3D-Druck und Spritzguss sind unterschiedliche Verfahren, aber beide beanspruchen wertvollen Produktionsraum. Wir werden sie uns in diesem Artikel genauer ansehen.
Die Grundlagen
3D-Druck und Spritzguss haben viele Gemeinsamkeiten. Bei beiden handelt es sich um Herstellungsverfahren, die es ermöglichen, die Vision des Designers zu verwirklichen, und beide eignen sich unter anderem perfekt für Prototypen oder Ersatzteile. Obwohl sie das gleiche Ergebnis liefern, handelt es sich um sehr unterschiedliche Verfahren.
Zunächst einmal ist der 3D-Druck ein additives Verfahren. Es erstellt Objekte, indem es sie Schicht für Schicht aufbaut. Sie können den Build-Prozess im laufenden Betrieb beobachten, was beim Testen eines neuen Projekts nützlich ist.
Beim Spritzgießen werden Formen verwendet. Zunächst wird die Rückseite des Objekts aus einem Material geschnitten, das für den Umgang mit dem geschmolzenen Baumaterial (dem Material, aus dem das fertige Objekt besteht) sicher ist. Anschließend wird der geschmolzene Baustoff in die Form gegossen. Nachdem das Material in der Form abgekühlt ist, haben wir das fertige Produkt.
Es ist wichtig, die Unterschiede zwischen den beiden Verfahren zu verstehen, um festzustellen, welches für Ihre Anforderungen am besten geeignet ist.
Sowohl 3D-Druck als auch Spritzguss beginnen mit dem digitalen 3D-Design. Während wir uns in der Designphase befinden, sind im Folgenden einige verschiedene Dinge aufgeführt, die für diese beiden Prozesse erforderlich sind.
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3d Drucken:
3D Drucker: Die offensichtliche Antwort: Sie finden alles, was Sie brauchen, in einer breiten Preisspanne. Es ist auch erwähnenswert, dass Sie 3D-Druckdienste in Anspruch nehmen können, wenn Sie nicht bereit sind, in eine eigene Maschine zu investieren. Diese Dienste können die perfekte Lösung sein, um Ihre ursprüngliche Idee zu testen, wenn Sie sich nicht sicher sind, ob der 3D-Druck für Ihr Unternehmen geeignet ist.
Filament / Material: FDM-3D-Drucker verwenden Filamentspulen, die dem Drucker zugeführt, geschmolzen und auf die Plattform des Druckers extrudiert werden, um ein Objekt zu formen. Es gibt viele verschiedene Filamente mit unterschiedlichen Eigenschaften, die von Thermoplasten der Einstiegsklasse über holzgemischte Filamente bis hin zu schwieriger zu bearbeitenden Metallen reichen.
Spritzgießen
Spritzgießmaschine: Für das Spritzgießen ist eine spezielle Maschine erforderlich, die einen Materialtrichter, einen Einspritzkolben (oder eine Art Kolben) und eine Heizvorrichtung umfasst. Diese Maschinen sind so konzipiert, dass die Formen während des Befüllens an Ort und Stelle bleiben und so einen erfolgreichen Produktionsprozess gewährleisten.
Für Ihre Einrichtung konzipierte Formulare. Es handelt sich um ein teures Spritzgusswerkzeug, das richtig gefertigt sein muss, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Leider ist es hier viel einfacher, einen Fehler zu machen, als ihn zu beheben. Die Herstellung von Formen ist teuer, daher produzieren viele Hersteller Formen in großem Maßstab. Sie bestehen meist aus gehärtetem Stahl, Aluminium oder einer Kupferlegierung, um der Hitze des Einspritzvorgangs standzuhalten.
Das Material für den endgültigen Artikel: Wie bei den 3D-Druck-Filamenten steht auch bei den Spritzgussmaterialien eine große Vielfalt zur Verfügung. Sowohl für Maschinenteile als auch für andere Gegenstände sind Metalllegierungen und Kunststoffpolymere beliebt. Auch hier hängt das spezifische Material, das Sie benötigen, davon ab, was Sie tun.
Vor- und Nachteile des 3D-Drucks
Der 3D-Druck ist ein guter Ausgangspunkt für die Produktion, insbesondere wenn Sie kleine Mengen komplexer Designs drucken möchten. Folgendes müssen Sie über den 3D-Druck wissen, um entscheiden zu können, ob es das richtige Verfahren für Ihre Projekte ist:
Vorteile
- Niedrige Eintrittskosten
Sie können für den 3D-Druck so viel Geld ausgeben, wie Sie möchten. Ein Desktop-3D-Drucker und ein Filamentbestand sind viel kostengünstiger als der Kauf einer Formmaschine und die Herstellung einer Form, und die kontinuierliche Verbreitung von Open-Source-Software und -Hardware in der Benutzergemeinschaft von 3D-Druckern bietet ein großartiges Support-Netzwerk.
- Einfache Änderungen
Aufgrund seiner additiven Natur können Sie Konstruktionsprobleme bereits beim Erstellen des Modells erkennen und beheben. Dadurch wird vermieden, dass eine ganze Reihe von Materialien für Objekte verschwendet werden, die denselben Nachteil haben. Mit 3D-Druckern können Sie den Vorgang halbieren und an der gleichen Stelle fortsetzen, was sich perfekt für punktuelle Anpassungen eignet, bei denen Sie sonst noch einmal von vorne beginnen müssten.
- Einfache Abwicklung komplexer Projekte
Der 3D-Druckprozess, bei dem Schichten übereinander gelegt werden, eignet sich ideal für die Herstellung geometrisch komplexer Objekte.
Nachteile
- Einschränkungen bei der Anzahl der gedruckten Elemente
Einer der Nachteile des 3D-Druckverfahrens besteht darin, dass es die Anzahl der Objekte, die gleichzeitig gedruckt werden können, stark einschränkt. Die überwiegende Mehrheit der 3D-Drucker produziert nur ein oder zwei Modelle gleichzeitig – selbst Maschinen mit mehr als einem Extruder.
- Begrenztes Bauvolumen
Auch die Produktion auf 3D-Druckern ist durch die Größe ihrer Druckfläche begrenzt. Großflächiger 3D-Druck ist möglich, aber selbst das ist im Vergleich zu dem, was durch Spritzguss erreicht werden kann, relativ gering.
- Raue Oberfläche des Werkstücks
Beim FDM-3D-Druck sind die Schichten klein und nahe beieinander – aber dennoch erkennbar. Dadurch entsteht auf den fertigen Objekten eine geriffelte Oberfläche, unabhängig davon, wie gut die Ebenendetails positioniert sind. Dies ist ein Problem, wenn Sie Gegenstände herstellen möchten, die über andere Gegenstände laufen, beispielsweise Maschinenteile, die ausgerichtet werden sollen. Möglicherweise müssen Sie einen zusätzlichen Schritt zur Glättung der Ausdrucke unternehmen.
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Vor- und Nachteile des Spritzgießens
Vorteile
- Hohe Simultanleistung
Beim Spritzgießen ist darauf ausgelegt, eine große Anzahl von Formen gleichzeitig zu verwenden. Die Herstellung einer Serie von Dutzenden, Hunderten oder sogar Tausenden von Formteilen ist die Norm. Dies ist ideal, wenn Sie bereit sind, Ihr Projekt in Serie zu produzieren.
Erhöhte Objekthaltbarkeit. Spritzgegossene Artikel bestehen aus einer einzigen Gussschicht, die der Form Festigkeit verleiht, da sie keine Risse oder Schwachstellen aufweist. Darüber hinaus kann das Spritzgießen reine Variationen dichter Materialien wie Beton verarbeiten, die verdünnt oder anderweitig modifiziert werden müssen, um 3D-Druckmaterialien herzustellen.
Die minimale Menge an produziertem Ausschuss. Da beim Spritzgießen das Material passend zu den Formen gegossen wird, wird genau so viel verwendet, wie für jedes Projekt benötigt wird. Dies macht es zu einer sehr effektiven Möglichkeit, Artikel in Massenproduktion herzustellen, ohne sich Gedanken über Abfall machen zu müssen.
Nachteile
- Designbeschränkungen
Durch das Konstruieren einer Form wird die Geometrie von Designs auf mehrere wesentliche Arten eingeschränkt. Erstens werden rechte Winkel nicht empfohlen, da sie es schwierig machen, einen verhärteten Gegenstand ohne Bruchgefahr herauszuziehen. Schräge Winkel erleichtern die Verlängerung der Kante bei geringerem Konkurrenzdruck. Zweitens ist Spritzguss für die empfindlichen Bereiche eines Designs einfach nicht geeignet. Der Formenbau – Designumkehr – ist nicht so präzise wie die additive Fertigung.
- Schwierig, Fehler zu korrigieren
Das Entdecken und Beheben eventueller Fehler im Spritzgussprozess kostet Sie Zeit, Geld und jede Menge Nerven. Wenn sich herausstellt, dass ein Objekt fehlerhaft ist, bedeutet das, dass die Form komplett überarbeitet werden muss und Sie wahrscheinlich auch eine ganze Charge von Objekten überarbeiten müssen.
- Hohe Eintrittskosten
Die Spritzgießmaschinen selbst kosten mehr als einen sechsstelligen Anschaffungspreis – sie sind für den industriellen Einsatz gedacht, nicht für den Hobbygebrauch. Die Kosten für die Herstellung von Formen, die Materialbeschaffung und die Prototypenerstellung aller Designs vor der Produktion sind darin nicht enthalten.
Was haben wir also über die Unterschiede zwischen 3D-Druck und Spritzguss gelernt? Im Grunde handelt es sich hierbei um zwei unterschiedliche Möglichkeiten, sich der gleichen Grundaufgabe zu nähern – der Erstellung von 3D-Objekten. Aufgrund ihrer unterschiedlichen Stärken und Schwächen sind ihre Anwendungsfälle jedoch unterschiedlich.
3D-Druck eignet sich am besten für:
- Begrenzte Anzahl von Objekten. Dazu gehören unter anderem Objekte wie Prototypen oder Kleinserien.
- Projekte mit mehreren Öffnungen. Der 3D-Druck ist ideal für Elemente, die sich verzweigen oder zahlreiche Löcher aufweisen.
- Design-Änderungen. Der 3D-Druck ermöglicht es Ihnen, das Design an unsere Bedürfnisse anzupassen. Daher ist er die richtige Wahl, wenn Sie nicht sicher sind, ob Ihr Projekt bereits in der optimalen Phase ist.
Spritzguss eignet sich am besten für:
- Große Mengen an Fertigartikeln. Wenn Sie viele identische Objekte gleichzeitig herstellen möchten, ist Spritzguss das Richtige für Sie.
- Solide Projekte. Der einstufige Spritzgussprozess verwandelt das Modell in eine kontinuierliche Form, die dem fertigen Teil Festigkeit verleiht.
- Objekte, die sich relativ zueinander bewegen. Es ist kein zusätzlicher Endbearbeitungsschritt erforderlich, um sicherzustellen, dass die Spritzgussteile glatt genug sind, um die Reibung an beweglichen Teilen zu verringern – was diesen Prozess besonders für Anwendungen geeignet macht, bei denen die Teile ineinander greifen.
3D-Druck und Spritzguss sind großartige Möglichkeiten, Ihre Ideen zu verwirklichen. Es reicht aus, die richtige Lösung für Ihre Bedürfnisse auszuwählen oder beide zu verwenden, wenn die Besonderheiten Ihres Unternehmens dies erfordern.
Die Fähigkeit, hochbelastbare Freiformteile herzustellen, macht das Spritzgießen in zahlreichen Branchen einsetzbar. Beispielsweise verwenden Unternehmer in der Medizin- und Pharmaindustrie Spritzgussmaschinen, um Tropfer, Spritzen, Diagnosetestkits, Teile von Stethoskopen oder andere Forschungsinstrumente herzustellen.
Telekommunikationsunternehmen wiederum verwenden bei der Installation von Kabeln Kunststoffbefestigungen und -adapter. Die Lebensmittelbranche nutzt das Verfahren zur Herstellung von Maschinenteilen, die mit Lebensmitteln in Kontakt kommen, sowie von Behältern und Verschlüssen.
Auf den Spritzgussmaschinen werden auch Teile für Kinderspielzeug, Komponenten für Haushaltsgeräte, elektronische Geräte und Autos hergestellt. Auch Bauunternehmen nutzen Formteile – sowohl bei der Herstellung von Zubehör als auch von Werkzeugen, die auf Baustellen benötigt werden.
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Formen für Guss- und Kunststoffprodukte
Spritzgussschritte
Konventionelles Spritzgießen, Materialauswahl, Mikroform-Spritzgießmaschinen“, die Maschine wird in 6 Phasen betrieben. Im ersten Schritt wird die Form geschlossen, die normalerweise aus zwei Elementen besteht – eines am Gerät befestigt und das andere beweglich. Im nächsten Schritt wird das Kunststoffmaterial in die Form eingespritzt und im dritten – der Pressphase – wird das Material wieder aufgefüllt.
Anschließend bewegt sich in der Plastifizierungsstufe der Kolben bzw. die Schnecke weg, wodurch das Granulat unter dem Einfluss hoher Temperaturen aufgenommen und plastifiziert wird. Während der Öffnungsphase öffnen sich die Formhälften und das Produkt, also das Formteil, fällt heraus. Der letzte Teil der Arbeit der Spritzgießmaschine ist die Stillstandszeit zwischen aufeinanderfolgenden Zyklen.
Spritzguss und 3D-Druck
Im Hinblick auf die Herstellungskosten fallen beim Spritzgießen hohe Anfangskosten für die Formvorbereitung und die erforderlichen Werkzeuge an. Diese Ausgaben fallen beim 3D-Druck nicht an. Um die Rentabilität der Methoden zu bewerten, müssen jedoch auch die Kosten der Produkte berücksichtigt werden – der Preis eines einzelnen inkrementell hergestellten Elements wird um ein Vielfaches höher sein als der der Injektion -Formteile.
Daher muss bei der Berechnung der Rentabilität die Gesamtzahl der produzierten Artikel berücksichtigt werden. In einer Situation, in der der Zeitpunkt der Auftragsausführung ein entscheidender Faktor ist, ist der 3D-Druck von Vorteil, da nach der Entwicklung des Designs mit der Produktion begonnen werden kann. Andererseits ist zu bedenken, dass selbst das Drucken großer Elemente in geringen Mengen mehr Zeit in Anspruch nehmen kann als die Vorbereitung der Form.
Wenn es um die Festigkeit der Produkte geht, weisen Spezialisten von 3D Space, einem Unternehmen, das sich mit 3D-Druck beschäftigt, darauf hin, dass beim Spritzgießen keine Gefahr der Trennung einzelner Schichten besteht – die Elemente sind fixiert und daher langlebiger. Darüber hinaus ermöglicht das Verfahren die Verwendung jedes beliebigen Thermoplasts oder Polymers als Rohstoff.
Weitere Möglichkeiten beim Spritzgießen ergeben sich auch aus der Farbe der Produkte – durch die Anwendung des Farbstoffs auf dem Rohmaterial besteht keine Gefahr, dass die ursprüngliche Farbe des Materials zum Vorschein kommt.
Markt für Kunststoffspritzguss
Das Analyseunternehmen Markets and Markets schätzt den Wert des Spritzgussmarktes im Jahr 8.9 auf 2020 Milliarden US-Dollar und prognostiziert ein Wachstum im Jahr 2025 auf 10.6 Milliarden US-Dollar. Während der COVID-19-Pandemie stieg die Nachfrage, da die Nachfrage nach medizinischer Ausrüstung zunahm.
Vollelektrische Spritzgießmaschinen erfreuen sich immer größerer Beliebtheit, da sie effizienter und günstiger in Betrieb und Wartung sind als hydraulische Maschinen – Berechnungen zufolge sparen sie 50-70 % Energie. Ein Hindernis für die Entwicklung sind laut Analysten die hohen Preise für vollelektrische Geräte.
Auch Spritzgießmaschinen für Kunststoffe, die große Bauteile für die Automobilindustrie oder Haushaltswaren formen, werden zunehmend nachgefragt.
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