Formowanie wtryskowe prototypów

Niektórzy uważają, że formowanie wtryskowe tworzyw sztucznych jest przeznaczone wyłącznie do masowej produkcji produktów końcowych; większość ludzi sądzi, że formy stalowe są przeznaczone do masowej produkcji produktów końcowych. Formowanie w produkcji wielkoseryjnej i formy aluminiowe są przeznaczone do formowanie wtryskowe o mniejszej objętości ale kosztowna produkcja. Nadszedł jednak najwyższy czas, aby te założenia zostały zakwestionowane. Tak więc formowanie wtryskowe, które jest zwykle uważane za proces odpowiedni do produkcji wielkoseryjnej, może być również skutecznie stosowane w prototypowaniu i produkcji małoseryjnej.

Owszem, prototypowe formy wtryskowe wiążą się z pewnymi kosztami, ale w obecnym świecie nie są one zbyt wysokie. W przeciwieństwie do przeszłości, gdzie tworzenie form zajmowało miesiące, kompetentny partner produkcyjny może teraz tworzyć formy w ciągu kilku tygodni.

Mówiąc o formowanie wtryskowe prototypówNależy wziąć pod uwagę szerszą perspektywę. Obejmuje to projekt części, rodzaj używanego materiału, koszt narzędzi i czas potrzebny na proces produkcji. Kiedy jesteś w stanie spojrzeć na całość, możesz uniknąć podejmowania decyzji, które są kosztowne i czasochłonne. Dlatego jeśli ktoś poinformował Cię, że formowanie wtryskowe nie nadaje się do prototypowania, najwyższy czas zmienić zdanie.

Odkrywanie prototypów formowania wtryskowego

W ciągu ostatnich kilku lat technologia druku 3D zmieniła znaczenie terminu szybkie prototypowanie i jest obecnie realną opcją dla tradycyjnej produkcji. Wraz z rozwojem technologii druku, spiekania materiału i procesu wykańczania, a także dostępnością większej liczby materiałów do wykorzystania, pojawiły się nowe możliwości. Jednym z głównych osiągnięć jest możliwość wykorzystania druku 3D w opracowywaniu prototypowych narzędzi formowanych wtryskowo do prototypowania i produkcji krótkoseryjnej. Technika ta jest stopniowo wdrażana przez twórców produktów, producentów narzędzi i producentów kontraktowych ze względu na następujące korzyści.

Konwencjonalny prototyp do formowania wtryskowego są powszechnie znane jako bardzo wydajne w produkcji wielkoseryjnej. Formy aluminiowe są w stanie wyprodukować tysiące części, podczas gdy formy stalowe oferują najwyższą wydajność produkcji masowej. Jednak te konwencjonalne procesy są często zbiurokratyzowane i kosztowne, zwłaszcza w przypadku błędów w procesie. Zastosowanie narzędzi drukowanych w 3D w prototypowym formowaniu wtryskowym jest tańsze niż w przypadku przejścia do produkcji na pełną skalę, a także zmniejsza ryzyko konieczności naprawy błędów w oprzyrządowaniu.

Zalety formowania wtryskowego w prototypowaniu

Prototypowe formowanie wtryskowe jest jedną z przydatnych technik, które można zastosować w procesie rozwoju produktu, aby zminimalizować ryzyko masowej produkcji. Oto korzyści, które prawdopodobnie zostaną zrealizowane:

Niedrogie prototypowanie

Wykorzystanie druku 3D w rozwoju prototypy form wtryskowych mogą być bardzo pomocne w obniżeniu kosztów, a także czasu potrzebnego na proces prototypowania. Tradycyjne formy są wykonane z aluminium lub stali; są drogie i nie można ich łatwo zmienić po wykonaniu, co staje się wyzwaniem, jeśli wymagane są zmiany. Jednak formy drukowane w 3D są tańsze i szybsze w dokonywaniu modyfikacji, jak podkreślono w porównaniu kosztów i analizie czasu oprzyrządowania.

Realistyczne testy funkcjonalne

Prototypowe formowanie wtryskowe jest również stosunkowo tanie i umożliwia testowanie produktu z materiałem, z którego będzie wykonany. Formy drukowane w 3D są zwykle plastikowe i mogą być wzmocnione włóknami ceramicznymi; mogą wytrzymać ciśnienie pracy z różnymi tworzywami termoplastycznymi, takimi jak poliwęglan, nylon 66, ABS, POM, Ultem i GF Ultem. Umożliwia to stworzenie ponad dwudziestu prototypów, które są prawie podobne do produktu końcowego do testowania i oceny.

Szybkie cykle sprzężenia zwrotnego

Należy pamiętać, że informacja zwrotna jest istotnym aspektem w rozwoju produktów, dlatego powinna być jak najszybsza. Prototypowe formowanie wtryskowe umożliwia produkcję niewielkich ilości części, które można łatwo dostarczyć beta testerom i działom inżynieryjnym. Ten krótki czas realizacji jest szczególnie przydatny dla zadowolenia klienta oraz dla organizacji posiadających oddziały lub obiekty, aby zapewnić, że nie zabraknie im części zamiennych.

Zapobieganie problemom na późnym etapie

Osiągnięcie perfekcji w pierwszej próbie projektowania nie jest normalne. Największym problemem jest czas i pieniądze zmarnowane na błędy, które pojawiają się w późniejszych fazach projektu. Jeśli idea prototypowego formowania wtryskowego zostanie zastosowana na wczesnych etapach rozwoju, możliwe jest uniknięcie niektórych problemów produkcyjnych, ponieważ zostaną one zidentyfikowane i rozwiązane, zanim się pogorszą.

Dlatego też, dzięki zastosowaniu prototypowego formowania wtryskowego, twórcy produktu są w stanie opracować lepszy i bardziej wydajny sposób rozwoju produktu, który pomoże wypełnić lukę między koncepcją a rzeczywistą produkcją produktu.

Porównanie formowania prototypów i formowania masowego

Klasyfikacja formowania wtryskowego tworzyw sztucznych odbywa się głównie w odniesieniu do liczby produkowanych części; odbywa się to między produkcją prototypów a produkcją części do użytku końcowego. Podczas gdy obie metody są podobne pod względem technik stosowanych do produkcji części, obie metody są zaprojektowane tak, aby były opłacalne, funkcjonalne i wytrzymałe mechanicznie dla konkretnej części. Główna różnica polega na rodzaju zastosowanej formy.

W przypadku formowania prototypów proces ten polega na użyciu obrabianej CNC formy do wtryskiwania stopionego tworzywa termoplastycznego, a następnie jego schładzania. Wyjątkowość tego procesu polega na zastosowaniu form aluminiowych zamiast konwencjonalnych form stalowych. Formy aluminiowe nie tylko zwiększają szybkość produkcji, ale także zmniejszają koszty produkcji, a zatem są odpowiednie do produkcji części, które nadają się do użytku.

Można stosować różne rodzaje materiałów konstrukcyjnych z tworzyw sztucznych, co daje szeroki zakres opcji, nawet jeśli forma jest wykonana z jednego materiału. Głównym celem formowania prototypów jest skrócenie czasu wymaganego do produkcji i całkowitego kosztu produkcji.

Kiedy zdecydować się na formowanie wtryskowe prototypów?

Poniżej przedstawiono niektóre z czynników, które pomagają w określeniu, kiedy należy zastosować prototypowanie. Po pierwsze, jest to skuteczne na etapie projektowania i testowania materiałów, ponieważ zapewnia rzeczywiste podejście do analizy kosztów i możliwości. Po drugie, podczas sprawdzania funkcjonalności części, które mają być produkowane w dużych ilościach, formowanie prototypowe oferuje doskonałą okazję do przetestowania części przed przejściem do produkcji na dużą skalę.

Formowanie prototypów może również zwiększyć wydajność badań i rozwoju oraz skrócić czas wprowadzania produktów na rynek, dlatego jest popularne wśród firm, które starają się szybko wejść na rynek. Innym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę, jest formowanie prototypów, które jest odpowiednie, gdy wymagana produkcja wynosi około 10 000 sztuk, a koszt formowania jest stosunkowo wysoki.

Z drugiej strony, formowanie masowe wiąże się z wykorzystaniem form wykonanych z materiałów stalowych do długotrwałego użytkowania w produkcji dużej liczby części. Formy te są również w stanie pomieścić bardziej skomplikowane geometrie części i są zaprojektowane tak, aby wytrzymać długie serie produkcyjne. Koszty produkcji form do produkcji masowej są stosunkowo wyższe niż w przypadku form prototypowych ze względu na zastosowanie wysokiej jakości stali i czasochłonnych procesów; jednak koszt jednostkowy jest stosunkowo niski w przypadku dużych ilości. Jednak produkcja form do produkcji masowej trwa dłużej i wymaga więcej pieniędzy na początku, ale są one tańsze w przeliczeniu na sztukę i są idealne do dużych serii produkcyjnych.

Zalety formowania wtryskowego tworzyw sztucznych

Szybkie formowanie wtryskowe Prototypowanie części z tworzyw sztucznych ma wiele zalet, które są bardzo ważne w rozwoju produktu. Metoda ta nie tylko pozwala inżynierom i projektantom potwierdzić jakość części, ale także umożliwia im wykorzystanie rzeczywistych części do testów rynkowych przed sfinalizowaniem projektów. Oprócz weryfikacji projektu i walidacji strukturalnej, szybkie formowanie wtryskowe prototypów pomaga w optymalizacji projektów narzędzi dla serii produkcyjnych.

Jest to najbardziej przydatne w przypadku produktów o wysokich standardach estetycznych i wydajności na wczesnych etapach cyklu życia produktu. Rozsądnie jest skonsultować się z MSI Mold w celu uzyskania wyceny szybkiego prototypowania wtryskowego przed zainwestowaniem w drogie oprzyrządowanie produkcyjne. Oto kilka innych istotnych korzyści płynących z prototypowania części z tworzyw sztucznych przed rozpoczęciem produkcji na pełną skalę:

1. Przyspieszone i niezawodne wprowadzanie produktów na rynek: Prototypowanie i testy rynkowe mogą pomóc w przezwyciężeniu szeregu problemów, które są przyczyną wielu niepowodzeń produktów, w tym niedokładnego oszacowania kosztów i nieodpowiedniego zrozumienia rynku. Takie podejście sprawia, że proces wprowadzania produktu na rynek jest mniej problematyczny i bardziej efektywny.
2. Ulepszona funkcjonalność i wygląd produktu: Łatwiej jest ocenić wydajność i wygląd prototypowych próbek w świecie rzeczywistym w porównaniu do oceny tego samego na podstawie rysunków technicznych lub nawet wizualizacji.
3. Usprawniony proces projektowania: Prototypowanie jest przydatne w skracaniu całkowitego czasu spędzonego na przeglądzie inżynieryjnym i projektowym, ponieważ oferuje fizyczny dowód wykonalności produktu. Dzieje się tak, ponieważ mając w ręku prototyp części do formowania wtryskowego tworzyw sztucznych, łatwiej jest przekonać interesariuszy.
4. Oszczędność kosztów narzędzi: Szybkie formowanie wtryskowe prototypów jest przydatne w ujawnianiu wszelkich problemów, które mogą wystąpić, zanim zostaną one włączone do oprzyrządowania produkcyjnego, minimalizując w ten sposób ryzyko konieczności ponownego wykonania oprzyrządowania. Takie podejście jest proaktywne i na dłuższą metę przynosi wiele oszczędności w porównaniu z podejściem reaktywnym.

W związku z tym zastosowanie szybkiego formowania wtryskowego prototypów do produkcji części z tworzyw sztucznych nie tylko gwarantuje jakość produktu i jego zbywalność, ale także pomaga w usprawnieniu procesu rozwoju produktu pod względem czasu i kosztów.

Rozważania dotyczące wyboru materiałów w formowaniu wtryskowym

Wybór odpowiedniego materiału jest bardzo ważny zarówno w przypadku prototypowego formowania wtryskowego, jak i produkcyjnego formowania wtryskowego. Dopuszcza się jednak stosowanie tych samych tworzyw sztucznych, pod warunkiem, że spełniają one pewne czynniki. Na przykład materiał nylonowy wypełniony włóknem szklanym jest dobry do produkcji, ale szybciej zużywa prototypowe formy wtryskowe, ponieważ jest ścierny. Jeśli jednak chodzi o prototypowanie zestawu około 100 części, zużycie nie jest tak krytyczne, jak w przypadku produkcji 10 000 części.

Istnieje różnica między tak zwanymi tworzywami towarowymi a tworzywami konstrukcyjnymi pod względem zastosowanego materiału. Towarowe tworzywa sztuczne są tańsze niż tworzywa konstrukcyjne, ale mogą nie mieć takich samych właściwości mechanicznych. Na przykład, Formowanie wtryskowe PEEK, tworzywo konstrukcyjne stosowane w urządzeniach medycznych, jest stosunkowo drogie i może być dostępne w niskich MOQ, zwłaszcza jeśli jest kupowane w dużych ilościach.

Jeśli zamierzasz stworzyć prototyp, który będzie działał jak prawdziwy, możesz użyć tańszego materiału, takiego jak polifenylosulfon (PPSU). Warto jednak wspomnieć, że PPSU może być wystarczająca, ale może nie podważyć formowalności części w takim stopniu, w jakim zamierzonym materiałem produkcyjnym jest PEEK. Inną opcją może być zastosowanie metody wytwarzania przyrostowego za pomocą filamentów do druku 3D z materiałów takich jak PPSU lub PEEK. Metoda ta może być przydatna w obniżaniu kosztów oprzyrządowania i umożliwia wykorzystanie preferowanego tworzywa sztucznego.

Dobór materiału jest zatem jednym z najważniejszych czynników decydujących o powodzeniu procesu formowania wtryskowego prototypów i produkcji oraz o koszcie końcowych części przy jednoczesnym spełnieniu ich wymagań mechanicznych i możliwości formowania.

Porównanie cech prototypowych i produkcyjnych form wtryskowych: Stal vs. Aluminium

Różnica między prototypowymi a produkcyjnymi formami wtryskowymi nie kończy się jedynie na wyborze metalu. Obie mogą być wykonane z aluminium lub stali, ale różnią się szeregiem istotnych parametrów. Jednym z nich jest klasa form SPI (Society of Plastics Industry), przy czym klasa 105 przeznaczona jest do produkcji prototypowej, która zwykle nie przekracza 500 sztuk. Ten system klasyfikacji definiuje standardy wykończenia formy, które mają zasadnicze znaczenie dla wydajności formy i jakości części.

W prototypowym formowaniu wtryskowym nacisk kładzie się na jakość części, a nie na trwałość narzędzia. Jest to szczególnie ważne podczas FAI, aby sprawdzić, czy części mają wymagane właściwości, czy nie. Podczas gdy produkcyjne formy wtryskowe koncentrują się na czasie cyklu i żywotności narzędzi, formy prototypowe koncentrują się na uzyskaniu najlepszej jakości części, nawet jeśli oznacza to utratę optymalizacji czasu cyklu.

Z drugiej strony, projekt i konstrukcja produkcyjnych form wtryskowych koncentruje się na takich aspektach, jak czas cyklu, jakość części i żywotność (cykle) narzędzi. Formy te są przeznaczone do stosowania w produkcji wielkoseryjnej z wysokiej jakości częściami i niewielką lub żadną potrzebą częstej wymiany.

Decyzja o wyborze formy wtryskowej, prototypowej lub produkcyjnej, zależy od kilku czynników, takich jak zastosowanie, ilość potrzebnych części i jakość. Każdy rodzaj formy ma swoje mocne i słabe strony i ważne jest, aby zrozumieć te różnice przy wyborze formy do formowania wtryskowego.

Skontaktuj się z SIncere Tech w sprawie projektu prototypu

Jeśli szukasz profesjonalnych usług w zakresie formowania wtryskowego prototypów, możesz zwrócić się do Sinceretech. Sinceretech posiada niezawodnych partnerów produkcyjnych na całym świecie, którzy koncentrują się na formowaniu wtryskowym i świadczą usługi od koncepcji do produkcji. Sinceretech oferuje wiele usług, takich jak Drukowanie 3D i formowania wtryskowego, dzięki czemu można wybrać odpowiedni proces w zależności od fazy rozwoju. To zintegrowane podejście prowadzi do wydajności procesu produkcyjnego, ponieważ może być wykorzystywane do tworzenia złożonych części, na przykład prototypów, z dużą szybkością.