Kako sprintati kalup za brizganje s 3D printerjem za kovino?

Proizvajalec skodelic, za izdelovanje kovinskih kalupov s konformnimi hladilnimi kanali uporablja 3D printer SHINING 3D EP-M250, da bi izboljšali kakovost končnih posod in učinkovitost brizganja.

Kalup za brizganje

Ozadje primera:

Brizganje plastike je trenutno najbolj razširjena metoda industrijske proizvodnje. Predvsem se uporablja pri masovni proizvodnji plastičnih in gumijastih delov.

Z naraščajočimi zahtevami glede kakovosti končnih izdelkov se višajo tudi zahteve za kalupe za brizganje, kot sta odvajanje toplote in hitrost cikla polnjenja. Medtem, ko imajo konvencionalne tehnologije izdelave številne omejitve, lahko tehnologija 3D printanja kovine izdela kalupe za brizganje s konformnimi kanali, kar izboljša odvajanje toplote in učinkovitost.

Zahteve stranke:

  1. Povečanje transparentnosti posod
  2. Zmanjšanje teže posod
  3. Izboljšanje učinkovitosti brizganja

Kalup za brizganje narejen s konvencionalnimi proizvodnimi metodami.

Kalup za brizganje

Kalup za brizganje, narejen s konvencionalno metodo

Kalup za brizganje

Hladilni kanali pri konvencionalnih metodah

3D printani kalupi:
Kalup za brizganje za skodelico, ki je narejen s konvencionalno tehnologijo ima lahko zgolj vertikalne temperirne kanale. Čeprav je premer hladilnega kanala 20mm, ne more dovolj učinkovito hladiti orodja. To vodi do nezadostne transparentnosti končnega izdelka in učinkovitosti brizganja.

S tehnologijo 3D printanja lahko enostavno izdelamo konformne hladilne kanale, ki so v prilagojeni obliki kalupa in zahtevam tehnologije.

konformni kanali

Konformni hladilni kanali pri 3D sprintanem kalupu

Postprocesiranje

Post procesiranje kalupa po 3D printanju

3D sprintan kalup

3D sprintani kalup za brizganje, nameščeni na brizgalno napravo

Končni produkt

Končni produkt

Simulacija poteka spremembe temperature kalupov

Kalup
Kalup

Z računalniško simulacijo ugotovimo, da je temperatura kalupa s konformnimi kanali izdelanega s 3D printanjem za 74℃ nižja od kalupa izdelanega s klasičnimi kanali.

Simulacija temperaturnih sprememb končnega izdelka

Kalup za brizganje
Kalup za brizganje

Po 15 sekundah hlajenja, temperatura končnega izdelka, skodelice iz 3D printanega kalupa  je imela 60℃ nižjo temperaturo, kot skodelice iz konvencionalnega kalupa, kar pomeni, da je učinkovitost brizganja povečana za 60%.  Da skodelice/posode dosežejo temperaturo izmetavanja je potrebnih le 16,36 sekunde. Pri kalupu izdelanem po konvencionalnih metodah, je ta čas znašal 22,97 sekunde. Tako je bil skrajšan cikel brizganja za 6 sekund, učinkovitost brizganja pa se je povečala za 26%.

Zaključek:

  1. Čas ohlajanja 3D printanih kalupov je za 26% krajši od ohlajanja konvencionalnih kalupov, temperatura se pa zniža za 60%.
  2. Temperaturna razlika kalupa konformnih hladilnih kanalov med vstopnim in izstopnim delom pri 3D printanem kalupu je največ 5℃, kar ustreza oblikovalskim zahtevam. Tlak je 0,3 MPa, kar ustreza zahtevam splošnih temperaturnih regulatorjev brez zastojev, vrtinčenega toka, povratnega toka, itd.

Če povzamemo, 3D printani kovinski kalupi s konformnimi kanali ne zadostijo zgolj tehnološkim zahtevam postopka brizganja, ampak tudi izboljšajo učinkovitost brizganja in kakovost končnih izdelkov.