Nogle mennesker tror, at plastsprøjtestøbning kun er til masseproduktion af slutprodukter; de fleste mennesker tror, at stålforme er til Støbning af højvolumenproduktion og aluminiumsforme er til Sprøjtestøbning af lavere volumen men dyr produktion. Men det er på høje tid, at disse antagelser bliver udfordret. Sprøjtestøbning, som normalt betragtes som en proces, der egner sig til højvolumenproduktion, kan således også bruges effektivt til prototyper og lavvolumenproduktion.

Ja, prototype-sprøjtestøbeforme har nogle omkostninger, men de er ikke særlig høje i den nuværende verden. I modsætning til tidligere, hvor man sagde, at det tog måneder at fremstille støbeforme, kan en kompetent produktionspartner nu skabe støbeforme på få uger.

Når vi taler om sprøjtestøbning af prototypeskal man tage det store billede i betragtning. Det drejer sig om emnets design, hvilken type materiale der skal bruges, prisen på værktøjet og den tid, det tager at producere. Når man er i stand til at se på helheden, kan man undgå at træffe beslutninger, der er dyre og tidskrævende. Hvis nogen har fortalt dig, at sprøjtestøbning ikke er egnet til prototyper, er det derfor på høje tid, at du ændrer mening.

Udforskning af prototypesprøjtestøbning

I de sidste par år har 3D-printteknologien ændret betydningen af begrebet hurtig prototyping og er nu en realistisk mulighed for traditionel fremstilling. Med fremskridtene inden for printteknologi, sintring af materiale og efterbehandlingsprocessen og tilgængeligheden af flere materialer til brug er der skabt nye muligheder. En af de vigtigste udviklinger er muligheden for at bruge 3D-printning til at udvikle sprøjtestøbte prototypeværktøjer til kortvarig prototyping og produktion. Denne teknik bliver gradvist indarbejdet af produktudviklere, værktøjsfabrikanter og kontraktproducenter på grund af følgende fordele.

Konventionel Prototype til sprøjtestøbning er almindeligt kendt for at være meget effektiv i højvolumenproduktioner. Aluminiumsforme er i stand til at lave tusindvis af dele, mens stålforme giver den højeste masseproduktionskapacitet. Men disse konventionelle processer er ofte bureaukratiske og dyre, især når der sker fejl i processen. Det er billigere at anvende 3D-printede værktøjer til sprøjtestøbning af prototyper, end når man skal gå over til fuldskalaproduktion, og det reducerer også risikoen for at skulle rette fejl i værktøjet.

Fordele ved sprøjtestøbning af prototyper

Sprøjtestøbning af prototyper er en af de nyttige teknikker, der kan anvendes i produktudviklingsprocessen for at minimere risikoen ved masseproduktion. Her er de fordele, der sandsynligvis vil blive realiseret:

Prototyper til en overkommelig pris

Brugen af 3D-print i udviklingen af Prototyper af sprøjtestøbeforme kan være en stor hjælp til at skære ned på omkostningerne og den tid, det tager at lave en prototype. Traditionelle forme er lavet af aluminium eller stål; de er dyre og kan ikke let ændres, når de først er lavet, hvilket bliver en udfordring, hvis der er behov for ændringer. Men 3D-printede forme er billigere og hurtigere til at foretage ændringer, som det fremgår af omkostningssammenligningen og tidsanalysen af værktøj.

Realistisk funktionel testning

Prototype-sprøjtestøbning er også relativt billigt og gør det muligt at teste et produkt med det materiale, det skal laves af. 3D-printede forme er normalt af plast og kan forstærkes med keramiske fibre; de kan håndtere trykket ved at arbejde med forskellige termoplastmaterialer som polykarbonat, nylon 66, ABS, POM, Ultem og GF Ultem. Det gør det muligt at fremstille mere end tyve prototyper, der næsten ligner det endelige produkt til test og vurdering.

Hurtige feedback-cyklusser

Det er vigtigt at bemærke, at feedback er et væsentligt aspekt i udviklingen af produkter, og derfor skal det ske så hurtigt som muligt. Prototype-sprøjtestøbning gør det muligt at producere små mængder af dele, som nemt kan leveres til betatestere og tekniske afdelinger. Denne korte leveringstid er især nyttig for kundetilfredsheden og for organisationer med afdelinger eller faciliteter for at sikre, at de ikke løber tør for reservedele.

Forebyggelse af problemer i det sene stadie

Det er ikke normalt at opnå perfektion i det første forsøg på at designe. De største problemer er den tid og de penge, der spildes på de fejl, der opstår i de senere faser af projektet. Hvis ideen med prototype-sprøjtestøbning anvendes i de tidlige udviklingsfaser, er det muligt at undgå nogle produktionsproblemer, fordi de vil blive identificeret og løst, før de forværres.

Ved at anvende prototypesprøjtestøbning er produktudviklerne derfor i stand til at finde frem til en bedre og mere effektiv måde at udvikle produktet på, som vil hjælpe med at bygge bro mellem konceptet og den faktiske produktion af produktet.

Sammenligning af prototypestøbning og massestøbning

Klassificeringen af plastsprøjtestøbning sker hovedsageligt med hensyn til antallet af dele, der fremstilles; dette sker mellem produktionen af prototyper og produktionen af slutbrugerdele. Mens begge metoder ligner hinanden i de teknikker, der bruges til at producere delen, er begge metoder designet til at være omkostningseffektive, funktionelle og mekanisk stærke til den specifikke del. Den største forskel ligger i den type form, der anvendes.

Ved prototypestøbning indebærer processen brug af en CNC-bearbejdet form til at indsprøjte smeltet termoplast og derefter afkøle den. Det, der gør denne proces unik, er, at der bruges aluminiumsforme i stedet for konventionelle stålforme. Aluminiumsforme øger ikke kun fremstillingshastigheden, men sænker også fremstillingsomkostningerne og er derfor velegnede til fremstilling af dele, der er klar til brug.

Der kan bruges forskellige typer plastmaterialer, hvilket giver en bred vifte af muligheder, selv om formen er lavet af ét materiale. Hovedformålet med prototypestøbning er at forkorte den tid, der kræves til fremstilling, og de samlede produktionsomkostninger.

Hvornår skal man vælge prototypesprøjtestøbning?

Følgende er nogle af de faktorer, der er med til at bestemme, hvornår man skal bruge prototypestøbning. Først og fremmest er det effektivt i designfasen og ved test af materialer, da det giver en realistisk tilgang til analyse af omkostninger og muligheder. For det andet giver prototypestøbning en glimrende mulighed for at teste funktionaliteten af dele, der skal produceres i stort antal, inden man går i gang med produktionen i stor skala.

Prototypestøbning kan også øge FoU-effektiviteten og forkorte tiden til markedet, og derfor er det populært blandt virksomheder, der stræber efter at komme hurtigt ind på markedet. En anden faktor, der skal tages i betragtning, er prototypestøbning, som er velegnet, når produktionen skal være på omkring 10.000 enheder, og omkostningerne ved støbning er relativt høje.

På den anden side indebærer masseproduktionsstøbning brug af støbeforme, der er lavet af stålmaterialer til langvarig brug i fremstillingen af et stort antal dele. Disse forme er også i stand til at rumme mere komplicerede delgeometrier og er designet til at holde til lange produktionsserier. Omkostningerne ved fremstilling af masseproduktionsforme er relativt højere end for prototypeforme på grund af brugen af stål af høj kvalitet og tidskrævende processer; men omkostningerne pr. del er relativt lave for store mængder. Masseproduktionsforme tager dog længere tid at fremstille og kræver flere penge i starten, men de er billigere pr. styk og er ideelle til store produktionskørsler.

Fordele ved sprøjtestøbning af plast

Hurtig sprøjtestøbning af plastdele gennem prototyping har mange fordele, som er meget vigtige i produktudviklingen. Denne metode gør det ikke kun muligt for ingeniører og designere at bekræfte kvaliteten af delene, men giver dem også mulighed for at bruge rigtige dele til markedstest, før de færdiggør designet. Bortset fra designverifikation og strukturel validering hjælper den hurtige prototype-sprøjtestøbning med at optimere værktøjsdesignet til produktionskørslerne.

Det viser sig at være mest nyttigt for produkter, der har høje æstetiske standarder og ydeevne i de tidlige stadier af produktets livscyklus. Det er klogt at konsultere MSI Mold for at få et hurtigt tilbud på sprøjtestøbning af prototyper, før du investerer i dyre produktionsværktøjer. Her er nogle andre vigtige fordele ved at lave prototyper af plastdele før produktion i fuld skala:

1. Hurtigere og mere pålidelig produktlancering: Prototyper og markedstest kan hjælpe med at overvinde en række problemer, som er den grundlæggende årsag til mange produktfejl, herunder unøjagtige omkostningsoverslag og utilstrækkelig forståelse af markedet. Denne tilgang gør processen med at bringe et produkt på markedet mindre problematisk og mere effektiv.
2. Forbedret produktfunktionalitet og -udseende: Det er lettere at evaluere ydeevnen og udseendet af prototypeprøverne i den virkelige verden sammenlignet med at evaluere det samme ud fra tekniske tegninger eller endda visualiseringer.
3. Strømlinet designproces: Prototyper er nyttige til at forkorte den samlede tid, der bruges på ingeniørarbejde og designgennemgang, da de giver fysisk bevis for et produkts gennemførlighed. Når man har en prototype af en sprøjtestøbt plastdel i hånden, er det nemlig lettere at overbevise interessenterne.
4. Omkostningsbesparelser på værktøj: Hurtig prototype-sprøjtestøbning er nyttig til at afsløre eventuelle problemer, før de indarbejdes i produktionsværktøjet, og minimerer dermed risikoen for at skulle lave værktøjet om. Denne tilgang er proaktiv og resulterer i store besparelser i det lange løb sammenlignet med den reaktive tilgang.

Brugen af hurtig prototype-sprøjtestøbning til produktion af plastdele garanterer således ikke kun produktets kvalitet og salgbarhed, men hjælper også med at forbedre produktudviklingsprocessen med hensyn til tid og omkostninger.

Overvejelser om materialevalg i sprøjtestøbning

At vælge det rigtige materiale er meget vigtigt i både prototype- og produktionssprøjtestøbning. De har dog lov til at bruge den samme plast, forudsat at de opfylder nogle faktorer. For eksempel er glasfyldt nylonmateriale godt til produktion, men det slider hurtigere på prototype-sprøjtestøbeformene, fordi det er slibende. Men når det drejer sig om prototyper af et sæt på ca. 100 dele, er slitage ikke så kritisk som ved fremstilling af 10.000 dele.

Der er forskel på såkaldt råplast og teknisk plast, når det gælder det anvendte materiale. Råvareplast er billigere end teknisk plast, men det er ikke sikkert, at det har de samme mekaniske egenskaber. Det gælder f.eks, PEEK-injektionsstøbninget teknisk plastmateriale, der bruges i medicinsk udstyr, er relativt dyrt og kan fås i lave MOQ'er, især hvis det købes i store mængder.

Hvis du skal lave en prototype, der fungerer som en rigtig, kan du bruge et billigere materiale som f.eks. polyphenylsulfon (PPSU). Det er dog værd at nævne, at PPSU kan være tilstrækkeligt, men det udfordrer måske ikke formbarheden af din del i det omfang, det påtænkte produktionsmateriale er PEEK. En anden mulighed kunne være at anvende metoden med additiv fremstilling ved hjælp af 3D-printning af filamenter af materialer som PPSU eller PEEK. Denne metode kan være nyttig til at skære ned på værktøjsomkostningerne og gør det muligt at bruge det foretrukne plastmateriale.

Derfor er materialevalg en af de vigtigste faktorer, der afgør, om sprøjtestøbeprocesserne for prototyper og produktion bliver en succes, og hvad de endelige dele koster, samtidig med at de opfylder de mekaniske krav og er formbare.

Sammenligning af funktionerne i prototype- og produktionssprøjtestøbeforme: Stål vs. Aluminium

Forskellen mellem prototype- og produktionssprøjtestøbeforme stopper ikke kun ved valget af metal. Begge kan laves af aluminium eller stål, men de adskiller sig på en række væsentlige parametre. En af dem er SPI's (Society of Plastics Industry) formklasse, hvor klasse 105 er designet til prototypeproduktion, som normalt ikke overstiger 500 stykker. Dette klassifikationssystem definerer standarder for formfinish, der er afgørende for formens ydeevne og emnets kvalitet.

Ved sprøjtestøbning af prototyper lægges der vægt på emnets kvalitet frem for værktøjets holdbarhed. Dette er især vigtigt under FAI'er for at kontrollere, om delene har de nødvendige egenskaber eller ej. Mens produktionssprøjtestøbeværktøjer fokuserer på cyklustid og værktøjslevetid, fokuserer prototypeværktøjer på at få den bedste delkvalitet, selv om det betyder, at man mister noget cyklustidsoptimering.

På den anden side fokuserer design og konstruktion af produktionssprøjtestøbeforme på aspekter som cyklustid, emnekvalitet og værktøjets levetid (cyklusser). Disse forme er designet til at blive brugt i højvolumenproduktion med dele af høj kvalitet og lille eller intet behov for hyppig udskiftning.

Beslutningen om, hvilken sprøjtestøbeform der skal bruges, prototype eller produktion, afhænger af flere faktorer som f.eks. anvendelsen, mængden af nødvendige dele og kvaliteten. Hver type form har sine styrker og svagheder, og det er vigtigt at forstå disse forskelle, når man vælger en form til sprøjtestøbning.

Kontakt SIncere Tech for dit prototypeprojekt

Hvis du søger professionel service inden for sprøjtestøbning af prototyper, kan du henvende dig til Sinceretech. De har pålidelige produktionspartnere over hele verden, der fokuserer på sprøjtestøbning og leverer tjenester fra koncept til produktion. Sinceretech tilbyder mange tjenester, f.eks. 3D-printning og sprøjtestøbning, så du kan vælge den rette proces afhængigt af udviklingsfasen. Denne integrerede tilgang fører til effektivitet i produktionsprocessen, da den kan bruges til at skabe komplekse dele, f.eks. prototyper, med stor hastighed.