Drukowanie 3D i formowanie wtryskowe są różnymi procesami, ale oba zajmują cenne miejsce w produkcji. Przyjrzymy się im bliżej w tym artykule.
Podstawy
Druk 3D i formowanie wtryskowe mają ze sobą wiele wspólnego. Oba są procesami produkcyjnymi, które pozwalają na zmaterializowanie wizji projektanta i oba doskonale sprawdzają się między innymi w produkcji prototypów lub części zamiennych, ale chociaż dają ten sam wynik, są to bardzo różne procesy.
Przede wszystkim druk 3D jest procesem addytywnym. Wytwarza obiekty, budując je warstwa po warstwie. Możesz obserwować proces kompilacji na bieżąco, co jest przydatne podczas testowania nowego projektu.
Formowanie wtryskowe wykorzystuje formy (jak można się domyślić z nazwy). Po pierwsze, odwrotność obiektu jest wycinana z materiału, który jest bezpieczny w obsłudze stopionego materiału budulcowego (materiału, z którego wykonany jest gotowy przedmiot). Następnie stopiony materiał budulcowy wlewa się do formy. Po ostygnięciu materiału w formie, mamy już gotowy przedmiot.
Ważne jest, aby zdać sobie sprawę z różnic między tymi dwoma procesami, aby określić, który z nich będzie najlepszy dla Twoich potrzeb.
Czego potrzebujesz?
Zarówno drukowanie 3D, jak i formowanie wtryskowe rozpoczynają się od cyfrowego projektu 3D, a gdy jesteśmy na etapie projektowania, poniżej znajduje się kilka różnych rzeczy, które są potrzebne do tych dwóch procesów.
Drukowanie 3d:
- Drukarka 3d. Oczywista odpowiedź. Możesz znaleźć wszystko, czego potrzebujesz, w szerokim zakresie cen. Warto również zauważyć, że jeśli nie jesteś gotowy, aby zainwestować we własną maszynę, możesz skorzystać z usług drukowania 3D. Te usługi mogą być idealnym rozwiązaniem do przetestowania początkowego pomysłu, jeśli nie masz pewności, czy druk 3D sprawdzi się w Twojej działalności.
- Filament/ materiał. Drukarki 3D pracujące w technologii FDM wykorzystują szpule filamentu, które są podawane do drukarki, topione i wytłaczane na platformę drukarki, aby uformować obiekt. Istnieje wiele różnych filamentów, które wykazują szereg właściwości, od tworzyw termoplastycznych przeznaczonych dla początkujących, po filamenty z domieszką drewna, czy też metali, które są trudniejsze w obróbce.
Formowanie wtryskowe
- Maszyna do formowania wtryskowego. Formowanie wtryskowe wymaga specjalnej maszyny, która zawiera zasobnik materiału, suwak wtryskowy (lub jakiś rodzaj tłoka) i urządzenie grzewcze. Te maszyny są zaprojektowane tak, aby utrzymywać formy na miejscu podczas napełniania, co zapewnia pomyślny proces produkcji.
- Formy zaprojektowane dla Twojego obiektu. To kosztowne narzędzie do formowania wtryskowego, które musi być poprawnie wykonane, aby dać odpowiedni efekt produkcji. Niestety, znacznie łatwiej jest tutaj popełnić błąd, niż go naprawić. Formy są drogie w tworzeniu, więc wielu producentów wytwarza formy na dużą skalę. Zwykle są one wykonane ze stali hartowanej, aluminium lub stopu miedzi, aby wytrzymać ciepło procesu wtrysku.
- Materiał na ostateczny przedmiot. Podobnie jak filamenty do druku 3D, dostępna jest szeroka gama materiałów do formowania wtryskowego. Stopy metali i polimery tworzyw sztucznych, są popularne zarówno w przypadku części maszyn, jak i innych przedmiotów. Ponownie, konkretny materiał, którego potrzebujesz, zależy od tego, co robisz.
Plusy i minusy druku 3D
Druk 3D, to świetny punkt wyjścia do produkcji, zwłaszcza jeśli chcesz drukować niewielkie ilości skomplikowanych projektów. Oto, co musisz wiedzieć o drukowaniu 3D, aby móc zdecydować, czy będzie to odpowiedni proces do realizacji Twoich projektów:
Plusy
- Niski koszt wejścia. Możesz wydać tyle pieniędzy, ile chcesz, na drukowanie 3D. Desktopowa drukarka 3D i zapas filamentu, to znacznie mniejszy koszt niż zakup maszyny do formowania oraz wyprodukowania formy, a ciągłe rozprzestrzenianie się oprogramowania i sprzętu open source w społeczności użytkowników drukarek 3D, zapewnia świetną sieć wsparcia.
- Łatwe do wprowadzania zmian. Ze względu na jego addytywny charakter, możesz wykrywać i naprawiać problemy z projektem podczas tworzenia modelu. Dzięki temu można uniknąć marnowania całego szeregu materiałów na obiekty, które mają tę samą wadę. Drukarki 3D pozwalają wstrzymać proces w połowie i kontynuować w tym samym miejscu, co jest idealne do miejscowych korekt, które w przeciwnym razie spowodowałyby, że zacząłbyś wszystko od nowa.
- Łatwa obsługa skomplikowanych projektów. Proces drukowania 3D polegający na dodawaniu warstw jedna na drugiej sprawia, że idealnie nadaje się do tworzenia skomplikowanych geometrycznie obiektów.
Minusy
- Ograniczenia w ilości drukowanych elementów. Jedną z wad procesu drukowania 3D jest to, że poważnie ogranicza liczbę obiektów, które można wydrukować jednocześnie. Zdecydowana większość drukarek 3D będzie produkować tylko jeden lub dwa modele naraz – nawet maszyny z więcej niż jednym ekstruderem.
- Ograniczona objętość kompilacji. Produkcja na drukarkach 3D jest również ograniczona wielkością ich obszaru drukowania. Druk 3D na dużą skalę jest możliwy, ale nawet to, jest stosunkowo niewielkie w porównaniu z tym, co można osiągnąć poprzez formowanie wtryskowe.
- Chropowata powierzchnia przedmiotu. Warstwy druku 3D w technologii FDM są małe i blisko siebie – ale nadal zauważalne. Tworzy to prążkowaną powierzchnię na gotowych obiektach, bez względu na to, jak dobrze ustawione są szczegóły warstwy. Stanowi to problem, jeśli chcesz wytwarzać przedmioty, które będą się poruszać na innych przedmiotach, takie jak części maszyn, które powinny być wyrównane. Zapewne będziesz musiał wykonać dodatkowy krok, w postaci wygładzania wydruków.
Plusy i minusy formowania wtryskowego
Formowanie wtryskowe, to wypróbowany i przetestowany proces produkcyjny.
Plusy
- Duża jednoczesna wydajność. Formowanie wtryskowe jest przeznaczone do jednoczesnego wykorzystania dużej liczby form. Produkcja serii dziesiątek, setek, a nawet tysięcy formowanych przedmiotów jest normą. Jest to idealne rozwiązanie, jeśli jesteś gotowy do masowej produkcji swojego projektu.
- Zwiększona wytrzymałość obiektu. Przedmioty wykonane metodą formowania wtryskowego składają się z pojedynczej wylewanej warstwy, co dodaje kształtowi wytrzymałości, ponieważ nie ma pęknięć ani punktów osłabienia. Ponadto formowanie wtryskowe może obsługiwać czyste odmiany gęstych materiałów, takich jak beton, które należy rozcieńczyć lub w inny sposób zmodyfikować w celu uzyskania materiałów do drukowania 3D.
- Minimalna ilość wyprodukowanego złomu. Ponieważ formowanie wtryskowe wylewa materiał dopasowany do form, zużywa dokładnie tyle, ile potrzeba dla każdego projektu. To sprawia, że jest to bardzo skuteczny sposób masowej produkcji przedmiotów, bez obawy o odpady.
Minusy
- Ograniczenia konstrukcyjne. Skonstruowanie formy ogranicza geometrię projektów na kilka kluczowych sposobów. Po pierwsze, kąty proste są niewskazane, ponieważ utrudniają wyciągnięcie utwardzonego przedmiotu bez ryzyka pęknięcia. Skośne kąty ułatwiają wysunięcie krawędzi przy mniejszym ciśnieniu konkurencyjnym. Po drugie, formowanie wtryskowe po prostu nie nadaje się do delikatnych obszarów projektu. Tworzenie formy – odwrócenie projektu – nie jest tak precyzyjne, jak technologia przyrostowa.
- Trudne do poprawienia błędów. Odkrywanie i naprawianie wszelkich błędów znalezionych w procesie formowania wtryskowego będzie kosztować czas, pieniądze i sporo nerwów. Jeśli obiekt okaże się nieprawidłowy, oznacza to, że forma będzie musiała zostać całkowicie przerobiona i istnieje prawdopodobieństwo, że będziesz musiał przerobić również całą partię obiektów.
- Wysoki koszt wejścia. Same wtryskarki, to ponad sześciocyfrowa kwota zakupu – są przeznaczone do użytku przemysłowego, a nie do użytku hobbystycznego. Nie obejmuje to kosztów wykonania form, uzyskania materiałów i prototypowania wszystkich projektów przed wprowadzeniem ich do produkcji.
Idealne aplikacje
Czego więc dowiedzieliśmy się o różnicach między drukowaniem 3D a formowaniem wtryskowym? Zasadniczo są to dwa różne sposoby podejścia do tego samego podstawowego zadania – tworzenia obiektów 3D. Jednak ze względu na ich różne mocne i słabe strony ich przypadki użycia są różne.
Drukowanie 3D jest najlepsze dla:
- Obiektów w ograniczonej ilości. Obejmuje to między innymi obiekty takie jak prototypy lub produkcja małoseryjna.
- Projektów z wieloma otworami. Druk 3D idealnie sprawdza się w elementach ,,rozgałęziających się” lub posiadających liczne otwory.
- Zmian w projekcie. Druk 3D umożliwia dostosowanie projektu do naszych potrzeb, więc będzie właściwym wyborem, jeśli nie masz pewności, czy Twój projekt znajduje się już w optymalnym dla niego stadium.
Formowanie wtryskowe jest najlepsze dla:
- Dużych partii gotowych przedmiotów. Jeśli chcesz stworzyć wiele identycznych obiektów w tym samym czasie, formowanie wtryskowe będzie dla Ciebie odpowiednie.
- Solidnych projektów. Jednostopniowy proces formowania wtryskowego sprawia, że model staje się ciągłą formą, co dodaje wytrzymałości gotowemu przedmiotowi.
- Obiektów, które będą się poruszać względem innych. Nie ma potrzeby dodawania dodatkowego etapu wykańczającego, aby upewnić się, że przedmioty formowane wtryskowo są wystarczająco gładkie, aby zmniejszyć tarcie o ruchome części – dzięki temu jest to szczególnie odpowiedni proces do zastosowań, w których części zazębiają się ze sobą.
Druk 3D i formowanie wtryskowe, to doskonałe sposoby na zmaterializowanie Twoich pomysłów. Wystarczy wybrać odpowiedni dla swoich potrzeb lub korzystać z obu, jeśli tego wymaga specyfika Twojej działalności.
Źródło głównego zdjęcia: 3D Hubs
Źródło: All3DP
