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3D打印注塑模具

创建时间: 01/21/2019

3D打印注塑模具

3D打印主要与原型或零件的直接制造相关联,但它也可用于生产在更传统的制造过程中使用的模具和工具。本文将详细介绍与3D打印注塑成型模具相关的各种优缺点。

为什么3D打印模具?

要解决的第一个问题是为什么您会选择使用3D打印来创建模具而不是直接打印或使用CNC加工模具。这一切都归结为有问题的生产运行的细节,特别是需要生产的零件数量。

Injection Molds Prototyping

注塑模具原型与小批量生产与批量生产

对于大型生产运行,毫无疑问CNC加工金属模具是优越的。 3D打印的模具不是特别耐用,即使使用最强的材料,它们通常也不会持续超过100次注射。相比之下,金属模具在需要更换之前可以生产数万个零件。

Printing Molds-03

在另一个极端,如果只需要生产非常少量的原型,那么最好直接3D打印它们。在原型制造方面,增材制造很难被击败。 3D打印的注塑模具最适合特定的窗口,其中生产的零件数量很大但仍然小于100.在某些情况下,必须使用不能轻易3D打印的特定材料,在这种情况下,它可能有意义的是生产一种用于零件数量非常少的模具。一般而言,对于3D打印注塑而言,50至100份的生产运行将是最具成本效益的,尽管这可能根据具体情况而变化。

3D Printing Injection Molds

经济有效

与生产传统模具相比,3D打印模具的主要优点是成本。很难确定一个确切的价格,但生产CNC加工金属模具通常需要花费数千美元。对于更高端的模具,有时甚至可以达到5个数字。生产3D打印模具的材料成本非常低,通常远低于100美元。如果考虑到劳动力成本和其他因素,这个数字会在一定程度上上升,但显然3D打印模具比通过传统方式生产模具要便宜得多。

3D Printing Injection Molds

快速灵活

3D打印模具的生产速度也快得多,从而缩短了交货时间。使用3D打印注塑成型生产100个或更少的总时间应该仅为2天左右,而标准注塑成型则超过一周。

3D Printing Injection Molds

3D打印模具还具有更大的灵活性。通常需要调整设计或定期生成新的迭代。在传统的注塑成型中,考虑到生产新模具所涉及的成本,这可能是非常昂贵的,但是使用3D打印模具所需要的只是对3D模型的快速调整,并且新模具可以在第二天准备好使用。

缺乏耐用性

如上所述,3D打印模具的主要缺点是缺乏耐用性。注塑通常涉及非常高的温度,远远超出大多数SLA树脂设计承受的范围。在印刷这种类型的模具时,特别选择耐热树脂,但温度是一个主要的弱点。 3D打印材料也不像铝或钢那么硬。每次弹出一个零件时,都会在模具上产生应变,即使最强的3D打印模具也没有机会像传统模具那样存活数千个零件。

3D Printing Injection Molds

加强模具

但是,有一些步骤可以用来改善3D打印模具的耐用性。例如,将3D打印模具插入铝框架中非常常见。这具有使模具更加刚性并且还可以保护材料免受高温和一些磨损的影响。在模具设计中集成通道和通风孔等功能也很重要。通道允许多余的材料流出并显着改善冷却,而微小的通风口只有几毫米大小,有助于摆脱任何可能会积聚并导致问题的空气。

后期处理

值得一提的是,3D打印模具在打印后需要仔细打磨。即使使用非常薄的层高度,仍然会有一定程度的阶梯和粗糙度,并且必须进行打磨和抛光处理以确保不会将其转移到模具中。为了最大限度地减少所需的打磨,最好打印模具的方向,确保支撑结构仅与背面接触,不影响主面。

3D Printing Injection Molds

相同的技术,不同的技术

尽管需要考虑一些额外的细节,但整体3D打印模具设计遵循与传统模具设计相同的原理。例如,对于这两种类型的模具,最好避免使用完美的方形角度,因为这样会使部件难以弹出。设计师通常采用较小程度的倾斜来帮助完成的部件滑出,而不是使边缘完全垂直。出于同样的原因,最好避免锐角,设计师通常会确保所有角都略微圆润。其他关键领域,如采取措施避免闪光(注射过程中材料渗出模具)也在两种风格之间共享。任何有传统模具经验的人都可以轻松过渡到3D打印模具。

印刷技术

像ProtoFab那样的工业SLA机器具有与CNC加工相同的精度水平,因此精度通常不是问题。在某些情况下,在后处理过程中可能需要钻孔或敲击非常小的孔或复杂的螺纹特征,但尽管如此,总处理时间仍然明显小于等效的CNC加工模具。重要的是要注意台式SLA机器完全不适合生产模具,除了SLA和PolyJet之外,大多数其他形式的3D打印都具有使其不适合模具生产的特性。 SLA比PolyJet更具成本效益,因此这是我们推荐的技术。

摘要

当情况正确时,3D打印注塑成型是一个很好的选择。当生产运行不仅仅是几个原型而且仍然可以被认为是小批量时,它是完美的。它也非常适合于可能会对设计进行更改的情况,例如通过多次迭代演变的产品。当条件合适时,这种制造形式可以比传统方法便宜10倍以上,更不用说更快了。但是,如上所述,3D打印模具在许多方面都不如传统的金属模具,所以最好仔细权衡这些选项。

3D Printed Injection Molding Best For Traditional Injection Molding Best For
Production runs between 50 and 100 parts Production runs over 1000 parts
Designs which are regularly altered Designs which are guaranteed to remain fixed
Short lead times Relatively long-term manufacturing schedules
Small manufacturers looking to reduce costs Large-scale manufacturers with money to invest




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