3Dプリント金型のヒント
射出成形は、プラスチック部品を製造するための世界で最も人気のあるプロセスです。耐久性のある金型を使用した射出成形により、短時間で数十万のユニットを作成できます。
そして、成形は高価ではありません。少なくとも、金型に材料のショットを注入することはできません。プロセスは非常に高速であり、ペレットは安価なプラスチックの形態です。しかし、カビ自体は 高価で、それらのほとんどは高級金属から作られ、手動またはCNC機械加工で製造されています。
プロトタイプや短期間の製造では、プロの金型は企業の予算をはるかに超える可能性があります。また、最も手頃なアルミニウム製の金型でさえ、迅速な工具で製造されているため、一部のプロジェクトでは依然として高額です。
非常に低コストで射出成形部品を作成する1つの方法は、金型を単純に3Dプリントすることです。これらのプラスチック製の型は長持ちせず、確かに大量生産には使用できませんが、特定の迅速なプロトタイプには適しています。
この記事では、3D印刷を使用して、射出成形用のプラスチック金型を製造する方法と理由について説明します。
金型に3D印刷を使用する理由
3D印刷は、金型製作ツールとして広く使用されていません。代わりに、カスタムパーツのラピッドプロトタイピングと小ロット生産に最も一般的に使用されます。
ただし、厳しい予算で部品を射出成形する場合、3D印刷にはいくつかの可能性があります。アディティブマニュファクチャリングは非常に安価で、セットアップコストが最小限であり、金型のような1回限りのアイテムを作成するために使用できます。
3D印刷された金型は、最も薄い機械加工された金属金型よりもはるかに頑丈で耐久性がありませんが、特定の材料で作られた特定のプロトタイプには十分です。
ほとんどの場合、3ERPは射出成形金型の作成にCNC機械加工を推奨しています。
金型に3D印刷を使用している業界はどれですか？
一部のセクターでは、射出成形ではあまり使用されていませんが、金型製作に3D印刷をかなり定期的に使用しています。
たとえば、宝石商は、インベストメント鋳造のプロセスを支援するために、ステレオリソグラフィー（SLA）3Dプリンターを使用することがよくあります。 ジュエリーのモデルを3Dプリントした後 、宝石商は型を作るためのポジティブパターンとしてモデルを使用することができます。その後、3D印刷されたモデルを焼き尽くして、金型だけを残し、それ自体を使用して金属製の宝石を作ることができます。
歯科 業界でも同様の方法で3Dプリンターを使用しています。歯科専門家は、患者の歯の3Dモデルを生成し、3Dプリンターを使用してそれらの歯の逆モデルを作成できるようになりました。その印刷されたモデルは、型として機能し、柔らかく、医学的に安全な材料から患者固有の歯科用アライナーとリテーナーを作成するために使用できます。
金型の作成にはどのような3Dプリンターが最適ですか？
FDM 3Dプリンター（最も一般的なデスクトップ3Dプリンター）は、金型の作成には特に適していません。これは、FDM印刷されたパーツは通常、レイヤーラインのある粗い表面を持っているためです。
金型製造のためのより優れたAMテクノロジーには、マテリアルジェッティングが含まれます。 3Dプリントとステレオリソグラフィー 3Dプリント。
どちらのテクノロジーも、高レベルの詳細と精度に加えて、射出プロセス中のスムーズなロジスティクスフローを促進する優れた表面仕上げを提供します。
金型用の3D印刷可能な材料
さまざまな3D印刷可能なプラスチックを使用して、射出成形用の金型を作成できます。ただし、材料は十分に高い耐熱性を備えている必要があります 溶融プラスチックを注入しても形状を維持します。
射出されたプラスチックの溶融温度が高いほど、金型の熱たわみ温度を高くする必要があります。
マテリアルジェットの場合、広く使用されている金型製造材料は Stratasys Digital ABSです。 、最大95°Cの熱たわみ温度があります。 Stratasysによると、この材料は「高温または低温で使用するためのラピッドプロトタイピングスナップフィット部品、複数の材料の多様性と柔軟性を備えた機能設計、金型、製造ツール、電気部品などに最適です。」
SLAの場合、一般的な金型製作材料は Formlabs High Temperature Resinです。 。 Formlabsは次のように述べています。「透明樹脂と高温樹脂の両方を使用して小さな機能性金型を印刷できます。高温は幅広い熱可塑性樹脂溶融温度との互換性を提供します…高温樹脂の比較的高い剛性は、取り外し時に金型が変形しないことを意味します。一部。」
3Dプリントされた金型の設計
3D印刷された金型を設計するときは、設計がうまく印刷されるかどうか、および溶融プラスチックが注入されたときに印刷された金型が適切に機能するかどうかという2つのことを考慮することが重要です。
よく印刷された型の場合：
- 湾曲したフィーチャへの段階的な影響を減らすために、最も低いレイヤーの高さで最高の解像度で印刷します。
- 通気孔を組み込んで、空気が閉じ込められて泡立つ可能性を減らします。
効果的な成形のために：
その他の設計のヒントについては、ステレオリソグラフィー3D印刷の設計のヒントをお読みください。次に、射出成形用の部品の設計に関するガイドをお読みください。
フレーム付きまたはフレームなし？
3D印刷された金型の寿命を延ばす良い方法は、アルミニウムフレームを使用することです。 。印刷された金型は金属フレーム内に配置され、より壊れやすいプラスチック金型を射出成形機のノズルから発生する圧力と熱から保護します。
金型はアルミフレーム内にぴったりと収まるため、繰り返し射出した後の反りからも保護されます。さらに、フレームには、射出成形ノズルを印刷された金型のスプルーに接続するチャネルが含まれているため、ノズルと金型を直接接触させる必要がありません。
アルミニウムフレームは、その中に配置された3Dプリントされた金型よりもはるかに耐久性があります。つまり、メーカーは1つのアルミニウムフレームを複数の異なる金型に使用でき、それを使用して複数の成形ユニットを製造できます。
フレームなしで印刷された型を使用することは可能ですが、これにはより多くの3D印刷材料が必要であり、型が反りやすくなります。
代替方法
3D印刷された金型を使用した射出成形は、SLAまたはマテリアルジェッティング3Dプリンターを利用できる企業に適したオプションです。
ただし、成形プラスチック部品の少量の実行は、真空鋳造でも実現できます。真空鋳造では、安価なシリコーン型を使用してプラスチックのプロトタイプをすばやく製造します。 3D印刷された型と同様に、シリコーン型の寿命は短いです。
真空鋳造は、非常に滑らかな表面仕上げの成形部品を製造するため、好ましい場合があります。
3ERPは、3D印刷、射出成形、CNC機械加工、真空鋳造などの製造サービスの経験豊富なプロバイダーです。無料見積もりについては、お問い合わせください。
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