Ознакомьтесь со всем, что касается литья под давлением с использованием пресс-форм и узнайте, какая машина лучше всего подойдет для ваших целей.
Когда 3D-печать стала домашней, в секторе мелкосерийного производства произошла настоящая революция. Любителям, разработчикам и машиностроительным мастерским внезапно предложили недорогой инструмент для производства прототипов и деталей без длительных сроков изготовления. Но хотя 3D-печать обеспечивает беспрецедентную скорость и гибкость на этапе от концепции до детали, а также повышает сложность конструкции, большинство принтеров не могут конкурировать с традиционным производством по объему производства, свойствам материалов и цене за деталь.
Литье под давлением с использованием пресс-форм может заполнить этот разрыв между малым и крупным производством, предлагая относительно дешевые машины, которым найдется место на рабочем столе или верстаке любого человека. Компания APSX, например, утверждает, что ее маленькая, но мощная настольная машина для литья под давлением может выпускать до миллиона деталей в год.
В этой статье мы рассмотрим всю необходимую информацию о литье под давлением и ответим на вопросы о том, как вы можете выиграть от инвестиций в эту технологию на настольном уровне. Мы покажем вам несколько успешных примеров применения и предоставим выбор доступных станков, чтобы вы могли быстро приступить к работе.
Прежде чем мы погрузимся в работу, несколько слов предостережения — на различных платформах электронной коммерции предлагается множество небольших машин для литья под давлением, однако зачастую о них нет практически никакой информации, кроме запрашиваемой цены. Чтобы покупатель не сомневался в своих силах, все продукты, которые мы включили в эту статью, имеют солидный веб-сайт, включающий домашние страницы, руководства, техническую документацию и каналы поддержки.
Что такое литье под давлением?
Чтобы понять потенциал литья под давлением, особенно те области, в которых оно превосходит 3D-печать, давайте сначала разберемся в самом процессе. В самых общих чертах, пластиковый материал заливается в нагретую камеру, затем выдавливается в форму, где охлаждается и застывает, образуя нужную деталь — вот и все. Как бы просто это ни звучало, на самом деле этот процесс очень сложен и зависит от множества переменных, чтобы функционировать должным образом. Ниже мы перечислили наиболее важные из них, которые необходимо учитывать:
- Температура: Диапазон температур определяет, какие материалы можно использовать на вашем станке. Проще говоря, если выбранный вами материал остается ниже точки плавления, потому что машина не нагревается достаточно сильно, он не будет впрыскиваться. Если вы используете слишком высокую температуру, это приведет к дефектам качества и деградации пластика.
- Давление впрыска: По мере прохождения расплавленного пластика через форму он остывает и затвердевает. Чем выше давление впрыска, тем больше шансов, что пластик попадет даже в такие труднодоступные полости, как каналы и тонкие стенки. Здесь возможности настольных машин весьма ограничены по сравнению с их промышленными аналогами, и успех литья во многом зависит от размера и сложности формы. Доступное усилие смыкания — еще одна метрика, которую следует учитывать, поскольку крупным деталям требуется большее давление, чтобы держаться вместе.
- Размер пресс-формы: Основным ограничением размера пресс-форм является размер порции — количество пластика, которое может быть удержано в нагревательном элементе. Для настольных машин этот показатель обычно не превышает 50 граммов, поэтому любые геометрические размеры больше этого просто невозможны. Кроме того, размер дроби должен быть как минимум в 1,5 раза больше размера детали, поскольку в большинстве настольных машин для впрыска используется плунжер. Часть пластика будет подниматься вверх через нерасплавленные гранулы в камере, чтобы нагреть следующий материал и выпустить воздух. Теоретически, съемка всего объема нагревательного элемента возможна, но это сильно влияет на время цикла и последующее качество детали.
- Удобство использования: Это более общая проблема, но она может сильно повлиять на ваши впечатления от процесса. Вытекающий расплавленный пластик может стать в лучшем случае проблемой для чистки, а в худшем — опасным снарядом, поэтому обязательно учитывайте качество сборки и безопасность. Как это часто бывает, цена — хороший индикатор того, на какую машину вы можете рассчитывать. Кроме того, если вы планируете максимально приблизиться к непрерывному производственному процессу, такие функции, как автоматическое выталкивание деталей, необходимы, но потребуют дополнительных затрат.
Итак, в каких случаях имеет смысл использовать литье под давлением? К этой технологии стоит присмотреться, если вы хотите изготовить конкретный продукт быстрее, чем это может сделать 3D-принтер, но при этом хотите уложиться в сотни или тысячи, а не в сотни тысяч и более. Конечно, настольные машины также используются для дополнительной проверки прототипа перед отправкой файла производителю.
Кроме того, литье под давлением считается золотым стандартом в производстве пластмасс, предлагая широкий спектр дешевых исходных материалов с отличными физическими свойствами, которые ваш принтер может не выдержать. Даже дешевые настольные машины для литья под давлением обычно способны обрабатывать полипропилен, полистирол, TPU, PET, ABS и даже неудачные отпечатки PLA.
Поскольку литые под давлением детали не сталкиваются с теми же проблемами адгезии слоев, они обычно прочнее 3D-печатных деталей из того же материала, учитывая, что мы говорим о машинах стоимостью менее 10 тысяч долларов, как о 3D-принтерах, так и о литьевых машинах. Тем не менее, литье под давлением не ставит перед собой задачу заменить 3D-принтеры — напротив, его успех отчасти объясняется прямым следствием успеха 3D-печати.
Благодаря постоянному улучшению качества материалов смол, люди начали печатать 3D-формы для литья под давлением, способные выдержать от пары до пары сотен циклов выстрелов. Таким образом, для производства литьевых форм больше не требуется знание станков с ЧПУ и дорогостоящего оборудования, а можно обойтись гораздо более дешевым и простым в обращении 3D-принтером для смол.
Таким образом, в сочетании с 3D-печатью технология действительно переходит на более высокий уровень. Многие компании, например Formlabs, предлагают термостойкие материалы, такие как смолы High Temp, Grey Pro или Rigid 10K, которые могут временно выдерживать высокую температуру и давление при малосерийном литье под давлением.
3D-печатная пресс-форма для литья под давлением имеет свои особенности конструкции и не заменит обработанный алюминий или сталь с точки зрения качества поверхности и долговечности, поэтому наличие станка с ЧПУ под рукой значительно улучшит ваш опыт. К счастью, в мире ЧПУ наблюдается аналогичная тенденция миниатюризации с доступными ценами на единицу продукции для любого производителя или небольшой инженерной мастерской.
Самодельный термопластавтомат
Эти первые несколько машин можно построить самостоятельно. Усилия по их сборки будут большие, но вы сэкономите финансы, если решите пойти по этому пути!
Buster Beagle 3D
Для тех, кто ищет хорошо документированный и надежный вариант, сборка Buster Beagle 3D была вдохновлена LNS 150A и Galomb B100, оба из которых мы рассмотрим позже в этом списке. Литье под давлением Buster Beagle 3D, полностью выполненное своими руками, построено вокруг рамы сверлильного станка и использует стандартные компоненты, обеспечивающие надежное литье под давлением.
Для корпуса электроники нагревателя доступны файлы, напечатанные на 3D-принтере, а камера и поршень из нержавеющей стали продаются за разумные 115 долларов в интернет-магазине Buster Beagle 3D. Простая конструкция пресса, стоимость которой составляет одну десятую от стоимости многих коммерческих опций, позволяет производить детали быстро и эффективно.
Что касается инструкций BeagleBone3D загрузили полное обучающее видео, в котором рассказывается о дизайне и советах по сборке этого пресса. Меры безопасности и модификации также включены в руководство, а ряд видеороликов о создании форм и переработке пластмасс также есть на канале YouTube.
- Размер порции: 21 г
- Максимальная температура: ~ 260 °C
- Где найти: Thingiverse
Precious Plastic
Если вы хотите сделать что-то масштабное, это хороший вариант.
Precious Plastic — это группа, занимающаяся сокращением пластиковых отходов. Их термопластавтомат обладает впечатляющей производительностью, с очень большой дозой 146 граммов полипропилена. В девять раз больше, чем у других машин в этом списке, эта машина может производить гораздо более крупные изделия, такие как чехлы для телефонов и горшки для растений. Для такого большого размера порции используются четыре независимых нагревателя для поддержания стабильной температуры во всей камере нагрева.
Сборка этого станка требует сварочный аппарат и угловую шлифовальную машину, а также предполагает, что у вас есть некоторый опыт работы с металлом. По этой причине эта машина не самый удобный проект для новичков. Тем не менее у Precious Plastic есть сообщество, где вы можете купить детали или даже всю машину.
- Размер порции : 146 г
- Максимальная температура: 315 ° C
- Где найти: Precious Plastic
Купить термопластавтомат
Следующие машины поставляются в собранном виде, а это значит, что массовое производство начнется в кратчайшие сроки! Удобство покупки готовой машины связано с ценой, но эти варианты по-прежнему доступны для любителей, желающих заняться литьем под давлением.
Вертикальная машина для литья под давлением WZ30000
LNS Technologies предлагает отличную машину для литья под давлением без излишеств. Основанный на простом ручном прессе, эта машина имеет относительно небольшой размер порции 1,1 дюйм³. Хотя это не так уж много, 1 кубический дюйм является довольно стандартным, когда речь идет о литье под давлением на уровне хобби. С помощью простых тисков для удержания алюминиевой формы машина может работать с пресс-формой до 8 ″ x 5 ″ x 5 ″. Машина также совместима с пресс-формами с печатью из смолы и эпоксидными пресс-формами.
LNS Technologies также продает несколько предварительно обработанных форм для таких предметов, как брелки и рыболовные приманки. Что касается пластиков, у них есть PP, LDPE, ABS и TPE различных цветов.
- Размер порции : 30 г
- Максимальная температура: 300 °C
- Где найти: WZ30000
Galomb B-100
Для тех, кто ищет более качественную ручную термопластавтомат, Galomb B-100 — отличный выбор. Хотя конструкция относительно похожа на LNS 150A, Galomb B-100 изготовлен с использованием прочной чугунной рамы, поэтому он очень прочный. Были внесены и другие улучшения, такие как антипригарное покрытие на поршне впрыска и включенный набор для очистки. Эта машина способна достигать температуры до 315 ° C, что открывает возможность работы с более требовательными материалами, такими как нейлон и ПЭТ.
На веб-сайте Galomb есть множество ресурсов для энтузиастов литья под давлением, в том числе и несколько готовых форм.
- Размер порции: 16 г
- Максимальная температура: 600 ° F (~ 315 ° C)
- Где найти: Galomb
RobotDigg
Китайский производитель промышленного оборудования RobotDigg, специализирующийся на автоматизации. Эта автоматическая литьевая машина похожа на MicroMolder. Одна из самых мощных машин в этом списке, она способна достигать температуры 930 ° F и, таким образом, может формовать термопласты, которые не могут другие машины в этом списке, такие как PEI и PEEK. Машина также оснащена штифтами для выталкивания деталей, что означает, что она может работать полностью автоматически без вмешательства человека. Все эти функции находятся за раздвижной дверцей для безопасности, и ими можно управлять с помощью большого сенсорного экрана с кнопкой аварийного останова.
Что касается размеров пресс-форм, эта машина имеет приличный размер порции 30 грамм и способна обрабатывать пресс-формы размером 120 x 200 мм и высотой 140-200 мм. RobotDigg также предоставляет услуги по созданию пресс-формы; цены варьируются в зависимости от конкретных форм.
К сожалению, за пределами веб-сайта RobotDigg об этой конкретной машине доступно не так много информации.
- Размер порции : 30 г
- Максимальная температура: ~ 500 °C
- Гне найти: Aliexpress
ТПА которые требуют внимания
Если ни одна из перечисленных выше машин не соответствует вашим предпочтениям, есть много других доступных. Имейте в виду, что перечисленные ниже либо более дорогие, либо имеют менее доступную информацию по сравнению с теми, которые вошли в наш список.
Moiron M1 — это небольшой автоматический настольный блок, похожий на MicroMolder.
CR Clarke 25 — еще один ручной пресс, сопоставимый с предложениями Galomb и LNS Technologies. Конструкция машины компактная и прочная, с рядом интеллектуальных функций, таких как автоматический выброс деталей. Информации об этой машине в свободном доступе в Интернете меньше.
APSX-PIM — это автоматическая установка промышленного уровня, которая больше всего похожа на машину RobotDigg. За чуть более чем удвоенную цену вы получите огромное количество настраиваемых опций для оптимизации вашей автоматизированной производственной линии.
