Formsprutning av prototyper

Vissa tror att formsprutning av plast bara är för massproduktion av slutprodukter; de flesta tror att stålformar är för gjutning för högvolymproduktion och aluminiumformar är till för formsprutning av lägre volymer men dyr produktion. Det är dock hög tid att dessa antaganden utmanas. Formsprutning, som vanligtvis betraktas som en process som lämpar sig för högvolymsproduktion, kan således användas effektivt även för prototyper och lågvolymsproduktion.

Ja, prototypinsprutningsformar har vissa kostnader, men dessa är inte särskilt höga i den nuvarande världen. Till skillnad från tidigare, där formtillverkning sades ta månader, kan en kompetent tillverkningspartner nu skapa formar på några veckor.

När vi talar om formsprutning av prototypermåste man ta hänsyn till helheten. Det handlar om detaljens utformning, vilken typ av material som ska användas, kostnaden för verktygen och hur lång tid produktionsprocessen tar. När man kan se till helheten kan man undvika att fatta beslut som är kostsamma och tidskrävande. Om någon har sagt till dig att formsprutning inte är lämpligt för prototypframtagning är det därför hög tid att du ändrar dig.

Utforska formsprutning av prototyper

Under de senaste åren har tekniken för 3D-utskrifter förändrat innebörden av begreppet snabb prototypframtagning och är nu ett genomförbart alternativ till traditionell tillverkning. I och med utvecklingen av trycktekniken, sintringen av material och efterbehandlingsprocessen samt tillgången till fler material att använda har nya möjligheter skapats. En av de viktigaste nyheterna är möjligheten att använda 3D-printing för att utveckla formsprutade prototypverktyg för prototyper och produktion i korta serier. Denna teknik införs gradvis av produktutvecklare, verktygstillverkare och kontraktstillverkare på grund av följande fördelar.

Konventionell Prototyp för formsprutning är allmänt känt för att vara mycket effektivt i högvolymproduktionskörningar. Aluminiumformar kan tillverka tusentals delar, medan stålformar erbjuder den högsta massproduktionskapaciteten. Dessa konventionella processer är dock ofta byråkratiska och dyra, särskilt när det uppstår misstag i processen. Att använda 3D-utskrivna verktyg vid formsprutning av prototyper är billigare än när man måste gå över till fullskalig produktion, och det minskar också risken för att behöva åtgärda misstag i verktygen.

Fördelar med formsprutning vid prototyptillverkning

Formsprutning av prototyper är en av de användbara teknikerna som kan användas i produktutvecklingsprocessen för att minimera risken för massproduktion. Här är de fördelar som sannolikt kommer att realiseras:

Prisvärd prototyptillverkning

Användningen av 3D-printing i utvecklingen av prototyper av formsprutningsverktyg kan vara till stor hjälp för att sänka kostnaden och den tid som krävs för prototypprocessen. Traditionella formar tillverkas av aluminium eller stål; de är dyra och kan inte enkelt ändras när de väl är gjorda, vilket blir en utmaning om ändringar krävs. Men 3D-utskrivna formar är billigare och snabbare att göra ändringar i, vilket framgår av kostnadsjämförelsen och tidsanalysen av verktyg.

Realistisk funktionstestning

Formsprutning av prototyper är också relativt billigt och gör det möjligt att testa en produkt med det material den ska tillverkas av. 3D-utskrivna formar är vanligtvis plast och kan förstärkas med keramiska fibrer; de kan hantera trycket att arbeta med olika termoplaster som polykarbonat, nylon 66, ABS, POM, Ultem och GF Ultem. Detta gör det möjligt att ta fram mer än tjugo prototyper som är nästan identiska med slutprodukten för testning och utvärdering.

Snabba återkopplingscykler

Det är viktigt att notera att feedback är en väsentlig aspekt i produktutvecklingen och därför bör den vara så snabb som möjligt. Formsprutning av prototyper möjliggör produktion av små mängder delar som enkelt kan tillhandahållas till betatestare och ingenjörsavdelningar. Denna korta ledtid är särskilt användbar för kundnöjdhet och för organisationer med filialer eller anläggningar, för att säkerställa att de inte får slut på reservdelar.

Förebyggande av problem i sent skede

Det är inte normalt att uppnå perfektion i det första försöket att utforma. De största problemen är den tid och de pengar som slösas bort på de fel som uppstår i de senare faserna av projektet. Om idén med formsprutning av prototyper tillämpas i de tidiga utvecklingsstadierna är det möjligt att undvika vissa produktionsproblem eftersom de kommer att identifieras och åtgärdas innan de förvärras.

Genom att tillämpa formsprutning av prototyper kan produktutvecklarna därför komma på ett bättre och effektivare sätt att utveckla produkten, vilket kommer att bidra till att överbrygga klyftan mellan konceptet och den faktiska produktionen av produkten.

Jämförelse mellan prototypgjutning och massgjutning

Klassificeringen av formsprutning av plast görs huvudsakligen med avseende på antalet delar som tillverkas; detta görs mellan produktion av prototyper och produktion av slutanvändningsdelar. Även om båda metoderna liknar de tekniker som används för att producera delen, är båda metoderna utformade för att vara kostnadseffektiva, funktionella och mekaniskt starka för den specifika delen. Den största skillnaden ligger i vilken typ av form som används.

Vid prototypgjutning innebär processen att man använder en CNC-bearbetad form för att injicera smält termoplast och sedan kyla den. Det som gör denna process unik är att aluminiumformar används istället för konventionella stålformar. Aluminiumformar ökar inte bara tillverkningshastigheten utan minskar också tillverkningskostnaden och är därför lämpliga för tillverkning av delar som är lämpliga för användning.

Olika typer av plasttekniska material kan användas, vilket ger ett brett utbud av alternativ även om formen är tillverkad av ett material. Huvudsyftet med prototypgjutning är att förkorta den tid som krävs för tillverkning och den totala tillverkningskostnaden.

När ska man välja formsprutning av prototyper?

Följande är några av de faktorer som hjälper till att avgöra när man ska använda prototypgjutning. För det första är det effektivt under designfasen och när man testar materialen eftersom det ger en verklig metod för kostnads- och möjlighetsanalys. För det andra, när man kontrollerar funktionaliteten hos delar som ska tillverkas i stort antal, erbjuder prototypgjutning ett utmärkt tillfälle att testa delarna innan de går till storskalig produktion.

Prototypgjutning kan också öka FoU-effektiviteten och förkorta tiden till marknaden, varför det är populärt bland företag som strävar efter att komma in på marknaden snabbt. En annan faktor som måste beaktas är prototypgjutning, som är lämplig när produktionen krävs för att vara cirka 10.000 enheter och kostnaden för gjutning är relativt hög.

Å andra sidan innebär massproduktionsgjutning användning av formar som är tillverkade av stålmaterial för långvarig användning vid tillverkning av ett stort antal delar. Dessa formar kan också rymma mer komplicerade detaljgeometrier och är utformade för att klara långa produktionskörningar. Kostnaderna för att tillverka massproduktionsformar är relativt sett högre än för prototypformar på grund av användningen av högkvalitativt stål och tidskrävande processer, men kostnaden per styck är relativt låg för stora kvantiteter. Massproduktionsformar tar dock längre tid att tillverka och kräver mer pengar i början, men de är billigare per styck och är idealiska för stora produktionskörningar.

Fördelar med plastinjektionsgjutning

Snabb formsprutning av plastdelar genom prototyptillverkning har många fördelar som är mycket viktiga vid produktutveckling. Denna metod gör det inte bara möjligt för ingenjörer och designers att bekräfta delarnas kvalitet utan gör det också möjligt för dem att använda riktiga delar för marknadstestning innan de slutför designen. Bortsett från designverifiering och strukturell validering hjälper den snabba prototypformsprutningen till att optimera verktygsdesignerna för produktionskörningarna.

Det visar sig vara mest användbart för produkter som har höga estetiska standarder och prestanda under de tidiga stadierna av produktens livscykel. Det är klokt att konsultera MSI Mold för en snabb offert för formsprutning av prototyper innan du investerar i dyra produktionsverktyg. Här är några andra viktiga fördelar med prototypning av plastdelar före fullskalig tillverkning:

1. Snabbare och mer tillförlitlig produktlansering: Prototypframtagning och marknadstestning kan bidra till att lösa ett antal problem som är grundorsaken till att många produkter misslyckas, bland annat felaktig kostnadsberäkning och otillräcklig förståelse för marknaden. Detta tillvägagångssätt gör processen med att föra ut en produkt på marknaden mindre problematisk och mer effektiv.
2. Förbättrad produktfunktionalitet och utseende: Det är lättare att utvärdera prestanda och utseende hos prototypproverna i verkligheten jämfört med att utvärdera samma sak utifrån konstruktionsritningar eller till och med visualiseringar.
3. Strömlinjeformad designprocess: Prototyping är användbart för att förkorta den totala tiden som spenderas på teknik- och designgranskning eftersom det ger fysiskt bevis på en produkts genomförbarhet. Detta beror på att när man har en prototyp plastinsprutningsgjutningsdel i handen är det lättare att övertyga intressenterna.
4. Kostnadsbesparingar på verktyg: Snabb prototypformsprutning är användbar för att avslöja eventuella problem som kan finnas innan de införlivas i produktionsverktyget och därmed minimera risken för att behöva göra om verktyget. Detta tillvägagångssätt är proaktivt och resulterar i stora besparingar på lång sikt jämfört med det reaktiva tillvägagångssättet.

Användningen av snabb prototypformsprutning för tillverkning av plastdetaljer garanterar inte bara produktens kvalitet och säljbarhet utan bidrar också till att förbättra produktutvecklingsprocessen med avseende på tid och kostnad.

Överväganden om materialval vid formsprutning

Att välja rätt material är mycket viktigt både vid formsprutning av prototyper och vid formsprutning i produktion. De får dock använda samma plaster förutsatt att de uppfyller vissa faktorer. Till exempel är glasfyllt nylonmaterial bra för produktion, men det sliter ut prototypformsprutorna snabbare eftersom det är slipande. När det gäller prototyptillverkning av en uppsättning med cirka 100 delar är slitaget dock inte lika kritiskt som vid tillverkning av 10 000 delar.

Det finns en skillnad mellan så kallade commodity-plaster och engineering-plaster när det gäller det material som används. Råvaruplaster är billigare än konstruktionsplaster, men de har kanske inte samma mekaniska egenskaper. Ett exempel, Injektionsgjutning av PEEK, ett tekniskt plastmaterial som används i medicintekniska produkter, är relativt dyrt och kan finnas tillgängligt i låga MOQ, särskilt om det köps i stora kvantiteter.

Om du ska göra en prototyp som fungerar som en riktig prototyp kan du använda ett billigare material som t.ex. polyfenylsulfon (PPSU). Det är dock värt att nämna att PPSU kan vara tillräckligt, men det kanske inte utmanar formbarheten hos din del i den utsträckning som det avsedda produktionsmaterialet är PEEK. Ett annat alternativ kan vara att tillämpa metoden för additiv tillverkning med hjälp av 3D-utskrift av filament av material som PPSU eller PEEK. Denna metod kan vara användbar för att sänka verktygskostnaderna och möjliggör användning av det föredragna plastmaterialet.

Materialvalet är därför en av de viktigaste faktorerna som avgör hur framgångsrika formsprutningsprocesserna för prototyper och produktion blir och hur mycket de slutliga delarna kostar samtidigt som de uppfyller de mekaniska kraven och formbarheten.

Jämförelse av egenskaperna hos prototyp- och produktionsinjektionsformar: Stål mot aluminium Aluminium

Skillnaden mellan prototyp- och produktionsinsprutningsformar stannar inte bara vid valet av metall. Båda kan tillverkas av aluminium eller stål, men de skiljer sig åt i ett antal betydande parametrar. En av dem är SPI (Society of Plastics Industry) mögelklass, med klass 105 utformad för prototypproduktion, som vanligtvis inte överstiger 500 stycken. Detta klassificeringssystem definierar standarder för mögelfinish som är avgörande för mögelprestanda och delkvalitet.

Vid formsprutning av prototyper läggs tonvikten på detaljens kvalitet snarare än verktygets hållbarhet. Detta är särskilt viktigt under FAI för att kontrollera om delarna har de egenskaper som krävs eller inte. Medan produktionsformsprutorna fokuserar på cykeltid och verktygens livslängd, fokuserar prototypformsprutorna på att få bästa möjliga kvalitet på detaljerna, även om det innebär att man förlorar lite cykeltidsoptimering.

När det gäller design och konstruktion av formsprutningsverktyg för produktion ligger fokus däremot på aspekter som cykeltid, detaljkvalitet och verktygens livslängd (cykler). Dessa formar är konstruerade för att användas i högvolymsproduktion med högkvalitativa delar och litet eller inget behov av frekventa byten.

Beslutet om vilken formsprutningsform som ska användas, prototyp eller produktion, beror på flera faktorer som applikation, antal delar som behövs och kvalitet. Varje typ av form har sina styrkor och svagheter, och det är viktigt att förstå dessa skillnader när man väljer en form för formsprutning.

Kontakta SIncere Tech för ditt prototypprojekt

Om du söker professionella tjänster inom formsprutning av prototyper kan du vända dig till Sinceretech. De har pålitliga tillverkningspartners över hela världen som fokuserar på formsprutning och tillhandahåller tjänster från koncept till produktion. Sinceretech erbjuder många tjänster, till exempel 3D-utskrifter och formsprutning, så att du kan välja lämplig process beroende på utvecklingsfasen. Detta integrerade tillvägagångssätt leder till effektivitet i produktionsprocessen eftersom det kan användas för att skapa komplexa delar, t.ex. prototyper, med hög hastighet.