt, dass Spritzguss bereits einige der komplexesten Teile und die beste Verarbeitung auf dem Markt bietet. Das Endprodukt ist jedoch immer nur so gut wie die Form, aus der es hergestellt wurde, und so gehen diese Details noch weiter.

Wenn Sie mehr über alle Möglichkeiten erfahren möchten, die moderne Fertigung wie 3D-Druck, CNC-Bearbeitung oder eine Vielzahl anderer Technologien bietet, sollten Sie sich unbedingt ansehen rapiddirect.com für weitere Informationen oder praktische On-Demand-Dienste.