Sprøytestøping av prototyper

Noen tror at sprøytestøping av plast bare er for masseproduksjon av sluttprodukter; de fleste tror at stålformer er for støping av høyvolumproduksjon og aluminiumsformer er for sprøytestøping av lavere volum men kostbar produksjon. Det er imidlertid på høy tid at disse antakelsene blir utfordret. Sprøytestøping, som vanligvis anses som en prosess som egner seg for høyvolumproduksjon, kan derfor også brukes effektivt til prototyping og lavvolumproduksjon.

Ja, prototyper av sprøytestøpeformer har noen kostnader, men disse er ikke veldig høye i dagens verden. I motsetning til tidligere, da det ble sagt at det tok flere måneder å lage formene, kan en kompetent produksjonspartner nå lage formene på noen uker.

Når vi snakker om sprøytestøping av prototypermå man ta hensyn til helheten. Det innebærer utformingen av delen, materialtypen som skal brukes, verktøykostnadene og tiden det tar i produksjonsprosessen. Når man klarer å se helheten, kan man unngå å ta beslutninger som er kostbare og tidkrevende. Hvis noen har fortalt deg at sprøytestøping ikke egner seg for prototyping, er det derfor på høy tid at du ombestemmer deg.

Utforsking av sprøytestøping av prototyper

I løpet av de siste årene har 3D-printing endret betydningen av begrepet hurtig prototyping, og er nå et gjennomførbart alternativ til tradisjonell produksjon. Med fremskritt innen utskriftsteknologi, sintring av materiale og etterbehandlingsprosessen, og tilgangen på flere materialer, har det blitt skapt nye muligheter. En av de viktigste utviklingstrekkene er muligheten til å bruke 3D-printing til å utvikle sprøytestøpte prototypverktøy for prototyping og produksjon i korte serier. Denne teknikken blir gradvis tatt i bruk av produktutviklere, verktøyprodusenter og kontraktsprodusenter på grunn av følgende fordeler

Konvensjonell prototyp for sprøytestøping er allment kjent for å være svært effektiv i høyvolumproduksjon. Aluminiumsformer kan lage tusenvis av deler, mens stålformer tilbyr den høyeste masseproduksjonskapasiteten. Disse konvensjonelle prosessene er imidlertid ofte byråkratiske og dyre, spesielt når det oppstår feil i prosessen. Det er billigere å bruke 3D-printede verktøy til sprøytestøping av prototyper enn når man må gå over til fullskalaproduksjon, og det reduserer også risikoen for å måtte rette opp feil i verktøyene.

Fordeler med sprøytestøping i prototyping

Sprøytestøping av prototyper er en av de nyttige teknikkene som kan brukes i produktutviklingsprosessen for å minimere risikoen ved masseproduksjon. Her er fordelene som sannsynligvis vil bli realisert:

Prototyping til en overkommelig pris

Bruken av 3D-printing i utviklingen av prototyper av sprøytestøpeformer kan være til stor hjelp når det gjelder å redusere både kostnadene og tidsbruken i prototypingsprosessen. Tradisjonelle støpeformer er laget av aluminium eller stål, de er dyre og kan ikke enkelt endres når de først er laget, noe som blir en utfordring hvis det er behov for endringer. 3D-printede støpeformer er imidlertid billigere og raskere å gjøre endringer i, som det fremgår av kostnadssammenligningen og tidsanalysen av verktøy.

Realistisk funksjonstesting

Prototypsprøytestøping er også relativt billig og gjør det mulig å teste et produkt med det materialet det skal lages av. 3D-printede støpeformer er vanligvis av plast og kan forsterkes med keramiske fibre, og de tåler trykket som oppstår når man arbeider med ulike termoplaster som polykarbonat, nylon 66, ABS, POM, Ultem og GF Ultem. Dette gjør det mulig å lage mer enn tjue prototyper som er nesten identiske med sluttproduktet, og som kan testes og vurderes.

Raske tilbakemeldingssykluser

Det er viktig å merke seg at tilbakemeldinger er et vesentlig aspekt i utviklingen av produkter, og derfor bør de komme så raskt som mulig. Prototypsprøytestøping gjør det mulig å produsere små mengder deler som enkelt kan leveres til betatestere og tekniske avdelinger. Denne korte leveringstiden er spesielt nyttig for kundetilfredshet og for organisasjoner med filialer eller anlegg, for å sikre at de ikke går tom for reservedeler.

Forebygging av problemer i sen fase

Det er ikke normalt å oppnå perfeksjon i første forsøk på å designe. De største problemene er tiden og pengene som går til spille på grunn av feil som oppstår i de senere fasene av prosjektet. Hvis ideen om sprøytestøping av prototyper brukes i de tidlige utviklingsfasene, er det mulig å unngå en del produksjonsproblemer fordi de vil bli identifisert og løst før de forverres.

Ved å bruke sprøytestøping av prototyper kan produktutviklerne derfor finne en bedre og mer effektiv måte å utvikle produktet på, noe som vil bidra til å bygge bro over gapet mellom konseptet og den faktiske produksjonen av produktet.

Sammenligning av prototypestøping og massestøping

Klassifiseringen av plastsprøytestøping gjøres hovedsakelig med hensyn til antall deler som produseres; dette gjøres mellom produksjon av prototyper og produksjon av deler til sluttbruk. Selv om begge metodene er like når det gjelder teknikkene som brukes til å produsere delen, er begge metodene designet for å være kostnadseffektive, funksjonelle og mekanisk sterke for den spesifikke delen. Hovedforskjellen ligger i hvilken type støpeform som brukes.

Ved prototypstøping bruker man en CNC-maskinert form til å injisere smeltet termoplast og deretter kjøle den ned. Det som gjør denne prosessen unik, er at det brukes aluminiumsformer i stedet for konvensjonelle stålformer. Aluminiumsformer øker ikke bare produksjonshastigheten, men reduserer også produksjonskostnadene, og er derfor egnet for produksjon av deler som er egnet til bruk.

Ulike typer plastmaterialer kan brukes, noe som gir et bredt spekter av alternativer selv om formen er laget av ett materiale. Hovedformålet med prototypstøping er å forkorte produksjonstiden og de totale produksjonskostnadene.

Når skal man velge sprøytestøping av prototyper?

Følgende er noen av faktorene som er med på å avgjøre når man skal bruke prototypstøping. For det første er det effektivt i designfasen og ved testing av materialer, ettersom det gir en realistisk tilnærming til kostnads- og mulighetsanalyser. For det andre gir prototypestøping en utmerket mulighet til å teste funksjonaliteten til deler som skal produseres i stort antall, før man går over til storskalaproduksjon.

Prototypestøping kan også øke FoU-effektiviteten og forkorte tiden til markedet, og det er derfor det er populært blant selskaper som streber etter å komme raskt inn på markedet. En annen faktor som må tas i betraktning er prototypestøping, som er egnet når produksjonen kreves for å være rundt 10 000 enheter, og kostnadene ved støping er relativt høye.

Ved masseproduksjon bruker man derimot støpeformer som er laget av stålmaterialer for langvarig bruk i produksjonen av et stort antall deler. Disse formene kan også brukes til mer intrikate delgeometrier og er designet for å tåle lange produksjonsserier. Kostnadene ved produksjon av masseproduksjonsformer er relativt sett høyere enn for prototypformer på grunn av bruken av høykvalitetsstål og tidkrevende prosesser, men kostnaden per stykk er relativt lav for store mengder. Masseproduksjonsformer tar imidlertid lengre tid å lage og krever mer penger i starten, men de er billigere per stykk og er ideelle for store produksjonskjøringer.

Fordeler med sprøytestøping av plast

Rask sprøytestøping av plastdeler gjennom prototyping har mange fordeler som er svært viktige i produktutviklingen. Denne metoden gjør det ikke bare mulig for ingeniører og designere å bekrefte kvaliteten på delene, men gjør det også mulig for dem å bruke ekte deler til markedstesting før de ferdigstiller designene. I tillegg til designverifisering og strukturell validering bidrar den raske prototypsprøytestøpingen til å optimalisere verktøykonstruksjonene for produksjonskjøringene.

Det viser seg å være mest nyttig for produkter som har høye estetiske standarder og ytelse i de tidlige stadiene av produktets livssyklus. Det er lurt å konsultere MSI Mold for et raskt tilbud på sprøytestøping av prototyper før du investerer i dyre produksjonsverktøy. Her er noen andre viktige fordeler med prototyping av plastdeler før fullskalaproduksjon:

1. Raskere og mer pålitelig produktlansering: Prototyping og markedstesting kan bidra til å løse en rekke problemer som er årsaken til at mange produkter mislykkes, blant annet unøyaktig kostnadsestimering og mangelfull markedsforståelse. Denne tilnærmingen gjør prosessen med å bringe et produkt ut på markedet mindre problematisk og mer effektiv.
2. Forbedret produktfunksjonalitet og utseende: Det er lettere å evaluere ytelsen og utseendet til prototypene i den virkelige verden sammenlignet med å evaluere det samme ut fra tekniske tegninger eller til og med visualiseringer.
3. Strømlinjeformet designprosess: Prototyping er nyttig for å forkorte den totale tiden som brukes på prosjektering og designgjennomgang, siden det gir fysisk bevis på at et produkt er gjennomførbart. Når man har en prototyp av en sprøytestøpt plastdel i hånden, er det nemlig lettere å overbevise interessentene.
4. Kostnadsbesparelser på verktøy: Hurtig prototypsprøytestøping er nyttig for å avdekke eventuelle problemer før de blir innlemmet i produksjonsverktøyet, og dermed minimeres sjansene for å måtte gjøre om verktøyet. Denne tilnærmingen er proaktiv og gir store besparelser i det lange løp sammenlignet med en reaktiv tilnærming.

Bruken av hurtig prototypsprøytestøping for produksjon av plastdeler garanterer ikke bare produktets kvalitet og salgbarhet, men bidrar også til å forbedre produktutviklingsprosessen med hensyn til tid og kostnader.

Materialvalg ved sprøytestøping

Valg av riktig materiale er svært viktig både ved sprøytestøping av prototyper og produksjonssprøytestøping. De har imidlertid lov til å bruke samme plast, forutsatt at de oppfyller noen faktorer. For eksempel er glassfylt nylonmateriale bra for produksjon, men det sliter prototypsprøytestøpeformene raskere fordi det er slipende. Når det gjelder prototyping av et sett med ca. 100 deler, er slitasjen imidlertid ikke like kritisk som når man lager 10 000 deler.

Det er forskjell på det som kalles råplast og teknisk plast når det gjelder materialet som brukes. Råvareplast er billigere enn teknisk plast, men det er ikke sikkert at den har de samme mekaniske egenskapene. Et eksempel, Injeksjonsstøping av PEEK, et teknisk plastmateriale som brukes i medisinsk utstyr, er relativt dyrt og kan være tilgjengelig i lave MOQ-er, spesielt hvis det kjøpes i store mengder.

Hvis du skal lage en prototyp som fungerer som en ekte, kan du bruke et billigere materiale som polyfenylsulfon (PPSU). Det er imidlertid verdt å nevne at PPSU kan være tilstrekkelig, men det er ikke sikkert at det utfordrer formbarheten til delen din i den grad det tiltenkte produksjonsmaterialet er PEEK. Et annet alternativ kan være å bruke metoden for additiv produksjon ved hjelp av 3D-printing av filamenter av materialer som PPSU eller PEEK. Denne metoden kan være nyttig for å redusere verktøykostnadene og gjør det mulig å bruke det foretrukne plastmaterialet.

Materialvalget er derfor en av de viktigste faktorene som avgjør hvor vellykket sprøytestøpeprosessen er for prototyper og produksjon, og hvor mye de ferdige delene koster, samtidig som de oppfyller de mekaniske kravene og støpbarheten.

Sammenligning av egenskapene til prototyp- og produksjonssprøytestøpeformer: Stål vs. aluminium Aluminium

Forskjellen mellom prototype og produksjonssprøytestøpeformer stopper ikke bare ved valg av metall. Begge kan være laget av aluminium eller stål, men de skiller seg ut i en rekke viktige parametere. En av dem er SPI (Society of Plastics Industry) muggklasse, med klasse 105 designet for prototypeproduksjon, som vanligvis ikke overstiger 500 stykker. Dette klassifiseringssystemet definerer standarder for formfinish som er avgjørende for formens ytelse og delkvalitet.

Ved sprøytestøping av prototyper legges det større vekt på kvaliteten på delen enn på verktøyets holdbarhet. Dette er spesielt viktig under FAI for å sjekke om delene har de nødvendige egenskapene eller ikke. Mens produksjonssprøytestøpeformer fokuserer på syklustid og verktøyets levetid, fokuserer prototypstøpeformer på å få best mulig delekvalitet, selv om det betyr at man mister noe syklustidsoptimalisering.

På den annen side fokuserer design og konstruksjon av produksjonssprøytestøpeformer på aspekter som syklustid, delkvalitet og verktøyets levetid (sykluser). Disse formene er konstruert for å brukes i høyvolumproduksjon med deler av høy kvalitet og lite eller ikke noe behov for hyppig utskifting.

Hvilken sprøytestøpeform som skal brukes, prototyp eller produksjon, avhenger av flere faktorer som bruksområde, antall deler som trengs og kvalitet. Hver type form har sine styrker og svakheter, og det er viktig å forstå disse forskjellene når man skal velge en form for sprøytestøping.

Kontakt SIncere Tech for ditt prototyp-prosjekt

Hvis du søker profesjonelle tjenester innen sprøytestøping av prototyper, kan du henvende deg til Sinceretech. De har pålitelige produksjonspartnere over hele verden som fokuserer på sprøytestøping og tilbyr tjenester fra konsept til produksjon. Sinceretech tilbyr mange tjenester, for eksempel 3D-utskrift og sprøytestøping, slik at du kan velge riktig prosess avhengig av utviklingsfasen. Denne integrerte tilnærmingen fører til effektivitet i produksjonsprosessen, siden den kan brukes til å lage komplekse deler, for eksempel prototyper, med høy hastighet.