Когда 3D-печать превосходит литье под давлением?

Для многих деталей 3D-печать быстрее, дешевле и лучше, чем литье под давлением, но это не всегда лучший выбор. У каждого метода есть свои сильные и слабые стороны, и выбор между ними часто зависит от объема производства.

Процесс 3D-печати позволяет быстро и легко изготовить одну деталь. Однако, если речь идёт о небольших партиях, экономически более выгодно использовать другие методы, например, литьё под давлением.

Для 3D-печати не требуются формы или специальные инструменты. 3D-принтер сам по себе является инструментом для создания изделий. Даже если у вас нет опыта в 3D-печати, вы можете получить напечатанный прототип, обратившись в службу 3D-печати. Однако для получения наилучшего результата рекомендуется иметь базовые знания о процессе 3D-печати.

Содержание:

• Прототипирование и итерации
• Сложные геометрии
• Массовая кастомизация
• Сокращение сроков изготовления
• Экологическая сохранность
• Внутреннее производство
• Аргументы в пользу литья под давлением
  • Что прочнее?
  • Какая поверхность более гладкая?
  • Какие материалы доступны?
• Ваш выбор

Прототипирование и итерации

3D-печать уже десятилетия является основным методом для создания прототипов. Она превосходит литье под давлением на ранних стадиях разработки продукта и позволяет быстро проводить итерации дизайна. Деталь размером с колоду карт можно напечатать менее чем за час, в зависимости от материала, что дает промышленным дизайнерам возможность более эффективно тестировать и дорабатывать свои идеи.

Компании, занимающиеся литьём под давлением, советуют использовать быструю оснастку для производства прототипов. Это позволяет протестировать деталь из того же материала, который будет использоваться при серийном производстве.

В последнее время компании всё чаще обращаются к 3D-печати. Благодаря новым материалам стало возможным печатать прототипы из того же материала, что и конечный продукт. Это может быть, например, металл (нержавеющая сталь), полимер (углепластиковый нейлон) или техническая керамика.

Такие функциональные прототипы позволяют компаниям проверять свои разработки в реальных условиях и моделировать их использование.

Компании, напечатавшие прототип на промышленном 3D-принтере из инженерного материала, часто обнаруживают, что качество соответствует литью под давлением, и могут выбрать массовое производство с помощью 3D-печати в зависимости от объема.

Сложные геометрии

3D-печать даёт возможность создавать детали со сложной геометрией, которые нельзя получить при помощи литья под давлением или механической обработки. Это могут быть детали с решётчатой структурой для снижения веса, изогнутые трубки или детали, напечатанные внутри других компонентов.

Раньше для получения такой геометрии потребовалось бы выполнить несколько этапов механической обработки или литья, а затем собрать полученные части. Однако благодаря 3D-печати всё это можно сделать за один раз, что позволяет сэкономить время и усилия.

С помощью 3D-печати также можно создавать поверхности, метки или номера, уникальные для каждой детали, без дополнительных этапов.

Массовая кастомизация

Когда требуется производить десятки тысяч одинаковых деталей, литье под давлением обычно выигрывает. Но когда отдельные продукты нужно кастомизировать или персонализировать, 3D-печать становится очевидным выбором.

Например, каждый элемент в партии из 20 оснований для трофеев можно персонализировать с именем победителя без дополнительных затрат. В отличие от этого, литье под давлением потребовало бы добавления гравированной пластины к каждой единице, что увеличивает время и трудозатраты.

Возможность изготавливать детали, персонализированные для пользователя, такие как обувь, напечатанная на заказ, или медицинские устройства, такие как брекеты или хирургические инструменты, открывает новые рынки.

Сокращение сроков изготовления

Общепринятый факт, что так как процесс создания формы полностью опускается при 3D-печати, конечная деталь поставляется быстрее. Детали можно изготавливать, как только готов дизайн.

Но существует более широкий аргумент в пользу сокращения сроков изготовления, который связан с инновациями, конкурентоспособностью и долей рынка.

Высокая стоимость оборудования для литья под давлением может подавлять инновации. Продукт, который еще не оптимален, может потребовать запуска в производство, потому что новый цикл инструментов слишком дорог. Или производитель может захотеть изменить дизайн продукта, чтобы воспользоваться изменением на рынке, но затраты на инструменты запрещают это.

С другой стороны, компания, печатающая свои продукты на 3D-принтере, может сделать каждую партию немного лучше. Компании могут быть гораздо более гибкими, быстро реагировать на спрос клиентов и предлагать на рынок более широкий ассортимент продукции.

Экологическая сохранность

Если вы производите продукт из пластика, важно учитывать экологические аспекты и принимать меры по устойчивости производства.

При сравнении литья под давлением и 3D-печати с точки зрения устойчивости производства, баланс может показаться равным. Однако есть один момент, который может склонить чашу весов в пользу 3D-печати.

3D-печать позволяет компаниям быстро печатать изделия по мере необходимости, избегая производства лишних объёмов продукции. Литьё под давлением обычно имеет минимальные излишки, после чего определяется требуемое количество продукции, и литьё становится экономичным. Однако эти лишние детали могут лежать на складе до тех пор, пока их не утилизируют.

Внутреннее производство

Доступность и простота использования многих 3D-принтеров по сравнению с машинами для литья под давлением позволяет любой компании контролировать средства производства и привносить низкообъемное производство внутрь компании. Это устраняет зависимость от услуг, возможно, зарубежных, и позволяет лучше контролировать качество, исключая время доставки и перебои в цепочке поставок.

Аргументы в пользу литья под давлением

Конечно, мы любим все, что связано с 3D-печатью, но у нас нет ничего против литья под давлением. Оно идеально подходит во многих случаях. Однако, в процессе исследования для этой статьи, мы наткнулись на много дезинформации и полуистин, сравнивающих эти два метода производства, по одной простой причине: мы не сравниваем два метода производства; мы сравниваем десятки.

Существует более 10 типов процессов производства, попадающих под литье под давлением, от термореактивного литья под давлением до литья под давлением с газовым уплотнением, все они используются для создания различных особенностей деталей. Точно так же 3D-печать имеет семь основных типов с множеством подкатегорий. Нельзя сравнивать промышленное литье под давлением с настольной FDM 3D-печатью в каждом случае.

Мы верим, что 7 вышеупомянутых пунктов остаются актуальными независимо от типа литья под давлением или 3D-печати. Другие утверждения, однако, зависят от того, какой тип литья под давлением вы сравниваете с каким типом 3D-печати.

Что прочнее?

Когда говорится, что детали, изготовленные методом литья под давлением, прочнее, чем 3D-печатные детали, это может быть правдой в зависимости от технологии и материала, но это не может быть заявлено как общее утверждение. 3D-печать любого типа включает в себя слои, один на другом, тогда как детали, изготовленные методом литья под давлением, являются однородными.

Слои могут вводить слабости, но с правильным дизайном и правильной технологией ваши 3D-печатные детали могут быть точно такими же прочными, как и детали, изготовленные методом литья под давлением. Дополнительные меры предосторожности следует принимать для деталей, несущих значительные нагрузки, но для большинства приложений, где нет значительных давлений или нагрузок, 3D-печать будет такой же прочной, как литье под давлением.

Какая поверхность более гладкая?

Некоторые сервисы утверждают, что литье под давлением предпочтительнее с точки зрения хорошего качества поверхности. Опять же, по сравнению с чем? FDM 3D-печать оставляет линии слоев, но с коммерческими технологиями полимерной 3D-печати и порошковым спеканием эти линии почти незаметны. Плюс, постобработка может убрать линии, как и постобработка для удаления следов от формы на деталях, изготовленных методом литья под давлением.

Дополнительные этапы, которые могут быть необходимы для завершения обработки после печати, могут добавить стоимости, времени и трудозатрат к вашей детали.

Какие материалы доступны?

Не только у 3D-печати и литья под давлением есть много общих материалов, включая ABS, полипропилен (PP), поликарбонат (PC) и нейлон (PA), некоторые производители используют те же самые гранулированные полимеры в своих машинах для литья под давлением, что и в своих 3D-принтерах с гранулированной печатью. Таким образом, клиенты могут получить быстрый прототип своей детали, которая предназначена для литья под давлением, из того же материала.

Материалы для 3D-печати и литья под давлением часто имеют различную стоимость, и выбор материала обычно не является определяющим фактором при выборе между литьем под давлением и 3D-печатью. Гранулированное сырье для литья под давлением является широко доступным товаром по всему миру и значительно дешевле, чем филамент для 3D-печати или порошки для 3D-печати. В сравнении 3D-печати 1000 кронштейнов из ABS и литья под давлением тех же 1000 кронштейнов из ABS, сравнивая только стоимость материалов, литье под давлением побеждает, и значительно. Однако общая стоимость должна учитывать создание формы и, возможно, доставку деталей по сравнению с более локальной 3D-печатной фабрикой или внутренним производством.

Литье под давлением имеет плохую репутацию за использование не биоразлагаемых материалов, хотя на самом деле это не так. На практике нефтепродукты более широко используются в литье под давлением, но существует множество биопластиков.

Ваш выбор

Этот обзор не является окончательным сравнением этих технологий, и мы действительно рассмотрели их поверхностно. Для вашего проекта можно обратиться к контрактному производителю, который занимается как литьем под давлением, так и 3D-печатью. Они могут быть не полностью объективными и могут не иметь достаточного количества 3D-принтеров или правильных 3D-принтеров для точного анализа, но это хорошее место для начала, чтобы понять, как эти две технологии применяются к вашему конкретному случаю