Wann 3D-Druck für Spritzgusswerkzeuge verwendet werden sollte

Spritzgießen ist ein einfaches und wiederholbares Verfahren, das sich ideal für die Massenproduktion von Teilen mit komplizierten Formen eignet. Dieser Prozess verwendet hohe Hitze und hohen Druck, um geschmolzenes Material in die Spritzgussform einzuspritzen, bevor das Material abgekühlt wird. Nach dem Abkühlen können Sie die Form öffnen und Ihr fertiges Teil zum Vorschein bringen.

Eine gut gefertigte Form bzw. ein gut gefertigtes Werkzeug ist für die Herstellung funktionsfähiger Spritzgussteile unerlässlich. Mit der Entwicklung der 3D-Drucktechnologie sind 3D-gedruckte Spritzgussformen zu einer kostengünstigen Alternative zu herkömmlichen Stahlwerkzeugen geworden. Sind 3D-gedruckte Formen die beste Wahl für Ihren nächsten Produktionslauf? Folgendes müssen Sie wissen.

Wie 3D-gedruckte Spritzgussformen hergestellt werden

Um Spritzgussformen in 3D zu drucken, müssen Sie eine digitale Datei erstellen, die das Gegenteil Ihres endgültigen Designs ist. Der Drucker liest die Datei und legt das Material entsprechend in Schichten ab und fügt bei Bedarf Stützen hinzu, um Verformungen zu vermeiden. Sobald der Druckvorgang abgeschlossen ist, kann die Form in einen Aluminiumrahmen eingesetzt werden, der die Form gegen die Hitze und den Druck der Spritzgussdüse stützt, um ein Verziehen zu verhindern.

Beziehen Sie beim Entwerfen einer Form Entlüftungsöffnungen in die Konstruktion ein, um den Fluss des geschmolzenen Materials in die Form zu verbessern, den Druck zu minimieren, den Einspritzvorgang zu beschleunigen und das Risiko von Gratbildung zu verringern. Sie können die Form auch mit einer niedrigeren Schichthöhe drucken und die Innenflächen der Form so ausrichten, dass keine Stützstrukturen eine der Seiten der Form berühren. Dies verbessert die Oberflächenqualität des Teils und minimiert den erforderlichen Nachbearbeitungsaufwand.

Die Vorteile von 3D-Druck-Spritzgussformen

Der 3D-Druck ist eine großartige Werkzeugoption, wenn Sie die Produktionskosten niedrig halten möchten. Der Spritzgussprozess an sich ist für große Produktionsserien sehr kostengünstig, aber die Herstellung der Formen kann sehr schnell teuer werden. Komplexe Stahlformen mit mehreren Kavitäten können beispielsweise leicht über 100.000 US-Dollar kosten. Viele Hersteller lassen ihre Spritzgussformen 3D-drucken, da sie damit Formen zu einem Bruchteil der Kosten herkömmlicher Methoden herstellen können und Produktionsläufe mit geringen Stückzahlen kostengünstiger werden. Herkömmliche Formenbaumethoden sind teuer und erfordern viel Ausrüstung, aber der 3D-Druck einfacher Spritzgussformen erfordert nur eine begrenzte Ausrüstung und kann erheblich weniger kosten.

Die Herstellung von Formen mit 3D-Druck ist nicht nur billiger, sondern auch viel schneller als die Verwendung herkömmlicher Werkzeugmethoden. Es kann zwei bis fünf Monate dauern, eine Stahlspritzgussform herzustellen, und 10 bis 15 Tage, um eine Aluminiumspritzgussform per CNC-Bearbeitung herzustellen, aber normalerweise dauert es nur zwei bis drei Tage, um eine 3D-gedruckte Form zu erstellen. Die Verwendung additiver Fertigungsverfahren erfordert keine Werkzeuge und wenig bis gar keine Fertigungsvorbereitung, was es ideal für diejenigen macht, die schnelle Durchlaufzeiten erreichen möchten, ohne auf Komplexität oder Genauigkeit zu verzichten.

Mit einem 3D-Drucker können Sie genaue, komplexe Komponenten drucken. Dieses hohe Maß an Genauigkeit in Kombination mit niedrigeren Kosten macht den 3D-Druck auch ideal für die schnelle Erstellung detaillierter Prototypen, die das Endprodukt genau darstellen. Ingenieure können das Design ändern und die Ergebnisse schnell sehen, was es ihnen ermöglicht, die Form vor der Massenproduktion zu verfeinern und die Wahrscheinlichkeit von Fehlern zu verringern.

Die Grenzen von 3D-Druck-Spritzgussformen

Der 3D-Druck von Spritzgussformen bietet viele Vorteile, aber es gibt ein paar Einschränkungen zu beachten. Beispielsweise können Sie nur eine Form in 3D drucken, die etwa die Größe einer Grapefruit hat, da das Volumen der Teile oft auf 10 Kubikzoll begrenzt ist. Der Bau einer Form mittels Funkenerosion (EDM) hingegen ermöglicht es Ihnen, genaue Formhohlräume mit Teilevolumen von bis zu 59 Kubikzoll zu erstellen. Da beim 3D-Drucken Material Schicht für Schicht aufgetragen wird, kann eine 3D-gedruckte Form außerdem kleine Kanten auf abgewinkelten Oberflächen aufweisen, die maschinell bearbeitet oder geschliffen werden müssen, um sie zu entfernen.

Außerdem ist eine 3D-gedruckte Form unter bestimmten Umständen weniger haltbar als eine herkömmlich bearbeitete Form. 3D-gedruckte Kunststoffformen neigen dazu, zu zerbrechen, wenn sie ständig der Hitze und dem Druck des Spritzgusses ausgesetzt sind, daher sollten sie nur für Prototypen oder Kleinserien von bis zu 1000 Teilen verwendet werden. Ziehen Sie bei Produktionsläufen mit hohen Stückzahlen die Verwendung von CNC-Bearbeitung oder EDM in Betracht, um Stahl- oder Aluminiumformen für den Spritzguss herzustellen.

Partnerschaft mit Fast Radius

Der 3D-Druck hat die Erstellung von Spritzgussformen schnell und kostengünstig gemacht, ist jedoch nicht für jede Situation geeignet. Wenn Sie eine große Auflage planen oder große Teile herstellen müssen, sind Sie möglicherweise besser dran, wenn Sie eine herkömmliche Werkzeugmethode wie CNC-Bearbeitung oder EDM verwenden. Ein erfahrener Fertigungspartner kann Ihnen helfen sicherzustellen, dass Sie die Formwerkzeugmethode auswählen, die die besten Ergebnisse für Ihr Projekt erzielt.

Wenn Sie mit Fast Radius zusammenarbeiten, hilft Ihnen unser Expertenteam bei der Entscheidung, ob die Verwendung von 3D-gedruckten Spritzgussformen die beste Option für Ihr Projekt ist. Wenn Sie unsere Spritzgussservices in Anspruch nehmen, erhalten Sie stabile, präzise Teile mit hervorragenden Oberflächengüten zu niedrigen Stückkosten. Kontaktieren Sie uns noch heute, um loszulegen.