Литье под давлением «сделай сам»: как формовать пластмассовые детали в домашних условиях
Литье под давлением является повсеместным производственным процессом — фактически, большинство пластиковых изделий в мире сегодня производится методом литья под давлением. Несмотря на то, что это идеальная технология для крупномасштабного производства, традиционные металлические формы, изготовленные на станках с ЧПУ, имеют непомерно высокую стоимость и длительное время выполнения заказа для мелкосерийного производства.
Для прототипирования и мелкосерийного производства (приблизительно 10–1000 деталей) 3D-печатные формы для литья под давлением представляют собой экономичное решение с минимальными затратами времени и средств. Они также обеспечивают более гибкий производственный подход, позволяя инженерам и конструкторам тестировать конструкции пресс-форм, легко модифицировать их, а затем продолжать дорабатывать свои конструкции гораздо быстрее, при этом обходясь на несколько порядков дешевле, чем традиционная обработка с ЧПУ.
В этом руководстве мы познакомим вас с процессом литья под давлением своими руками и поделимся всеми инструментами и советами, необходимыми для использования литья пластмасс под давлением в домашних условиях с использованием 3D-печатных форм.
Для получения подробных руководств, рекомендаций по проектированию и практических примеров загрузите нашу техническую документацию.
Информационный документЗагрузите наш технический документ с рекомендациями по использованию 3D-печатных форм в процессе литья под давлением для снижения затрат и времени выполнения заказов, а также ознакомьтесь с реальными примерами использования приложений Braskem, Holimaker и Novus.
Прочтите информационный документ Создание установки для литья пластмасс своими руками требует определенных инвестиций.
3D-принтер Form 3 SLA рядом с настольной машиной для литья под давлением Holipress.
Вот что вам нужно для начала:
Высокопроизводительный настольный 3D-принтер SLA, такой как Formlabs Form 3+. Form 3+ может производить точные формы с четкими характеристиками и гладкой поверхностью, что позволяет получать высококачественные готовые формованные детали. Помимо литья пластмасс своими руками, 3D-принтер SLA также является ценным активом для прототипирования и других приложений на протяжении всей разработки продукта.
Материал для 3D-печати, способный выдерживать температуру и давление на пресс-форму в процессе литья под давлением. Мы рекомендуем следующие материалы для 3D-принтеров Formlabs SLA:
.
Rigid 10K Resin — это промышленный материал с высоким содержанием стекла, который представляет собой решение, подходящее для самых разных геометрических форм и процессов литья под давлением. Он имеет HDT 218 ° C при 0,45 МПа и модуль упругости при растяжении 10 000 МПа, что делает его прочным, чрезвычайно жестким и термически стабильным.
- Высокотемпературная смола
имеет температуру деформации 238 °C при 0,45 МПа, что подходит для литья под давлением. Этот материал более хрупок, но рекомендуется для материалов с высокой температурой формования и для сокращения времени охлаждения.
- Смола Grey Pro имеет более низкую теплопроводность, чем смола High Temp или Rigid Resin, что приводит к более длительному времени охлаждения, но она мягче и может изнашиваться в течение сотен циклов.
Настольная машина для литья под давлением, такая как Galomb Model-B100 или Holipress. На рынке есть несколько настольных формовочных машин, которые различаются по стоимости.
Многие недорогие формовочные машины используют плунжер с ручным приводом, в то время как в некоторых более дорогих устройствах используется винтовая или пневматическая система. Некоторые из наших клиентов также рекомендовали системы от Minijector, Morgan, APSX или Micromolder. Настольные автоматизированные формовочные машины, такие как линейка продуктов Babyplast, являются хорошей альтернативой для массового производства мелких деталей.Пластиковые гранулы на ваш выбор
Программный инструмент САПР по вашему выбору для проектирования вкладыша пресс-формы, такой как Blender, который вы можете скачать бесплатно.
Многие недорогие формовочные машины используют плунжер с ручным приводом, в то время как в некоторых более дорогих устройствах используется винтовая или пневматическая система. Некоторые из наших клиентов также рекомендовали системы от Minijector, Morgan, APSX или Micromolder. Настольные автоматизированные формовочные машины, такие как линейка продуктов Babyplast, являются хорошей альтернативой для массового производства мелких деталей.Перед покупкой тщательно оцените машину для литья под давлением в соответствии с вашими производственными требованиями. Для крупных деталей по-прежнему будут необходимы промышленные процессы. Этот метод литья под давлением «сделай сам» лучше всего оптимизирован для производства небольших деталей в небольших объемах.
Форма, напечатанная на 3D-принтере Formlabs, и инкапсулированный компонент, изготовленные с использованием этого процесса литья под давлением «сделай сам».
На этом веб-семинаре мы покажем вам, как использовать стереолитографические (SLA) 3D-печатные формы в процессе литья под давлением, чтобы снизить затраты, сократить время выполнения заказа и вывести на рынок более качественную продукцию.
Посмотреть веб-семинарВо-первых, выберите программу САПР по вашему выбору, чтобы спроектировать вкладыш пресс-формы. Мы будем использовать Blender с открытым исходным кодом, но рабочий процесс должен быть примерно таким же, как и в любом другом программном обеспечении САПР.
Загрузите файлы дизайна пустой вставки пресс-формы — вы будете использовать их для создания проекта пресс-формы для литья под давлением. Конструкции также можно легко масштабировать для соответствия большинству машин для литья под давлением и рам пресс-форм. В качестве альтернативы вы также можете разработать собственную вставку формы для использования схем полостей рам мастер-формы.
Импортируйте обе половины литейной формы и 3D-дизайн, который вы хотите создать, в свой инструмент САПР.
В Blender используйте значок глаза в обозревателе сцен, чтобы отключить одну половину формы. Как только ваше рабочее пространство настроено по вашему вкусу, установите для обеих половин формы тип рисования «провод» в меню «Объект», как на изображении ниже.
Теперь вы можете расположить форму. Убедитесь, что объект полностью пересекается с входным отверстием для расплавленного пластика во время процесса литья под давлением. Используйте орфографический режим, активируемый через «переключить перспективу/орто», чтобы сделать это более простым.
Отключите видимость текущего стержня пресс-формы и включите другую сторону. Повторите процесс, чтобы убедиться, что объект полностью пересекается с входным отверстием другой половины сердцевины пресс-формы. Когда ваш объект выровнен, вы готовы вычесть площадь двух пересекающихся объектов с помощью функции «логической разницы» в Blender.
Выберите первую половину вашего объекта и выберите логическую опцию в меню модификаторов.
Теперь ваша форма готова к печати. Экспортируйте каждую половину, установив флажок «Только выбор» в экспортере Blender.
Для 3D-печати формы необходимо выбрать материал, способный выдерживать температуру и давление на форму в процессе литья под давлением.
Основываясь на внутренних испытаниях и тематических исследованиях с нашими клиентами, мы предлагаем выбрать смолу для 3D-печати на основе критериев из таблицы ниже. Три звезды означают, что смола очень эффективна, одна звезда — менее эффективна.
| Criteria | Высокотемпературная смола | Смола Grey Pro | Жесткая смола 10K | |
|---|---|---|---|---|
| Высокая температура формования | ★★★ | ★ | ★ ★ | |
| Более короткое время охлаждения | ★★★ | ★ | ★★ | |
| Высокое давление | ★ | ★★ | ★★★ | |
| Увеличение числа циклов для сложных геометрий | ★ | ★★ | ★★★ |
Настройка печати занимает всего несколько секунд в PreForm, программном обеспечении для подготовки к печати для 3D-принтеров Formlabs.
Если для вашего проекта пресс-формы требуются опорные конструкции для печати, обязательно сориентируйте половинки пресс-формы в PreForm так, чтобы полость была обращена вверх. Это упростит постобработку и обеспечит высокое качество поверхности ваших формованных деталей.
В зависимости от геометрии и размера несколько форм могут быть напечатаны одновременно на платформе сборки для повышения эффективности печати.
Теперь, когда вы спроектировали и напечатали форму на 3D-принтере, вы можете формовать детали на своей настольной машине для литья пластмасс под давлением.
У вас есть широкий выбор материалов для литья под давлением. Formlabs и наши клиенты протестировали следующие материалы с помощью 3D-печатных форм для литья под давлением:
- LDPE
- ПП
- ПА
- ПЭ
- ТПЭ
- ТПУ
- ПЛА
- АБС
- АСА
- ПЭВП
- Ева
- ПС
- ПОМ
Рассмотрите желаемые свойства вашего объекта и возможности вашей машины для литья под давлением, прежде чем сделать свой выбор.
В зависимости от впрыснутого материала прилипание детали к форме может привести к повреждению формы во время извлечения, особенно при использовании гибких материалов, таких как ТПУ или ТЭП. Использование смазки для пресс-формы является хорошим решением, помогающим отделить деталь от формы. Силиконовые разделители для форм совместимы со смолами Formlabs Grey Pro Resin, High Temp Resin и Rigid 10K Resin.
Если у вас есть дополнительные вопросы о рабочем процессе, обязательно ознакомьтесь с нашей статьей часто задаваемых вопросов: литье под давлением с помощью 3D-печатных форм.
При проектировании пресс-формы подумайте, что будет успешно напечатано в 3D, а также что будет успешно отлито.
Точный подход к литью под давлением своими руками зависит от желаемого дизайна и объема, но эти советы и рекомендации помогут повысить вероятность успеха.
Чтобы уменьшить видимость линий печати на готовой детали, напечатайте форму с меньшей высотой слоя (50 или 25 микрон на слой вместо 100 по умолчанию). Обратите внимание, что это увеличивает время печати.
Добавление уклона от двух до пяти градусов на поверхности, перпендикулярные направлению натяжения, позволит легче снимать деталь и сведет к минимуму разрушение пресс-формы.
Вы можете отполировать поверхности с разделенными плоскостями мелкозернистой наждачной бумагой, чтобы уменьшить заусенцы.
Рассмотрите возможность использования водяной бани для более быстрого охлаждения детали и уменьшения деформации.
Тисненые и гравированные детали должны быть смещены от поверхности не менее чем на 1 мм.
При проектировании алюминиевой рамы пресс-формы добавьте 0,125 мм дополнительной толщины к задней части пластин пресс-формы, чтобы учесть силы сжатия и обеспечить полное уплотнение.
Чтобы ознакомиться с полным рабочим процессом и другими рекомендациями, загрузите нашу техническую документацию.
Белая книгаЗаинтересованы в других областях применения 3D-печатных форм? Загрузите наш информационный документ, который также охватывает термоформование и литье с использованием эластомеров.
Загрузить информационный документРазговоры о 3D-печати и литье под давлением часто противоречивы, но это не всегда вопрос противопоставления одного и другого. За счет прямой 3D-печати деталей или использования 3D-печатных форм для литья под давлением для прототипирования и мелкосерийного производства вы можете использовать преимущества обеих технологий. Это сделает ваш производственный процесс более эффективным с точки зрения затрат времени и средств и позволит вам быстрее выводить продукцию на рынок.
Хотите узнать больше о литье под давлением с помощью 3D-печатных форм? Загрузите наш информационный документ, чтобы получить подробные рекомендации по использованию 3D-печатных форм в процессе литья под давлением, и посмотрите реальные примеры использования приложений Braskem, Holimaker и Novus.
Загрузить информационный документ
Простое руководство по литью пластмасс
Подходит ли вам ротационное литье?
Итак, вам нужна нестандартная пластиковая деталь или изделие, но вы не знаете, как это сделать.
Он большой или маленький? Должен ли он быть гибким или жестким? Он круглый, квадратный или какой-то странной формы? У вас уже есть пресс-форма или вам нужно ее изготовить?
В этом руководстве объясняются различные виды формовочных процессов, доступных сегодня, чтобы помочь вам найти идеальный процесс для вашего продукта.
*Отказ от ответственности : Несмотря на то, что Fibertech предлагает исключительно ротационное формование, мы приложили все усилия, чтобы убедиться, что это руководство точно поможет вам выбрать наилучшую форму формования для вашего продукта. Иногда лучшим выбором является ротационное формование… в других случаях это другой вид формования. Наша цель в этом руководстве — быть максимально объективными, указывая вам наилучшее направление для изготовления вашей детали или продукта с помощью идеального метода.
Если у вас есть вопросы или комментарии по поводу этого руководства, не стесняйтесь обращаться к нам.
Формование, также иногда называемое формованием, представляет собой производственный процесс путем формования жидкого или податливого материала с использованием жесткой рамы, называемой формой или матрицей. [1]
При формовании пластмасс порошок или жидкий полимер, такой как полиэтилен или полипропилен, помещают в полую форму, чтобы полимер мог принять форму. В зависимости от типа используемого процесса для создания конечного продукта используются различные диапазоны температуры и давления.
История литья пластмасс Литье пластмасс началось в конце 1800-х годов, чтобы удовлетворить потребность в пластиковых бильярдных шарах, в отличие от обычно используемых в то время бильярдных шаров из слоновой кости. В 1868 году Джон Уэсли Хаятт изобрел способ изготовления бильярдных шаров путем заливки целлулоида в форму.
Четыре года спустя Хайатт и его брат изобрели и запатентовали машину для автоматизации процесса. Это была первая из существующих машин для литья пластмасс под давлением, в которой использовался базовый поршень для впрыскивания пластика в форму через нагретый цилиндр.
В 1946 году Джеймс Хендри изобрел шнековую машину для литья под давлением, которая заменила технику плунжерного впрыска. Это наиболее часто используемый сегодня метод.[2]
Современное ротационное литье также имеет богатую историю, начавшуюся в 1855 году, когда вращение и тепло использовались для производства металлических артиллерийских снарядов в Великобритании.
Пластмассы были внедрены в технологический процесс в начале 1950-х годов, когда ротационное формование впервые было использовано для изготовления головок кукол. А потом в 1960-х годов был разработан современный процесс ротационного формования, который позволяет создавать большие полые контейнеры из полиэтилена низкой плотности. В недавней истории усовершенствования процессов, лучшее оборудование и разработки пластиковых порошков ускорили процесс создания готовых изделий, что привело к быстрому росту популярности ротационного формования.
Изображение предоставлено Википедией
Типы литья пластмасс
Наиболее популярными методами литья пластмасс являются ротационное формование, литье под давлением, выдувное формование, компрессионное формование, экструзионное формование и термоформование. Мы рассмотрим все эти методы в этом руководстве, чтобы помочь вам найти лучший процесс для изготовления вашей детали или продукта.
Ротационное формование
Ротационное формование, также называемое ротационным формованием, представляет собой производственный процесс для изготовления больших полых деталей и изделий путем помещения порошка или жидкой смолы в металлическую форму и вращения ее в печи до тех пор, пока смола не покроет внутреннюю часть формы. . Постоянное вращение формы создает центробежную силу, формирующую изделия с ровными стенками. Когда форма остынет, затвердевший пластик вынимают из формы.
В процессе производства расходуется очень мало материала, а излишки материала часто используются повторно, что делает его экономичным и безвредным для окружающей среды.
Ротационное формование обычно используется для изготовления больших полых пластиковых изделий, таких как контейнеры для массовых грузов, резервуары для хранения, автомобильные детали, морские буи, домики для домашних животных, мусорные баки, дорожные конусы, корпуса каяков и детские горки. . [4]
Ротационные пресс-формы с широкими возможностями настройки и экономичностьюСама пресс-форма может быть очень сложной, чтобы облегчить формование широкого спектра продуктов. Формы могут включать вставки, кривые и контуры, а также логотипы и прорези для пластиковых или металлических вставок, которые должны быть размещены после формования изделия.
Затраты на оснастку для ротационных форм ниже, чем для форм для литья под давлением или для выдувания. Результатом являются более низкие начальные затраты и рентабельность производственных циклов даже при выпуске всего 25 изделий за раз.
Литье под давлением
Литье под давлением — это процесс изготовления нестандартных пластиковых деталей путем впрыскивания расплавленного пластика под высоким давлением в металлическую форму. Как и в других формах литья пластмасс, после того, как расплавленный пластик впрыскивается в форму, форма охлаждается и открывается, чтобы обнажить твердую пластиковую деталь.
Процесс похож на форму для желе, которая заполняется, а затем охлаждается для создания конечного продукта.
Общее применение для литья под давлением
Литье под давлением обычно используется для изготовления очень больших объемов нестандартных пластиковых деталей. Большие машины для литья под давлением могут формовать детали автомобилей. Меньшие машины могут производить очень точные пластмассовые детали для хирургических применений. Кроме того, существует множество типов пластиковых смол и добавок, которые можно использовать в процессе литья под давлением, повышая его гибкость для дизайнеров и инженеров.