La stampa 3D ha molto a che fare con lo stampaggio a iniezione. Attraverso questo articolo, puoi capire perché esistono gli stampi a iniezione per la stampa 3D e il processo per realizzarli. Stampi a iniezione stampati in 3D per dare forma al futuro
Cos'è uno stampo a iniezione stampato in 3D?
Lo stampaggio a iniezione è uno dei processi di produzione più comuni nell'industria della plastica. In sostanza, la plastica fusa viene iniettata nella cavità dello stampo, lasciata indurire mentre si raffredda, quindi lo stampo viene aperto e la parte in plastica rimossa. Lo stampaggio a iniezione viene utilizzato principalmente per la produzione di massa a causa dei suoi elevati costi iniziali in termini di progettazione, test e attrezzature. Naturalmente, il prezzo unitario diminuisce drasticamente man mano che vengono prodotte più parti, motivo e vantaggio dell'utilizzo dello stampaggio a iniezione per la produzione di massa.
Perché utilizzare la stampa 3D?
Lo stesso stampo ad iniezione è un blocco di metallo con cavità che determinano la forma del prodotto da realizzare. Tradizionalmente, gli stampi sono progettati e prodotti da fresatrici a controllo numerico computerizzato (CNC), che sono molto costose. Poiché gli stampi sono generalmente realizzati in metalli come acciaio e alluminio, sono difficili da cambiare una volta prodotti. Pertanto, gli stampi a iniezione per la stampa 3D offrono un'alternativa economica e flessibile.
Come stampare in 3D uno stampo?
1) Trattamento dei dati
La stampa 3D degli stampi a iniezione viene eseguita in modo simile alla stampa di altri oggetti stampati in 3D:
Gli stampi a iniezione sono progettati utilizzando software CAD come AutoCAD o Fusion 360.
I file di progettazione vengono salvati in formato STL e sezionati in G-code.
2) Utilizzare una stampante 3D per stampare lo stampo strato per strato.
3) Montare lo stampo nel telaio metallico e prepararlo per lo stampaggio ad iniezione.
I materiali per gli stampi a iniezione per la stampa 3D richiedono prodotti con elevata resistenza e rigidità per resistere alla pressione generata durante il processo di iniezione. Inoltre, dovrà essere resistente alle alte temperature.
Di seguito sono riportati diversi materiali comunemente usati per gli stampi a iniezione per la stampa 3D:
PETG (polietilene tereftalato)
ABS (Acrilonitrile Butadiene Stirene)
Nylon (noto anche come poliammide)
PP (polipropilene)
TPE (elastomero termoplastico)
POM (Polyoxymethylene, alias Delrin o Acetal)
Gli stampi a iniezione per la stampa 3D possono essere realizzati utilizzando SLM, SLA, FDM, material jetting e SLS. Detto questo, la SLA è il metodo di stampa 3D preferito per la produzione di stampi a iniezione grazie all'elevata precisione dimensionale e alla superficie liscia, ideali per gli stampi a iniezione.
C'è una cosa che dovresti sapere sui telai in metallo e sul loro ruolo negli stampi a iniezione. Il telaio fornisce supporto per la pressione e il calore generati durante il processo di stampaggio a iniezione. Poiché il telaio metallico può essere utilizzato universalmente, solo la parte centrale dello stampo deve essere stampata in 3D, quindi cambiare il design è facile e flessibile. Tuttavia, nel caso della stampa 3D dell'intero stampo, sono necessari più materiale e tempi di stampa più lunghi.
Vantaggi e svantaggi dello stampaggio a iniezione della stampa 3D
La stampa 3D è un'opzione eccellente per la produzione di stampi a iniezione, ma ha anche i suoi svantaggi. Il seguente confronto esclude gli stampi per la stampa 3D in metallo.
Vantaggio
1. Basso costo: il metodo tradizionale di produzione di stampi a iniezione è molto costoso e richiede tempo, richiede macchinari di precisione e competenza da parte del produttore di stampi. E la stampa 3D è un modo più economico per realizzare stampi. Secondo i rapporti, rispetto alla tecnologia tradizionale, gli stampi di stampa 3D possono risparmiare fino all'80% del costo.
Flessibilità ed efficienza: la stampa 3D riduce drasticamente i tempi di progettazione e produzione. Chiunque abbia esperienza di stampa 3D può stampare uno stampo e, se non è soddisfatto, è sufficiente modificare il design e stamparne un altro.
2. Idoneità per la produzione di piccoli lotti: il costo iniziale degli stampi ad iniezione realizzati con metodi tradizionali come la fresatura CNC è elevato. Pertanto, è conveniente solo se l'output è sufficientemente grande. D'altra parte, gli stampi stampati in 3D sono molto più economici da produrre e sono utilizzati al meglio per la produzione di volumi medio-piccoli senza gli elevati costi iniziali iniziali.
Svantaggi
1. Tempi di produzione più lunghi: poiché la plastica ha una conduttività termica inferiore rispetto al metallo, gli stampi in plastica stampati in 3D impiegano più tempo per produrre i prodotti, prolungando i tempi di produzione complessivi e riducendo la produttività.
2. Ritiro: come molti altri oggetti stampati in 3D, gli stampi a iniezione stampati in 3D possono restringersi quando vengono raffreddati, il che è un problema comune nella stampa 3D. Ciò può causare problemi quando sono richieste dimensioni esatte.
3. Debole integrità strutturale: la maggior parte degli stampi per stampa 3D sono realizzati in plastica, che non può resistere a lungo a temperature e pressioni elevate. Ciò fa invecchiare lo stampo a iniezione stampato in 3D in corrispondenza dei cancelli e delle saldature.
Ricerca di frontiera sullo stampaggio a iniezione 3D
UN. Rivestimento superficiale
Gli stampi a iniezione stampati in 3D sono soggetti a degradazione a temperature e pressioni elevate. Migliorare la durata della superficie con rivestimenti protettivi è un modo per prevenire il degrado termico. Il deposito di uno strato di metalli, nitrati metallici, ceramiche e ossidi sulla superficie di uno stampo a iniezione stampato in 3D ne migliora la resistenza al calore e allo strappo.
B. Materiali compositi termicamente conduttivi
La conducibilità termica è una misura della capacità di un oggetto di condurre il calore. Il metallo conduce il calore meglio della plastica. In altre parole, i metalli possono essere riscaldati o raffreddati più velocemente delle materie plastiche. Poiché gli stampi a iniezione (stampi) stampati in 3D hanno fasi di riscaldamento e raffreddamento più lunghe rispetto agli stampi CNC, hanno anche tempi di ciclo più lunghi. Solo pochi prodotti possono essere prodotti in un dato periodo e il costo di produzione aumenterà rispetto ai tradizionali stampi in metallo. Per risolvere questo problema, vengono aggiunti additivi termicamente conduttivi al materiale dello stampo per migliorare il processo di iniezione. Ad esempio, il nitruro di boro può essere aggiunto all'ABS e le particelle di ferro alla resina epossidica.
Stampo ad iniezione per stampa 3D in metallo
Il metallo conduce il calore meglio della plastica, quindi perché non stampare in 3D stampi a iniezione di metallo? Con i recenti sviluppi nella stampa 3D in metallo, anche questo sta iniziando a essere molto utilizzato. Tuttavia, la stampa 3D in metallo è ancora molto più costosa della plastica, quindi il costo iniziale rimane elevato.
Precauzioni per gli stampi a iniezione per la stampa 3D
Prima di iniziare a stampare stampi a iniezione, considera i seguenti suggerimenti utili:
Quantità di stampa: assicurati di sapere quanti farne! Tieni presente che gli stampi a iniezione per la stampa 3D sono solo per piccoli lotti (da 30 a 100, a seconda dello stampo). Quindi, se hai intenzione di farne migliaia, potresti prendere in considerazione gli stampi normali.
Aggiungi un angolo di sformo: gli angoli retti possono rendere difficile l'uscita dallo stampo delle parti stampate a iniezione, quindi prova ad aggiungere un angolo di sformo di 2- gradi per facilitare lo scorrimento dell'oggetto.
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