Einsatz des 3D-Drucks in der Formenbauindustrie

Die Formenindustrie ist eine der langlebigsten Branchen und hat Beziehungen zu allen Bereichen der Fertigungsindustrie. In der heutigen Zeit sind Herstellung und Form stark voneinander abhängig, und unzählige Produktkomponenten werden durch Formen (Spritzgießen, Blasformen und Silikon) oder Gießen (Formgießen, Läutern und Schleudern) hergestellt. Unabhängig von der Anwendung kann die Form die Effizienz und den Gewinn verbessern und gleichzeitig die Qualität sicherstellen.

Die CNC-Bearbeitung ist die am häufigsten verwendete Technik zur Herstellung von Formen. Obwohl es sehr zuverlässige Ergebnisse liefert, ist es auch sehr teuer und zeitaufwändig. Daher beginnen auch viele Werkzeughersteller, effektivere Alternativen zu finden. Die Herstellung von Formen durch additive Schichtherstellung (ALM, dh 3D-Druck oder additive Fertigung) ist ebenfalls eine attraktivere Methode, insbesondere weil Formen typischerweise in kleinen Chargen hergestellt werden und komplexere Formen haben, wodurch sie sich gut für die Fertigstellung durch 3D-Druck eignen /P>

Heute haben der 3D-Druck und eine Vielzahl von Druckmaterialien (Kunststoffe, Gummi, Verbundwerkstoffe, Metalle, Wachse und Sande) vielen Branchen wie der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt sowie dem Gesundheitswesen und der Medizin große Vorteile gebracht, und viele Unternehmen integrieren den 3D-Druck in ihre Versorgung Ketten, einschließlich Formenbau. Welche Vorteile kann die Formenherstellung also aus der 3D-Drucktechnologie ziehen? Tatsächlich kann die 3D-Drucktechnologie in den folgenden Aspekten der Formenherstellung eingesetzt werden:

Formen (Blasformen, LSR, RTV, EPS, Spritzguss, Zellstoffform, löslicher Formkern, GFK-Form usw.)

Gießen (Sandformen, Schleudern, Thermoformen, Metall-Hydroformen usw.)

Bearbeitung, Montage und Prüfung (Befestigungsvorrichtungen, bewegliche Vorrichtungen, modulare Vorrichtungen …)

Roboter-Endeffektor (Handgriff)

Es gibt viele Vorteile bei der Herstellung einer Form aus dem 3D-Druck:

1) Verkürzen Sie den Formherstellungszyklus        

3D-Druckformen verkürzen den gesamten Produktentwicklungszyklus und werden zur Quelle treibender Innovation. In der Vergangenheit entschieden sich Unternehmen manchmal dafür, Aktualisierungen des Produktdesigns zu verschieben oder aufzugeben, da für die Herstellung neuer Formen viel Kapital erforderlich war. Durch die Verkürzung der Werkzeugeinrichtungszeiten und die schnelle Aktualisierung vorhandener Konstruktionswerkzeuge ermöglicht der 3D-Druck Unternehmen, sich häufigere Werkzeugwechsel und -verbesserungen zu leisten. Es ermöglicht dem Formdesignzyklus, mit dem Tempo des Produktdesignzyklus Schritt zu halten. Darüber hinaus haben einige Unternehmen 3D-Druckgeräte gekauft, um ihre eigenen Formen herzustellen, was die Produktentwicklung weiter beschleunigt und die Flexibilität / Anpassungsfähigkeit erhöht. Strategisch erhöht es die Fähigkeit des Schutzes der Lieferkette, Fristen zu verlängern und das Risiko einer Stagnation zu entwickeln, wie z. B. den Erhalt ungeeigneter Formen von Lieferanten.

2) Geringere Herstellungskosten

Wenn die Kosten des heutigen Metall-3D-Drucks höher sind als die Kosten herkömmlicher Metallherstellungsverfahren, werden die Kosteneinsparungen im Kunststoffbereich erleichtert. 3D-gedruckte Metallformen sind wirtschaftlich vorteilhaft bei der Herstellung kleiner, diskontinuierlicher Serien von Endprodukten, da sich die Fixkosten für diese Produkte nur schwer amortisieren oder bei bestimmten spezifischen Geometrien (nur für 3D-Druck optimiert) wirtschaftlichere Vorteile haben. Der 3D-Druck ist insbesondere dann wirtschaftlich, wenn die verwendeten Materialien sehr teuer sind und der traditionelle Formenbau zu hohen Materialausschussraten führt. Darüber hinaus kann sich die Fähigkeit des 3D-Drucks zur Herstellung präziser Formen in nur wenigen Stunden positiv auf Herstellungsprozesse und Margen auswirken. Der 3D-Druck ist insbesondere dann wirtschaftlich, wenn die verwendeten Materialien sehr teuer sind und der traditionelle Formenbau zu hohen Materialausschussraten führt. Besonders wenn die Produktion stoppt und / oder der Werkzeugbestand teuer ist.

Schließlich gibt es Zeiten, in denen das Werkzeug nach dem Produktionsstart geändert werden muss. Die Flexibilität des 3D-Drucks ermöglicht es Ingenieuren, zahlreiche Iterationen gleichzeitig auszuprobieren und die Vorabkosten zu reduzieren, die mit Änderungen des Formdesigns verbunden sind.

3) Die Verbesserung des Formdesigns fügt dem Endprodukt mehr Funktionalität hinzu.

Häufig verbessert der spezielle metallurgische Ansatz für den Metall-3D-Druck die Mikrostruktur des Metalls und erzeugt ein vollständig dichtes gedrucktes Teil mit mechanischen oder physikalischen Eigenschaften, die genauso gut oder besser sind als die geschmiedeten oder gegossenen (je nach Wärmebehandlung und Testausrichtung). Die additive Fertigung bietet Ingenieuren unbegrenzte Möglichkeiten zur Verbesserung des Formendesigns. Wenn das Zielteil aus mehreren Teilkomponenten besteht, kann der 3D-Druck das Design integrieren und die Anzahl der Teile reduzieren. Dies vereinfacht den Produktmontageprozess und verringert die Toleranzen. Darüber hinaus ermöglicht es die Integration komplexer Produktfunktionen, was eine schnellere Produktion hochfunktioneller Endprodukte und weniger Produktfehler ermöglicht. Beispielsweise wird die Gesamtmasse eines Spritzgussteils durch die Wärmeübertragungsbedingungen zwischen dem eingespritzten Material und dem durch die Vorrichtung strömenden Kühlfluid beeinflusst. Die Kanäle, die das Kühlmaterial leiten, sind typischerweise gerade, wenn sie mit herkömmlichen Techniken hergestellt werden, was zu einer langsameren und ungleichmäßigen Abkühlung des Formteils führt. Der 3D-Druck ermöglicht Kühlkanäle beliebiger Form, um eine optimalere und gleichmäßigere Kühlung zu gewährleisten, was zu qualitativ hochwertigeren Teilen und geringeren Ausschussraten führt. Darüber hinaus reduziert die schnellere Wärmeabfuhr die Zykluszeit beim Spritzgießen erheblich, da die Kühlzeiten in der Regel bis zu 70 % des gesamten Spritzzyklus betragen.

4) Optimierungstools sind ergonomischer und haben die geringste Leistung        

Der 3D-Druck verringert die Barriere bei der Validierung neuer Werkzeuge, die die unerfüllten Anforderungen im Herstellungsprozess erfüllen, und ermöglicht die Herstellung von mehr beweglichen Vorrichtungen und Vorrichtungen. Traditionell wurden die Werkzeugkonstruktion und die entsprechenden Vorrichtungen aufgrund des hohen Aufwands für Neukonstruktion und Herstellung immer so lange wie möglich verwendet. Mit der 3D-Drucktechnologie können Unternehmen jederzeit jedes Werkzeug aufarbeiten, nicht nur solche, die bereits verschrottet sind und nicht den Anforderungen entsprechen. Aufgrund des geringen Zeitaufwands und der erforderlichen Anschaffungskosten macht es der 3D-Druck wirtschaftlicher, Werkzeuge für eine bessere Grenzleistung zu optimieren. Techniker können dann beim Entwerfen mehr über die Ergonomie nachdenken, um ihren Bedienkomfort zu verbessern, die Bearbeitungszeit zu verkürzen und benutzerfreundlicher und einfacher zu lagern. Dies kann zwar die Montagevorgangszeit nur um wenige Sekunden verkürzen, kann aber nicht viel aushalten. Darüber hinaus kann die Werkzeugkonstruktionsoptimierung auch die Ausschussrate von Teilen reduzieren.

5) Kundenspezifische Form, um die endgültige Produktanpassung zu erreichen        

Kürzere Produktionszyklen, die Erstellung komplexerer Geometrien und die Möglichkeit, die endgültigen Herstellungskosten zu senken, ermöglichen es Unternehmen, eine große Anzahl personalisierter Werkzeuge zu erstellen, um die Herstellung kundenspezifischer Teile zu unterstützen. Die 3D-Druckform ist sehr förderlich für die kundenspezifische Produktion, wie z. B. medizinische Geräte und die medizinische Industrie. Es bietet Chirurgen personalisierte 3D-gedruckte Instrumente wie Bohrschablonen und Werkzeuge, mit denen sie die chirurgischen Ergebnisse verbessern und die Operationszeit verkürzen können.