Как изготовить пластиковую деталь

Как в домашних условиях можно отлить любые пластиковые детали

Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.

Что понадобится : силиконом «ЭЛАСТОЛЮКС-М», разделитель на основе керосина (или вазелина), гнет для формы, «УНИКАСТ 9», затвердитель, пластиковый стакан, весы.

Сначала делается многоразовая силиконовая форма. Для этого берется деталь, которую нужно повторить или мастер-модель распечатанная на 3D принтере. В роли литников можно использовать обычные зубочистки. Для создания формы используется силикон – материал высокой эластичности и достаточно прочности. Для того, чтобы получить толщину изделия в 10-15 мм лучше всего использовать двухкомпонентный силикон «ЭЛАСТОФОРМ» (или подобный ему). Когда форма будет готова, можно начинать процесс литья.

Итак, силиконовая форма ставится на подложку. Если использовать форму планируем больше одного раза, то ее следует в обязательном порядке смазать разделителем. Сверху форма придавливается при помощи гнета (груза), вес которого должен быть около 1 кг. Для того, чтобы заливка была ровной и аккуратной настоятельно рекомендуется создать воронку из бумаги. На этом форма готова.

В качестве самого дешевого материала заливки можно использовать полиуретан «УНИКАСТ 9» и затвердитель, которые используются в пропорции 1 к 0.6. В основу можно добавить любой краситель по своему усмотрению. На 1кг полиуретана добавляем 90-100 капель краски. При перемешивании ингредиентов стаканчик начнет нагреваться. Это означает, что процесс полимеризации запущен и смесь готова к заливке. Заливать в форму состав нужно без перерыва.

Важно : для действительно качественного смешивания материалов следует использовать прецизионные весы и пластиковый стаканчик.

Первичное затвердевание займет до 2 минут. Полное затвердевание – 10-15 минут. Тем не менее, лучше дать форме «настояться» полчаса. После этого можно приступать к извлечению деталей из формы. Делаем все аккуратно и не спеша.

12 методов изготовления изделий из пластика и примеры их использования [Часть 1]

Производство пластмасс необходимо для большинства отраслей промышленности. От полистироловой упаковки для пищевых продуктов до промышленных компонентов, изготовленных из полиэфирэфиркетона инженерного класса, производство пластмасс вносит огромный вклад в жизнь, какой мы ее знаем. Без возможности изготовления пластмассовых изделий нам пришлось бы разрабатывать принципиально новые системы производства.

Однако производство пластмасс включает в себя множество различных методов. Литье под давлением, экструзия пластика и 3D-печать FDM — все это методы изготовления пластмасс, и кроме них существует множество других. Эти различные методы изготовления подходят для разных пластиковых деталей, и выбор между ними не всегда прост. Бюджет, дизайн детали и материал — вот лишь некоторые из факторов, которые влияют на выбор метода изготовления пластмасс.

В этой первой части данной статьи мы рассмотрим 6 различных методов изготовления пластмасс, раскроем их основные процессы и то, почему они эффективны. Для каждого метода изготовления пластмасс мы приведем несколько примеров того, как его можно использовать для изготовления деталей конечного применения.

1. Литье под давлением

Литье под давлением является наиболее распространенным процессом изготовления пластмасс. Данный метода подходит для обработки термопластичных и термореактивных полимеров.

Этот метод быстрого изготовления пластмасс заключается в нагревании пластиковых гранул до расплавления, затем расплавленный пластик заливается в металлическую форму с помощью возвратно-поступательного шнека. Расплавленный материал остывает, затвердевает и принимает форму полости формы. Затем твердая деталь извлекается из формы.

Литье под давлением подходит для огромного разнообразия материалов и деталей. Детали должны иметь тонкие и ровные стенки, но в остальном могут иметь различные формы и размеры.

Примеры литья под давлением: одноразовые подносы для еды, приборные панели автомобилей, детали LEGO.

2. Выдувное формование

Выдувное формование — это процесс литья пластмасс, который используется реже, чем литье под давлением. Он имеет три разновидности: экструзионно-выдувное формование, выдувное формование под давлением и выдувное формование с растяжением.

Этот процесс изготовления пластмасс работает с использованием пресс-формы и расплавленной термопластичной трубки, называемой заготовкой (вместо полностью расплавленных гранул). Сжатый воздух поступает в заготовку, заставляя пластик расширяться и соприкасаться с внутренними стенками формы, в конечном итоге принимая вид полости формы.

Выдувное формование подходит для полых пластиковых деталей, таких как пластиковые бутылки для воды, с наиболее распространенным материалом HDPE.

Примеры выдувных деталей: бутылки, бочки, топливные баки.

Популярное оборудование для переработки пластмасc:

Ножей на роторе 2 шт. Размер загрузочного окна 280 х 280. Ножей на станине 2 шт. Производительность до 50 кг/час

Как изготовить пластиковую деталь

Литье изделий из пластмассы под давлением является одним из наиболее распространенных и эффективных процессов производства пластиковых изделий. Он заключается в производстве изделий путем впрыскивания расплавленной пластмассы в специальную форму (формообразующую полость) под давлением и последующего ее охлаждения и застывания. Этот метод позволяет создавать сложные и многофункциональные детали с высокой точностью, повторяемостью геометрии изделий и быстротой, что делает его идеальным для массового производства.

Технология литья под давлением

Технология литья пластмассы под давлением является одним из наиболее распространенных способов производства пластмассовых изделий. Этот процесс включает в себя следующие этапы:

1. Подготовка материала. Сырье для изготовления пластмассовых изделий представляет собой гранулы или порошок, который предварительно смешивается с необходимыми добавками, такими как красители, стабилизаторы, наполнители и другие.
2. Подготовка формы. Этап заключается в разработке и производстве пресс-формы, которая будет использоваться для создания изделия нужной формы и размера. Пресс-форма для литья может быть изготовлена из различных материалов, таких как сталь, алюминий или специальные сплавы.
3. Процесс литья. Пластмассовый материал при помощи экструдера или шнекового вальца подогревается до нужной температуры и загружается в пресс-форму под давлением. Затем горячая пластмасса заполняет полость пресс-формы и затвердевает, образуя изделие нужной формы и размера. Время, необходимое для затвердевания материала, зависит от толщины изделия и используемого сырья.
4. Охлаждение и выемка изделия. Когда пластмассовое изделие затвердевает, оно должно быть охлаждено для предотвращения деформации. Охлаждение может осуществляться с помощью охлаждающих каналов в пресс-форме или воздушного охлаждения. Затем изделие выпускается из формы при помощи выколотки или специальных устройств.
5. Последующая обработка и контроль качества. Готовое изделие может подвергаться дополнительной обработке, такой как обрезка, сверление, окраска или покрытие. В конце процесса они проходят контроль качества на соответствие заданным параметрам, а также на отсутствие дефектов.
6. Упаковка и отправка. Изделия упаковывают для последующей отправки заказчику или хранения на складе.

Метод литья под давлением включает в себя сложный технический процесс впрыскивания расплавленного пластика в подготовленную литейную форму. Затем жидкая смесь равномерно заполняет объем и кристаллизуется, обретая необходимую форму. Благодаря этому методу можно достигнуть высокого качества в изделиях из самых разных сфер. Для осуществления технологии используется сложное и дорогостоящее оборудование, которое обеспечивает высокую производительность.

При использовании такого подхода изготавливается почти половина полимерных деталей. В качестве материалов для процесса используются гранулы термопластов и термореактивные порошки, которые придают готовому продукту необходимые физические и эксплуатационные характеристики. Термопластичные составляющие сохраняют свои параметры при повторной переработке, в то время как термореактивные компоненты претерпевают необратимые химические реакции и образуют нерастапливаемый материал.

Преимущества и недостатки литья пластмассы под давлением

К основным достоинствам литья под давлением можно отнести:

1. Быстрота процесса. Литье под давлением — это быстрый процесс, который позволяет получать изделия за короткий промежуток времени, что обеспечивает высокую производительность и снижает затраты на производство.
2. Высокое качество изделий. Благодаря высокому давлению пластмасса плотно заполняет все полости формы, что позволяет получать изделия без воздушных пузырей и с минимальным количеством дефектов.
3. Сложность формы. Литье пластмасс под давлением позволяет получать изделия сложной формы и с тонкими стенками, что расширяет возможности проектирования и создания изделий различных форм.
4. Возможность вкладывания арматуры. В процессе литья можно вкладывать металлическую арматуру или другие элементы, что позволяет получать еще более прочные изделия.
5. Экономия материалов. Литье пластмассы под давлением позволяет минимизировать количество отходов и потерь материала, так как более точно контролируется количество загружаемой пластмассы.

К недостаткам относятся:

1. Стоимость оборудования. Оно является дорогостоящим, что может быть существенным недостатком для небольших предприятий или при ограниченных финансовых возможностях.
2. Ограниченный выбор материалов. Не все виды пластмасс можно обработать методом литья под давлением, что ограничивает выбор материалов для изготовления изделий.
3. Влияние на окружающую среду. Процесс оказывает негативное воздействие на окружающую среду – возможно выделение отходов, токсичных для окружающей среды и людей.

В некоторых случаях может потребоваться дополнительная обработка изделия после процесса литья. Обрезка, шлифовка или полировка могут повлиять на общую производительность и повысить стоимость. Но, несмотря на перечисленные недостатки, изготовление пластмассовых изделий путем литья под высоким давлением остается самой востребованной методикой.

Область применения пластмассовых изделий, полученных литьем под давлением

Метод получил широкое применение в различных отраслях промышленности и для изготовления бытовых товаров благодаря своим преимуществам. Актуальными сферами являются машиностроение, электроника, строительство, товары массового потребления.

Методика литья пластмасс под давлением активно используется в автомобильной промышленности для производства деталей интерьера (панели, покрышки руля, кнопки), экстерьера (бамперы, облицовка, чернобыльные элементы) и других компонентов автомобиля (решетка радиатора, головные блоки, колпачки колес), а также для изготовления электрических соединителей и компонентов двигателя. В автомобилях также есть электронные компоненты, производящиеся методом литья под давлением. В электронике так производятся корпусы оборудования, панели, кнопки, соединительные элементы, разъемы и другие детали.

Литье под давлением используется в медицинской промышленности для изготовления одноразовых стерильных изделий (шприцев, пробирок, вакуумных пробок), медицинского оборудования (корпусов аппаратуры, креплений), а также имплантов и протезов.

В строительстве изделия, полученные литьем, применяется для производства труб, фитингов, профилей, оконных и дверных комплектующих, а также электроустановочного оборудования, такого как коробки, кабельные каналы и т.д.

При производстве товаров для дома и массового потребления пластик используется для деталей мебели, бытовых товаров (емкостей, посуды, вешалок, крючков), игрушек, упаковочных материалов и других изделий. Литье пластмасс под давлением позволяет создавать корпуса и механизмы для оргтехники, такой как компьютеры, принтеры, копировальные аппараты, а также корпуса и элементы для письменных инструментов (ручки, маркеры, карандаши).

Можно производить такие детали, как корпуса велосипедных рам, элементы для скейтбордов и роликовых коньков, защитные аксессуары, ракетки для настольного тенниса и многое другое.

Таким образом, методика литья пластмассы позволяет решать широкий спектр задач, связанных с производством различных изделий в самых разных сферах жизнедеятельности и отраслях промышленности. Процесс постоянно совершенствуется, что позволяет снижать стоимость изготовления и повышать качество получаемых изделий.

Основные виды литья

Для применения технологии изготовления изделий из плавленых полимеров используются термопласт-автоматы (ТПА), которые являются специализированными литейными установками с уникальным расположением инжекционных элементов. Впрыскивание жидкого полимера может быть осуществлено вертикально вниз или в горизонтальной плоскости. ТПА классифицируются на основе используемого материала, обеспечивая однокомпонентное или многокомпонентное формование пластмасс под давлением с различными методами.

Инжекционное литье

Инжекционное литье является самым распространенным типом литья с использованием высокого давления. В этом методе расплавленный пластик вводится в форму под высоким давлением, что позволяет заполнить все полости и углы формы, обеспечивая высокую прочность и детализацию изделий. Этот метод обработки нашел свое применение во множестве отраслей промышленности, таких как автомобильная, медицинская, электроника и другие.

Процесс инжекционного литья с использованием высокого давления обычно состоит из следующих этапов:

• Подготовка сырья. Пластмассовые гранулы, так называемый полимерный материал, сначала высушивают, чтобы удалить избыточную влагу. Сырье затем загружается в заднюю часть машины для литья под давлением.
• Пластикация. Гранулы пластика перемещаются от задней части машины вперед с помощью винта-экструдера и попадают в зону пластикации. В этой зоне они нагреваются до температуры, при которой пластик становится легко текучим. Винт вращается и перемешивает пластмассу для обеспечения равномерного нагрева и адекватного смешивания.
• Инжектирование. Пластичная масса нагревается до нужной температуры и накапливается перед шприцом машины. Затем винт передвигается вперед, выдавливая расплавленный пластик через сопло в форму, содержащую полость необходимой формы продукта.
• Охлаждение. Расплавленный пластик охлаждается и затвердевает в форме. Продолжительность охлаждения зависит от толщины и размера продукта, а также от материала. За время охлаждения винт машины начинает забирать новую порцию материала для следующего цикла литья.
• Извлечение изделия. После охлаждения и затвердевания пластикового изделия в форме, делаемые две половинки формы открываются. Готовая деталь выталкивается из формы, используя специальные выталкиватели или вакуумные присоски. Затем продукт удаляется, и форма закрывается для следующего цикла литья.
• Завершающая обработка. Готовые изделия проверяются на качество и наличие дефектов. При необходимости, удаляются ворсинки или сварные раструбы. В некоторых случаях, изделия могут быть окрашены или иначе обработаны для повышения функциональности или внешнего вида.

Инжекционное литье пластмасс под давлением предлагает ряд преимуществ по сравнению с другими методами обработки пластика, такими как эффективное использование материала, высокая скорость производства и возможность производить сложные детали с высоким уровнем точности.

Преимущества инжекционного литья пластмассы:

• высокая скорость процесса;
• возможность изготовления сложных изделий;
• экономичность при массовом производстве.

Недостатки – это высокие затраты на оборудование и ограниченность использования некоторых видов пластика.

Компрессионное литье

Компрессионное литье под давлением применяется для производства термофиксируемых изделий из пластмассы. В этом процессе порошкообразный материал помещается в форму, которая затем закрывается и подвергается высокому давлению и температуре. Под действием тепла и давления пластмасса полимеризуется, принимая нужную форму. Компрессионное литье под давлением широко используется для изготовления деталей автомобилей, мелкой бытовой техники, игрушек, контейнеров и многочисленных других промышленных и потребительских товаров.

Преимущества компрессионного литья:

• недорогой и простой процесс;
• высокая повторяемость и стабильность геометрических параметров изделий;
• относительно низкая стоимость оборудования;
• возможность использовать широкий спектр пластиков.

По сравнению с инжекционным литьем метод имеет более низкую скорость процесса. Также есть ограниченность характера изделий.

Трансферное литье

Трансферное литье представляет собой разновидность компрессионного литья, но с использованием трансферной головки, которая перемещает пластмассу из контейнера в полости формы. Это метод формовки пластмассовых изделий, при котором полимерное материал подается в закрытую форму через систему каналов и затвердевает под действием высокого давления и температуры.

• Подготовка материала: термореактивные пластмассы или каучуковые смеси подготавливаются для дальнейшего использования. В некоторых случаях материалы подвергаются предварительной обработке – например, окрашиванию.
• Обработка материала: под воздействие температуры и давления пластмасса размягчается и представляет собой жидкую или вязкую массу.
• Заполнение формы: под давлением, создаваемым трансферной прессом, материал принудительно вводится в специальные клапаны распределительной системы. Затем материал попадает в форму через жилы, и процесс начинает твердеть.
• Полимеризация: пластмасса входит в контакт с горячими поверхностями формы, что приводит к полимеризации или вулканизации материала.
• Вынимание изделия: после полного затвердевания изделия форма открывается, и можно вытащить готовую деталь.

Преимущества трансферного литья:

• подходит для изготовления тонкостенных изделий с высоким уровнем детализации;
• меньшие требования к чистоте материалов по сравнению с инжекционным литьем;
• трансферное литье позволяет получать детали с узкими толерантными пределами, поскольку исключает пузыри воздуха и позволяет равномерно распределить материал в полости формы;
• технология подходит для обработки термопластичных, термореактивных и резиновых смесей.

Из недостатков выделяют более длительный процесс, чем у инжекционного литья, а также возможность ошибок в процессе переноса пластмассы

Интрузионное литье

Такой метод с применением высокого давления распространен при отливе толстостенных изделий. Расплавленный материал подается в форму при помощи червячного механизма. Основой процесса технологии является нагревание и плавление пластиковых гранул в винтовом устройстве, сопровождаемое смешиванием и гомогенизацией при использовании различных компонентов. Далее жидкий расплав поступает в форму для прессования, после чего создается и поддерживается давление, при котором подается дополнительное количество материала для полного заполнения объема.

При входе в прессовую форму состав приходит в контакт со стенами, охлаждается и начинает твердеть. В связи с этим, данная технология используется в основном для производства отливок без сложных тонких деталей. Интрузионная методика может быть применена как самостоятельно, так и в сочетании с инжекционной.

Основные преимущества интрузионного литья под давлением:

• высокая скорость процесса;
• экономный расход материалов;
• получение однородной структуры без дефектов;
• подходят разные виды пластмассы.

Но такая методика используется только ля простых элементов с толстыми стенками без сложных деталей.

Многокомпонентная инжекция

Суть многокомпонентного литья под давлением заключается в использовании двух или нескольких видов полимеров. Пластик может быть один и тот же, но разных цветов, либо это могут быть разные материалы. Сначала в форму путем впрыскивания добавляется один компонент, потом открываются новые полости, в которые поступает второй материал. В некоторых случаях литья под давлением возможно поступление обоих компонентов одновременно.

Процесс многокомпонентной инжекции литья под давлением проводится следующим образом:

• Подготовка материалов и формы.
• Нагрев материалов. Пластмассы, которые будут использоваться в процессе литья, сначала нагреваются до определенной температуры, способствующей их плавлению и инжекции.
• Инжекция. Во время процесса литья плавленые пластмассы подается в форму с помощью инжекторов. В процессе многокомпонентной инжекции каждый слой из разных материалов вводится в форму последовательно, формируя различные слои изделия.
• Закрепление. После инжекции происходит охлаждение, чтобы закрепить форму изделия.
• Извлечение я. Форма открывается, и готовое изделие извлекается из формы.
• Постобработка. В зависимости от требований к финальному изделию может потребоваться дополнительная постобработка, например удаление заусенцев или окрашивание.

Среди преимуществ выделяют:

• Возможность создавать качественное и многофункциональное изделие.
• Уменьшение производственных затрат и стоимости компонентов благодаря использованию разных материалов и одновременного формирования изделия.
• Возможность сократить время производства и избежать дополнительных операций, таких как склеивание или механическая обработка.
• Создание более надежных изделий с оптимизированными характеристиками, такими как жесткость, электрическая проводимость или механическая прочность.
• Возможность создавать дизайн, который другими методами с использованием высокого давления был бы невозможен или очень сложен в производстве.

Из-за своих преимуществ многокомпонентная инжекция литья уже нашла широкое применение в автомобильной промышленности, электронике, бытовой технике и медицинском оборудовании.

Заключение

Литье изделий из пластмассы под давлением предлагает множество технологий и методов для производства высококачественных пластиковых изделий с различными характеристиками и особенностями. Технология позволяет производить массовые партии высококачественных и сложных изделий, повышая при этом эффективность и снижая стоимость производства. Этот метод широко используется в автомобильной, электронной, медицинской и других сферах, удовлетворяя все возрастающие требования рынка и меняющиеся потребности потребителей. Выбор оптимального метода будет зависеть от требований к производству, экономических предпосылок и особенностей материалов. Несмотря на потенциальные экологические проблемы, связанные с использованием пластмассы, инновационные разработки в области биоразлагаемых и эко-совместимых материалов делают литье изделий из пластмассы под давлением перспективным методом производства на все возрастающем глобальном рынке.

Руководство по методам производства изделий из пластмасс

Пластмассы чаще всего используются в производстве множества моделей и продуктов для конечного пользования, от потребительских товаров до медицинских изделий. Пластмассы — универсальная категория материалов с тысячами вариантов полимеров, каждый с особыми механическими свойствами. Но как изготавливаются изделия из пластмасс?

Разнообразные методы производства изделий из пластмасс были разработаны для широкого спектра применений, геометрии моделей и типов пластмасс. Для любого дизайнера и инженера, занимающегося разработкой продукции, крайне важно хорошо знать как существующие методы производства, так и новые разработки, показывающие, как детали будут изготавливаться в будущем.

В этом руководстве представлен обзор наиболее распространенных методов производства изделий из пластмасс и приведены рекомендации, которые помогут вам выбрать лучший вариант для вашей области применения.

Как правильно выбрать метод производства изделий из пластмасс

При выборе метода производства учитывайте следующие факторы:

Форма: имеют ли ваши модели сложное внутреннее устройство, требуются ли жесткие допуски? В зависимости от геометрии проекта, выбор методов производства может быть ограниченным, или может потребоваться серьезное проектирование для оптимизации производственного процесса с целью снижения расходов.

Объем/стоимость: какой общий или годовой объем моделей вы планируете производить? Некоторые методы производства подразумевают высокие начальные затраты на инструментарий и настройку, но при этом стоимость каждой модели будет невысокой. С другой стороны, производство малых объемов изделий отличается низкими стартовыми затратами, но из-за более длительного цикла, меньшей автоматизации и больших трудозатрат стоимость модели остается постоянной или незначительно уменьшается при увеличении объема.

Срок изготовления: как быстро вам нужно производить модели или готовую продукцию? Некоторые методы производства позволяют создавать первые модели в течение 24 часов, в то время как на подбор инструментария и настройку для производства больших объемов моделей могут потребоваться месяцы.

Материал: какие нагрузки и типы деформаций должен выдерживать ваш продукт? Оптимальный материал для конкретной области применения определяется рядом факторов. Стоимость должна быть сбалансирована с функциональными и эстетическими требованиями. Рассмотрите идеальные характеристики для своей конкретной области применения и сравните их с доступными вариантами в данном производственном процессе.

Скачать эту инфографику в высоком разрешении можно здесь.

Выбор технологии 3D-печати

Не удается найти технологию 3D-печати, максимально соответствующую вашим потребностям? В этом видеоруководстве мы сравниваем технологии моделирования методом наплавления (FDM), стереолитографии (SLA) и селективного лазерного спекания (SLS) с точки зрения главных факторов, которые следует учитывать при покупке.

Типы пластмасс

Пластмассы имеют тысячи разновидностей, которые отличаются по химическому составу, производным и добавкам, разработанным с учетом широкого спектра функциональных и эстетических свойств.

Для более простого поиска подходящего материала сначала рассмотрим два основных типа пластмасс: термопластики и термореактивные пластмассы.

Термопластики

Термопластики — наиболее распространенный тип пластмасс. Главная особенность, отличающая их от термореактивных пластмасс, — способность выдерживать многочисленные циклы плавления и отвердевания без значительной деструкции. Термопластики обычно поставляются в форме небольших гранул или листов, которые нагреваются и формуются в желаемую форму с использованием различных методов производства. Этот процесс полностью обратим, поскольку не происходит образования химической связи. Благодаря этому термопластики можно перерабатывать или расплавлять и использовать повторно.

Распространенные типы термопластичных материалов:

• Акрил (ПММА)
• Акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС)
• Полиамид (ПA)
• Полимолочная кислота (ПЛА)
• Поликарбонат (ПК)
• Полиэфирэфиркетон (ПЭЭК)
• Полиэтилен (ПЭ)
• Полипропилен (ПП)
• Поливинилхлорид (ПВХ)

Термореактивные пластмассы

В отличие от термопластиков, после полимеризации термореактивные пластмассы (также называемые термореактивными материалами) сохраняют твердое состояние. Полимеры в термореактивных пластмассах сшиваются во время процесса полимеризации, который индуцируется теплом, светом или соответствующим излучением. В процессе полимеризации образуется необратимая химическая связь. Термореактивные пластмассы при нагревании разлагаются, а не плавятся. Кроме того, они не возвращаются в прежнюю форму при охлаждении. Переработать термореактивные пластмассы или восстановить исходное состояние материала невозможно.

Распространенные типы термопластичных материалов:

• Цианатный эфир
• Эпоксидная смола
• Полиэфир
• Полиуретан
• Силикон
• Вулканизированная резина

Типы методов производства

• 3D-печать
• Обработка на станке с ЧПУ
• Литье полимеров
• Центробежное литье
• Вакуумное формование
• Литье под давлением
• Экструзия
• Выдувное формование

3D-печать

3D-принтеры позволяют получать трехмерные изделия непосредственно из моделей САПР, создавая материал слой за слоем, пока не будет сформирована полноценная физическая модель.

Метод производства

1. Настройка печати: программное обеспечение для подготовки к печати используется для ориентирования и размещения моделей в объеме печати принтера, для добавления поддерживающих структур (при необходимости) и для разделения поддерживаемой модели на слои.
2. Печать: процесс печати зависит от типа технологии 3D-печати: моделирование методом наплавления (FDM) расплавляет пластиковую нить, стереолитография (SLA) отверждает жидкий полимер, а селективное лазерное спекание (SLS) расплавляет порошковый пластик.
3. Постобработка: по завершении печати модели извлекают из принтера, очищают или промывают, подвергают финальной полимеризации (в зависимости от технологии), а поддерживающие структуры удаляют (если применимо).

3D-принтерам не требуется дополнительного инструментария и достаточно минимального времени на настройку для нового проекта, поэтому стоимость изготовления нестандартной модели незначительна по сравнению с традиционными методами производства.

Методы 3D-печати обычно более медленные и трудоемкие, чем методы массового производства.

По мере совершенствования технологий 3D-печати затраты на одну модель будут и дальше снижаться, а сфера областей применения — становиться все шире.

3D-печать
Форма	Высокая степень свободы
Срок изготовления	Меньше 24 часов
Длительность цикла:	От менее одного часа до нескольких часов, в зависимости от размера и объема модели
Стоимость настройки	$
Затраты на одну модель	$$$
Объем	Малый и средний объем (от 1 до 1000 моделей)

В то время как для большинства методов производства изделий из пластмасс требуются дорогая промышленная техника, специализированное оборудование и квалифицированные операторы, 3D-печать позволяет компаниям самостоятельно и легко создавать пластиковые детали и прототипы.

Компактные настольные 3D-принтеры и 3D-принтеры для мастерских для создания изделий из пластмасс имеют низкую стоимость, а для работы с ними не требуется много места и специальных навыков. Это позволяет профессиональным инженерам, дизайнерам и производителям ускорить итерацию и производственные циклы с нескольких дней или недель до нескольких часов.

Материалы

На рынке представлено множество типов 3D-принтеров и технологий 3D-печати, а доступные материалы отличаются в зависимости от технологии.

Материалы для 3D-печати
Моделирование методом наплавления (FDM)	Различные термопластики, в основном АБС и ПЛА
Стереолитография (SLA)	Отверждаемые полимеры
Селективное лазерное спекание (SLS)	Термопластики, обычно нейлон и его композиты

Знакомство с настольной 3D-печатью методом стереолитографии (SLA)

Ищете 3D-принтер для изготовления моделей в высоком разрешении? Скачайте наш технический доклад, чтобы узнать, как работает стереолитография и почему это самая популярная технология 3D-печати, позволяющая создавать модели с впечатляющей детализацией.

Запросите бесплатный образец

Оцените качество печати Formlabs лично. Мы отправим бесплатный образец печати прямо в ваш офис.

Обработка на станке с ЧПУ

Обработка на станке с ЧПУ предполагает использование фрезерных и токарных станков, а также другие управляемые компьютером субтрактивные процессы. Эти процессы начинаются с создания цельных блоков, балок, штанг из металла или пластика, которые формируются посредством удаления материала с помощью резки, растачивания, сверления и шлифования.

В отличие от большинства других методов производства изделий из пластмасс обработка на станке с ЧПУ — субтрактивный процесс, при котором материал удаляется либо давильным инструментом и фиксированной деталью (фрезерный станок), либо давильной деталью с фиксированным инструментом (токарный станок).

Метод производства

1. Настройка задания: станкам требуется промежуточный этап создания и проверки траекторий (из САПР в АСУП). Траектории определяют, где и с какой скоростью движутся режущие инструменты, а также необходимость в смене инструмента.
2. Обработка на станке: траектории отправляют на станок, где начинается конкретный субтрактивный процесс. В зависимости от желаемой формы конечного продукта может потребоваться установка заготовки в новом положении, чтобы головка инструмента могла достигать новых участков.
3. Постобработка: готовую деталь очищают, обрабатывают от заусенцев и обрезают.

Обработка на станке идеально подходит для мелкосерийного производства пластмассовых моделей, требующих жестких допусков и отличающихся сложными геометрическими формами. Типичные области применения включают прототипирование и детали конечного пользования, такие как шкивы, шестерни и втулки.

Обработка на станке с ЧПУ характеризуется низкими или умеренными затратами на установку и позволяет производить высококачественные пластмассовые компоненты в короткие сроки из широкого спектра материалов.

Процессы обработки имеют больше ограничений относительно геометрии моделей, чем 3D-печать. При обработке на станке стоимость модели увеличивается соразмерно ее сложности. Подрезы, сквозные отверстия и элементы на нескольких гранях модели способствуют увеличению ее стоимости.

Процессы обработки на станке требуют допуска для доступа к инструменту, при этом трудно или невозможно добиться определенных геометрических форм, таких как изогнутые внутренние каналы, с помощью стандартных субстрактивных методов.

Обработка на станке с ЧПУ
Форма	Средняя степень свободы
Срок изготовления	Меньше 24 часов
Длительность цикла:	От менее одного часа до нескольких часов, в зависимости от размера, проекта и сложности модели
Стоимость настройки	$$
Затраты на одну модель	$$$$
Объем	Малый и крупный объем (от 1 до 5000 моделей)

Материалы

Большинство твердых пластмасс поддаются обработке на станке, однако есть некоторые сложности. Для более мягких термореактивных пластмасс необходим специальный инструментарий для поддержки деталей во время обработки, а наполненные пластмассы могут оказаться абразивными и снизить срок службы режущего инструмента.

Некоторые пластмассы, которые подходят для обработки на станке:

• Акрил (ПММА)
• Акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС)
• Полиамид (ПА)
• Полимолочная кислота (ПЛА)
• Поликарбонат (ПК)
• Полиэфирэфиркетон (ПЭЭК)
• Полиэтилен (ПЭ)
• Полипропилен (ПП)
• Поливинилхлорид (ПВХ)
• Поликарбонат (ПК)
• Полистирол (ПС)
• Полиоксиметилен (ПОМ)

Инновационное производство: напечатанные на 3D-принтере зажимные и крепежные приспособления

Из этого вебинара вы узнаете, как проектировать и печатать на 3D-принтере зажимные и крепежные приспособления для замены созданных на станке моделей, а также о пяти способах повышения эффективности производства с помощью 3D-печати.

Литье полимеров

При литье полимеров реактивный жидкий полимер или резина заполняет форму, которая вступает в химическую реакцию и затвердевает. Типичные полимеры для литья — полиуретан, эпоксидная смола, силикон и акрил.

Метод производства

1. Подготовка пресс-формы: форму покрывают разделительным агентом, чтобы облегчить извлечение модели из пресс-формы, а также часто предварительно нагревают до определенной температуры материала.
2. Литье: синтетический полимер смешивают с отверждающим веществом и заливают или впрыскивают в пресс-форму для заполнения ее полости.
3. Отверждение: отлитый материал полимеризуют в пресс-форме до тех пор, пока он не станет твердым (нагревание пресс-формы может ускорить время полимеризации некоторых полимеров).
4. Извлечение модели из пресс-формы: форму открывают, и отвержденную модель извлекают.
5. Обрезка: недостатки литья, такие как заусенцы, литники и швы, обрезают или шлифуют.

Гибкие пресс-формы, изготовленные из латексного каучука или вулканизированного при комнатной температуре силиконового каучука, дешевле инструментальной оснастки, но позволяют производить только ограниченное количество (от 25 до 100) отливок, так как химическая реакция уретанов, эпоксидных смол, полиэфира и акрила негативно влияет на качество поверхности пресс-формы.

Пресс-формы, изготовленные из вулканизированного при комнатной температуре силиконового каучука, позволяют воспроизводить даже мельчайшие детали, создавая высококачественные литые модели.Стереолитографическая 3D-печать — распространенный способ создания пресс-форм непосредственно из проектов САПР, отчасти из-за ее высокого разрешения и аналогичной способности создавать мелкие детали.

Литье полимеров относительно недорогое и требует небольших начальных инвестиций, но термореактивные полимеры для литья обходятся обычно дороже, чем их термопластические аналоги, а формовка отлитых моделей — трудоемкий процесс. Постобработка каждой отлитой модели тоже достаточно трудоемка, что повышает конечную стоимость модели по сравнению с автоматизированными методами производства, такими как литье под давлением.

Литье полимеров обычно используется для прототипирования, мелкосерийного производства, а также для производства стоматологических и ювелирных изделий.