Некоторые из преимуществ этого подхода близко отражают преимущества конечных деталей или компонентов для 3D-печати.
Например, проще доработать печатные вставки пресс-формы, чем фрезерованную на ЧПУ деталь; очень сложные вкладыши пресс-формы с конформным охлаждением легче разработать с помощью AM; и стоимость вкладыша для 3D-печати может быть значительно ниже, чем для традиционно изготовленной формы.
Преимущества
Давайте подробнее рассмотрим некоторые ключевые преимущества форм и добавок, изготовленных этим методом. Одним из основных преимуществ 3D-печати по сравнению с любым традиционным способом изготовления является простота итераций проектирования для инженеров.
В изготовлении пресс-форм это преимущество может быть еще более важным из-за постоянных затрат, связанных с пресс-формой, изготовленной с помощью ЧПУ. Принимая во внимание, что стоимость установки может составлять от 70000 до более 700000 рублей для готовой к использованию пресс-формы, изменения, необходимые после их изготовления, могут быть очень дорогими. С AM значительные изменения в исходной вставке (или автономной пресс-форме) возможны при корректировке файла CAD.
Другим моментом, который следует учитывать, является то, что комбинирование AM и литьевого формования таким образом позволяет создавать прототипы, которые имитируют полные производственные циклы. Например, если магазин использует 3D-печатные вкладыши для изготовления прототипов, они могут использовать те же материалы и процессы, которые в конечном итоге будут использовать для производства, без риска перезапуска. Для деталей, предназначенных для литья под давлением в масштабе, AM дает разработчикам возможность испытать свой процесс в почти идентичных условиях. Если становится очевидно, что нужна доработка то форму можно отрегулировать быстро и недорого.
Кроме того, не каждый тип деталей можно изготовить при использовании традиционно изготовленной формы. Например, некоторые трехмерные конструкции просто недоступны для создания станков с ЧПУ. Интеграция деталей или внутренние каналы, которые были бы невозможны при любой другой технике, могут быть встроены в конструкцию вставки с 3D-печатью и перенесены непосредственно в форму. Этот процесс производит детали, подходящие по стоимости или объему, подходящие для литья под давлением, чтобы помочь определить функциональные преимущества проектирования для AM (DfAM).
Есть также возможность смены, чтобы рассмотреть. Некоторые традиционные конструкции пресс-форм, состоящие из двух частей, делают невозможным извлечение фактического компонента из пресс-формы. Одна из инновационных технологий, которую магазины используют для борьбы с этой проблемой, включает использование пластиковой детали с 3D-печатью для создания керамической формы, которую затем можно использовать для изготовления металлических деталей. Оригинальная пластиковая деталь тает при нагревании керамической формы. Затем металл впрыскивается в полученную полость во время перехода к производству.
Возможно, самое значительное усовершенствование конструкции, которое AM может внести в производство пресс-форм, не касается конечной детали. Каналы охлаждения, которые представляют собой просто каналы, встроенные в форму для обеспечения циркуляции воздуха и охлаждения формованного изделия, являются прямыми в обычных формах. 3D-печать позволила инженерам проектировать и изготавливать пресс-формы с конформными охлаждающими каналами, которые сконструированы так, чтобы обводить контур детали. Это позволяет значительно сократить время охлаждения, что сокращает общее время цикла, необходимое для изготовления детали методом литья под давлением.
Хорошо спроектированная система охлаждения может сократить время цикла на 20-40%. Последствия такого повышения эффективности огромны.Они превращают экономию времени в деньги, превращая 3D-печатные вставки с конформным охлаждением в настоящее чудо. Это не волшебная палочка, поскольку для внедрения таких каналов охлаждения требуются значительные исследования и разработки, но их потенциал очень огромен.
Как правило, низкочастотные компоненты, изготовленные с использованием 3D-печатной вставки пресс-формы, будут дешевле в расчете на одну деталь.
Обоснование инвестиций
Тем не менее, использование металла AM в производстве пресс-форм включает в себя расчет необходимого металла.
Во-первых, компания должна понимать, что печатная форма никогда не будет соответствовать структурной целостности обработанной формы из-за ограничений материалов для 3D-печати. Обработанные формы могут быть изготовлены из сверхпрочных металлов, которые часто выходят за рамки того, что возможно при 3D-печати. Поэтому технолог должен учитывать это при выборе 3D-печати по металлу вместо обработки с ЧПУ.
Во-вторых, детали должны быть правильными, чтобы это имело экономический смысл. Объем производства должен быть соответствующим, используемые материалы должны обладать высокой устойчивостью к нагреву и давлению, а изготовленные в конечном итоге детали должны обладать определенным уровнем сложности, чтобы оправдать гибкий процесс проектирования.
Если деталь отвечает этим критериям, экономия времени и денег может быть значительной. Как правило,детали, изготовленные с использованием 3D-печатной вставки пресс-формы, будут дешевле в расчете на одну деталь.
В некотором смысле, ограничения, которые препятствуют 3D-печати на металле при непосредственном производстве деталей, все еще ограничивают его применение в производстве пресс-форм. Таким образом, AM в области изготовления пресс-форм еще молод и развивается, но сейчас настало время для инновационных производителей пресс-форм начинать разработку этой прорывной технологии. Новые материалы внедряются в металлический тех.процесс AM почти ежедневно, и улучшения в этой области напрямую отразятся на потенциальной эффективности печатных форм.
