Oggi, la maggior parte dei prodotti in plastica nel mondo sono realizzati mediante stampaggio a iniezione. Tuttavia, la realizzazione di stampi può essere proibitivamente costosa e richiedere molto tempo. Fortunatamente non sempre è necessario lavorare stampi in metallo; può essere stampato in 3D.
La stampa 3D stereolitografica (SLA) offre un’alternativa conveniente alla lavorazione di stampi in alluminio. Le parti stampate in 3D SLA sono completamente solide e isotropiche e i materiali sono disponibili con una temperatura di piegatura sotto carico fino a 238°C a 0,45 MPa, quindi possono resistere al calore e alla pressione del processo di stampaggio a iniezione.
Produzione rapida di stampi a iniezione stampati in 3D per piccole serie
Con stampanti 3D desktop convenienti, materiali di stampa 3D resistenti alla temperatura e macchine per lo stampaggio a iniezione, è possibile realizzare stampi a iniezione stampati in 3D nella propria struttura per creare prototipi e piccole parti funzionali dalla plastica di produzione. Per la produzione di volumi ridotti (da 10 a 1.000 parti), gli stampi a iniezione stampati in 3D consentono di risparmiare tempo e denaro rispetto agli stampi in metallo tipicamente costosi.
Consentono inoltre un approccio di produzione più agile che consente a ingegneri e progettisti di prototipare stampi a iniezione e testare diverse configurazioni di stampi o modificarli facilmente e continuare a ripetere i loro progetti con tempi di consegna brevi e costi contenuti.
La tecnologia di stampa 3D SLA è una buona scelta per lo stampaggio. È caratterizzato da una finitura superficiale liscia e da un’elevata precisione che lo stampo trasferirà al pezzo finale e che ne facilita anche la sformatura. D’altra parte, le stampe 3D prodotte utilizzando SLA hanno legami chimici che le rendono completamente dense e isotropiche, rendendo possibile la produzione di stampi funzionali di una qualità non possibile con la modellazione a deposizione fusa (FDM). Le stampanti SLA desktop e da tavolo, come quelle offerte da 3d-type, semplificano il flusso di lavoro essendo facili da installare, utilizzare e mantenere.
3d-type Rigid 10K Resin è un materiale industriale rinforzato con vetro, ideale per lo stampaggio, con un’ampia varietà di geometrie e processi di stampaggio a iniezione. La resina rigida 10K ha una temperatura di flessione sotto carico di 218°C a 0,45 MPa e un modulo elastico di 10.000 MPa, il che la rende un materiale da colata forte, estremamente rigido e termicamente stabile che manterrà la sua forma nel tempo. temperatura per produrre parti precise.
La resina rigida 10K è il materiale scelto da 3d-type per la stampa di stampi sofisticati per lo stampaggio a iniezione, che presenteremo con tre casi di studio in questo white paper. Il Centro tecnico industriale francese (IPC) ha ricercato e stampato migliaia di parti, il produttore a contratto Multiplus lo utilizza per la produzione di bassi volumi e la società di sviluppo prodotto Novus Applications ha iniettato centinaia di tappi a vite altamente dettagliati con un unico stampo di resina rigida 10K.
La High Temp Resin è un altro materiale da considerare quando le pressioni di serraggio e iniezione non sono troppo elevate e la Rigid 10K Resin non può raggiungere le temperature di iniezione richieste. High Temp Resin offre una temperatura di flessione sotto carico di 238°C a 0,45 MPa, la più alta di qualsiasi resina 3d-type e una delle più alte di qualsiasi resina sul mercato, consentendole di resistere a temperature di stampaggio elevate e ridurre al minimo i tempi di raffreddamento.
Il nostro white paper esaminerà un caso di studio di Braskem, un’azienda che ha eseguito 1.500 cicli di iniezione con un inserto di stampo stampato in 3D con resina ad alta temperatura per produrre estensori per maschere. L’azienda ha stampato l’inserto e lo ha inserito all’interno di un generico stampo in metallo integrato nel sistema di iniezione.
Tuttavia, la resina ad alta temperatura è piuttosto fragile. Se le forme sono più intricate, si deforma facilmente o si rompe. Con alcuni modelli può essere difficile eseguire più di una dozzina di cicli. Per rimuovere questo ostacolo, la startup francese Holimaker si è rivolta a Grey Pro Resin. Ha una conduttività termica inferiore rispetto alla resina ad alta temperatura, che porta a un tempo di raffreddamento più lungo, ma è più morbida e può resistere a centinaia di cicli.
Casi di studio: stampi ad iniezione stampati in 3D
Lo stampaggio a iniezione con stampi stampati in 3D può essere utilizzato per un’ampia varietà di applicazioni.
- L’IPC ha svolto uno studio tecnico sullo stampaggio a iniezione con stampi stampati in 3D
- Multiplus utilizza stampi stampati in 3D in resina rigida 10K per la produzione di bassi volumi
- Novus Applications ha stampato a iniezione centinaia di tappi a vite utilizzando uno stampo in tre pezzi di Rigid 10K Resin
- Braskem ha prodotto 3.000 estensori per maschere in una settimana con un inserto per stampi in resina ad alta temperatura
- Holimaker produce centinaia di parti tecniche con stampi Grey Pro Resin e Rigid 10K Resin
Come scegliere la resina giusta per gli stampi a iniezione per la stampa 3D
Sulla base dell’esperienza delle nostre prove interne e di questi casi di studio con i nostri clienti, ti suggeriamo di scegliere la tua resina per stampa 3D in base ai criteri nella tabella seguente. Tre stelle significano che la resina è molto efficace e una stella significa che è meno efficace.
| CRITERI | RESINA AD ALTA TEMPERATURA | RESINA GRIGIA PRO | RESINA RIGIDA 10K | |
|---|---|---|---|---|
| stampaggio ad alta temperatura | ★★★ | ★ | ★★ | |
| Tempo di raffreddamento breve | ★★★ | ★ | ★★ | |
| Alta pressione | ★ | ★★ | ★★★ | |
| Aumento del numero di cicli per geometrie complesse | ★ | ★★ | ★★★ |
Come stampare a iniezione parti con stampi stampati in 3D
La complessità del processo di stampaggio a iniezione è in gran parte dovuta alla complessità della parte e alla struttura dello stampo. Gli stampi stampati in 3D possono essere iniettati con un’ampia varietà di materiali termoplastici come polipropilene, elastomero termoplastico, poliuretano termoplastico, poliacetale o poliammide. Un materiale a bassa viscosità aiuterà a ridurre la pressione e prolungare la vita dello stampo.
Il polipropilene e gli elastomeri termoplastici sono facili da lavorare con un gran numero di cicli. Al contrario, plastiche più tecniche come la poliammide consentono un numero inferiore di serie. La manipolazione di un distaccante aiuta a separare la parte dallo stampo, in particolare per materiali flessibili come poliuretani termoplastici ed elastomeri termoplastici.
Il tipo di pressa ad iniezione non ha una grande influenza sul processo. Se hai poca o nessuna esperienza con lo stampaggio a iniezione e sei interessato a provarlo con un investimento limitato, l’utilizzo di una macchina per lo stampaggio a iniezione da banco come Holipress o Galomb Model-B100 potrebbe essere una buona opzione. Le apparecchiature automatizzate per lo stampaggio a iniezione come la macchina desktop MicroMolder o la macchina idraulica Babyplast 10/12 sono buone alternative per la produzione in serie di piccole parti.
Consigli di progettazione per stampi stampati in 3D
Si consiglia di attenersi alle regole di progettazione orientate alla produzione additiva, nonché alle regole generali dello stampaggio a iniezione, come l’inclusione di due o tre gradi di sformo, il mantenimento di uno spessore uniforme delle pareti in tutta la parte o l’arrotondamento dei bordi. Ecco alcuni suggerimenti utili di utenti ed esperti, destinati specificamente agli stampi stampati in polimero:
Per ottimizzare la precisione dimensionale:
- Pianificare una tolleranza standard sullo stampo per la post-finitura e il dimensionamento.
- Stampa una serie di stampi per controllare le deviazioni dimensionali e compensarle nel modello CAD dello stampo.
Metodi per massimizzare la vita dello stampo:
- Apre il canale per ridurre la pressione all’interno della cavità.
- Quando possibile, progetta un lato della pila in modo che sia piatto mentre l’altro lato sostiene il peso del disegno. Ciò riduce la possibilità che i blocchi siano disallineati e il rischio di bave.
- Include grandi condotti dell’aria dal bordo della cavità al bordo dello stampo, in modo che l’aria possa fuoriuscire. Ciò crea un flusso migliore nello stampo, riduce al minimo la pressione e attenua le bave nell’area del canale per ridurre il tempo di ciclo.
- Evitare sezioni trasversali sottili: uno spessore della superficie inferiore a 1-2 mm può deformarsi con il calore.
Per ottimizzare la stampa:
- Regolare la parte posteriore dello stampo per ridurre al minimo il materiale in esso contenuto: ridurre la sezione trasversale nelle zone che non supportano la cavità. Risparmierai i costi in termini di resina e ridurrai i rischi di errori di stampa o deformazioni.
- Aggiunge uno smusso per rimuovere la parte stampata dalla piattaforma di stampa.
- Aggiungi perni di centraggio negli angoli per allineare entrambe le stampe.
Stampi stampati in 3D: Tecniche di prototipazione e produzione
La combinazione della produzione di stampi con la stampa 3D desktop consente a ingegneri e designer di ampliare la gamma di materiali utilizzati e di utilizzare le loro stampanti 3D non solo per la prototipazione rapida, ma anche per la produzione.
L’utilizzo di stampi, matrici e modelli stampati in 3D per integrare i processi di stampaggio e colata è spesso più veloce e meno costoso della fresatura CNC. Inoltre, è più facile lavorare con questi pezzi che con gli stampi in silicone.
Oltre allo stampaggio a iniezione, gli stampi stampati in 3D possono essere utilizzati per i seguenti processi di stampaggio e colata:
- Termoformatura e stampaggio sottovuoto
- Stampaggio silicone (anche sovrastampaggio e stampaggio inserti)
- Stampaggio gomma vulcanizzata
- Fusione di gioielli
- Colata di metallo
