Panduan untuk Cetakan Injeksi Volume Rendah

Sementara pencetakan injeksi secara tradisional dianggap sebagai proses manufaktur hanya untuk produksi massal karena biaya perkakas yang tinggi, memanfaatkan pencetakan 3D untuk membuat cetakan injeksi dapat memberdayakan Anda untuk menggunakan proses ini untuk menghasilkan suku cadang berkualitas tinggi dan berulang untuk pembuatan prototipe dan produksi volume rendah.

Dalam panduan komprehensif ini, pelajari bagaimana Anda dapat menggunakan cetakan injeksi cetak 3D dengan mesin benchtop dan mesin industri untuk secara efisien dan terjangkau menghasilkan ratusan prototipe dan suku cadang fungsional yang mempercepat pengembangan produk, mengurangi biaya dan waktu pengerjaan, serta menghadirkan produk yang lebih baik ke pasar.

Volume Rendah Cetakan Injeksi vs. Cetakan Injeksi Tradisional

Cetakan injeksi adalah salah satu proses terkemuka untuk pembuatan plastik. Ini adalah teknologi hemat biaya dan sangat berulang yang menghasilkan suku cadang berkualitas tinggi untuk produksi seri besar. Akibatnya, ini banyak digunakan untuk memproduksi suku cadang identik secara massal dengan toleransi yang ketat.

Cetakan injeksi adalah proses yang cepat dan intensif di mana panas dan tekanan tinggi terlibat untuk menyuntikkan bahan cair ke dalam cetakan. Bahan cair tergantung pada ruang lingkup proyek manufaktur. Bahan yang paling populer adalah berbagai termoplastik, seperti ABS, PS, PE, PC, PP, atau TPU, tetapi logam dan keramik juga dapat dicetak dengan injeksi. Cetakan terdiri dari rongga yang menampung bahan cair yang disuntikkan dan dirancang untuk mencerminkan fitur akhir dari suatu bagian.

Cetakan secara tradisional terbuat dari logam dengan mesin CNC atau mesin pelepasan listrik (EDM). Ini adalah metode industri mahal yang membutuhkan peralatan khusus, perangkat lunak canggih, dan tenaga kerja terampil. Akibatnya, produksi cetakan logam biasanya memakan waktu empat hingga delapan minggu dan biaya mulai dari $2.000 hingga $100.000+ tergantung pada bentuk dan kerumitan bagiannya. Untuk jumlah bagian yang lebih kecil, biaya, waktu, peralatan khusus, dan tenaga kerja terampil yang dibutuhkan untuk membuat cetakan dari logam perkakas umum dan metode pembuatan sering membuat cetakan injeksi pada skala ini tidak dapat diperoleh. Namun, ada alternatif untuk membuat cetakan dari logam. Memanfaatkan pencetakan 3D internal untuk membuat cetakan injeksi untuk pembuatan prototipe dan produksi volume rendah secara signifikan mengurangi biaya dan waktu dibandingkan dengan cetakan logam, sambil tetap memproduksi suku cadang berkualitas tinggi dan dapat diulang.

Dalam video ini, kami bermitra dengan penyedia layanan pencetakan injeksi Multiplus untuk memandu Anda melalui langkah-langkah proses pencetakan injeksi menggunakan cetakan cetak 3D .

Pencetakan 3D desktop adalah solusi ampuh untuk membuat cetakan injeksi dengan cepat dan dengan biaya rendah. Ini membutuhkan peralatan yang sangat terbatas, menghemat waktu CNC dan operator terampil untuk tugas bernilai tinggi lainnya sementara itu. Produsen dapat memanfaatkan kecepatan dan fleksibilitas pencetakan 3D internal untuk membuat cetakan dan menggabungkannya dengan kekuatan produksi cetakan injeksi untuk mengirimkan serangkaian unit dari termoplastik umum dalam hitungan hari. Mereka bahkan dapat mencapai bentuk cetakan yang rumit yang akan sulit dibuat secara tradisional dan dapat digunakan pada mesin cetak desktop dan industri, memungkinkan tim pengembangan menjadi lebih inovatif. Selain itu, pengembangan produk mendapat manfaat dari kemampuan untuk mengulangi desain dan menguji bahan penggunaan akhir sebelum berinvestasi pada perkakas keras.

Meskipun cetakan pencetakan 3D dapat menawarkan keuntungan ini bila digunakan dengan tepat, masih ada beberapa batasan yang harus diperhatikan. Kita seharusnya tidak mengharapkan kinerja yang sama dari cetakan polimer pencetakan 3D seperti dari cetakan logam mesin. Dimensi kritis lebih sulit untuk dipenuhi, waktu pendinginan lebih lama karena perpindahan panas terjadi lebih lambat dalam plastik, dan cetakan yang dicetak dapat lebih mudah pecah di bawah panas dan tekanan. Namun, perusahaan di seluruh industri terus menerapkan cetakan cetak 3D ke dalam alur kerja cetakan injeksi jangka pendek mereka, memungkinkan mereka untuk dengan cepat memproduksi ratusan hingga ribuan suku cadang. Dari merancang prototipe fungsional dengan bahan penggunaan akhir, membuat suku cadang selama produksi percontohan, atau membuat suku cadang dengan volume rendah atau suku cadang penggunaan akhir khusus, cetakan injeksi pencetakan 3D adalah cara yang hemat biaya dan cepat untuk memproduksi suku cadang dalam jumlah terbatas.

Teknologi pencetakan 3D Stereolithography (SLA) adalah pilihan tepat untuk pencetakan. Hal ini ditandai dengan permukaan akhir yang halus dan presisi tinggi yang akan dipindahkan oleh cetakan ke bagian akhir dan juga memfasilitasi pembongkaran. Cetakan 3D yang dihasilkan oleh stereolitografi terikat secara kimia sedemikian rupa sehingga sepenuhnya padat dan isotropik, menghasilkan cetakan fungsional dengan kualitas yang tidak mungkin dilakukan dengan pencetakan 3D fused deposition modeling (FDM). Printer SLA desktop, seperti yang ditawarkan oleh Formlabs, dapat diintegrasikan dengan mulus ke dalam alur kerja pencetakan injeksi karena mudah diterapkan, dioperasikan, dan dirawat.

Inti cetakan injeksi cetak 3D yang dirakit dengan cangkang cetakan logam.

Sebagai alternatif untuk produksi volume menengah sekitar 500 hingga 10.000 bagian, pemesinan cetakan dari aluminium juga dapat mengurangi biaya tetap yang terkait dengan pembuatan cetakan. Pemesinan aluminium lima hingga sepuluh kali lebih cepat daripada baja dan menyebabkan lebih sedikit keausan pada perkakas, yang berarti waktu pengerjaan lebih pendek dan biaya lebih rendah. Aluminium juga menghantarkan panas lebih cepat daripada baja, sehingga mengurangi kebutuhan saluran pendingin dan memungkinkan produsen menyederhanakan desain cetakan sambil mempertahankan waktu siklus yang singkat.

Singkatnya, berikut adalah ikhtisar dari berbagai metode pencetakan injeksi dan jenis cetakan yang menghasilkan proses yang paling efisien dan biaya terendah per bagian tergantung pada volume produksi:

	Moulding Injeksi Volume Rendah	Moulding Injeksi Volume Menengah	Moulding Injeksi Volume Tinggi
Metode	Produksi cetakan di rumah dan cetakan di rumah	Produksi dan pencetakan cetakan yang dialihdayakan	Produksi dan pencetakan cetakan yang dialihdayakan
Peralatan diperlukan	Printer 3D, mesin cetak injeksi desktop	-	-
Cetakan	polimer cetak 3D	Aluminium mesin	Baja mesin
Biaya cetakan	<$100	$2.000 - $5.000	$10,000 - $100,000
Lead time ke bagian akhir	1-3 hari	3-4 minggu	4-8 minggu
Volume produksi ideal	<500	500 - 10.000	5.000+
Aplikasi	Prototipe cepat Cetakan injeksi khusus Cetakan injeksi jangka pendek	Moulding injeksi jangka pendek	Produksi massal

Jenis mesin cetak injeksi tidak memiliki pengaruh yang signifikan terhadap proses pencetakan injeksi volume rendah; mesin cetak injeksi industri besar tradisional juga dapat digunakan dengan cetakan injeksi cetak 3D. Namun, mesin ini mahal, dilengkapi dengan persyaratan fasilitas yang ketat, dan membutuhkan tenaga kerja terampil, dan akibatnya, sebagian besar perusahaan mengalihdayakan produksi volume menengah dan tinggi ke penyedia layanan dan produsen kontrak.

Jika Anda baru mengenal cetakan injeksi dan ingin mengujinya dengan investasi terbatas, menggunakan mesin cetak injeksi manual benchtop seperti Holipress atau Galomb Model-B100 bisa menjadi pilihan yang baik. Peralatan cetak injeksi skala kecil otomatis seperti mesin desktop Micromolder atau mesin hidrolik Babyplast 10/12 adalah alternatif yang baik untuk produksi suku cadang kecil seri menengah.

Penasaran untuk mempelajari tentang berbagai faktor yang membentuk total biaya pencetakan injeksi? Baca panduan lengkap kami.

Kertas putih

Moulding Injeksi Cepat Bervolume Rendah Dengan Cetakan Cetak 3D

Unduh kertas putih kami untuk panduan penggunaan cetakan cetak 3D dalam proses pencetakan injeksi untuk menurunkan biaya dan waktu tunggu serta melihat studi kasus nyata dengan Aplikasi Braskem, Holimaker, dan Novus.

Baca Buku Putih

Alur Kerja Langkah demi Langkah untuk Cetakan Injeksi Volume Rendah

Alur kerja untuk cetakan injeksi volume rendah mencakup tujuh langkah berikut:

1. Desain Cetakan

Rancang cetakan untuk bagian Anda dalam perangkat lunak CAD pilihan Anda. Patuhi aturan desain umum untuk pembuatan aditif dan desain cetakan injeksi. Rekomendasi desain khusus untuk cetakan cetak 3D polimer dapat ditemukan di whitepaper kami.

Unggah desain Anda ke dalam PreForm, perangkat lunak persiapan cetak Formlabs. Siapkan cetakan Anda dan kirimkan ke printer 3D Formlabs Anda.

2. Cetakan 3D Printing

Pilih bahan cetak 3D dan mulai mencetak. Resin 10K Kaku pada ketinggian lapisan 50 mikron adalah pilihan ideal untuk sebagian besar desain cetakan karena menggabungkan kekuatan tinggi, kekakuan, dan ketahanan termal.

Jika memungkinkan, disarankan untuk mencetak cetakan rata, langsung pada platform pembuatan tanpa penyangga apa pun, untuk mengurangi lengkungan.

Setelah dicuci dan dikeringkan, cetakan cetakan 3D Anda siap untuk diintegrasikan ke dalam proses pencetakan injeksi Anda.

3. Perakitan Cetakan

Sebelum perakitan, Anda dapat memilih untuk menyelesaikan cetakan agar memenuhi dimensi kritis dengan pengamplasan tangan, desktop, atau mesin CNC.

Disarankan untuk menempatkan cetakan tercetak di dalam bingkai logam standar, atau Master Unit Die, untuk menahan tekanan tinggi dan memperpanjang masa pakai cetakan Anda. Pasang cetakan cetakan 3D dengan hati-hati di dalam bingkai logam. Tambahkan pin ejektor, sisipan, bagian aksi samping, dan komponen lain sesuai kebutuhan.

Pasang cetakan rakitan di mesin cetak injeksi Anda.

4. Penjepitan Cetakan

Masukkan pelet plastik, masukkan pengaturan yang diperlukan, dan mulai produksi. Disarankan gaya penjepitan yang lebih rendah, terutama jika cetakan yang dicetak tidak dilindungi oleh bingkai logam.

Berbagai macam termoplastik dapat disuntikkan dengan cetakan cetak 3D seperti TPE, PP, PE, ABS, POM, ASA, PA, PC, atau TPU.

5. Injeksi

Mungkin perlu beberapa saat untuk mengidentifikasi kondisi proses ideal Anda karena banyak faktor yang berperan termasuk geometri bagian, pilihan plastik, suhu dan tekanan injeksi, dan parameter lainnya.

Kurangi tekanan dan suhu injeksi sebanyak mungkin.

Dengan satu cetakan cetak, pengguna Formlabs biasanya menyuntikkan 100-an suku cadang ke dalam plastik yang mudah diproses seperti TPE, PP, dan PE dengan suhu hingga 250 °C. Dengan plastik yang memerlukan suhu injeksi lebih tinggi seperti PA atau PC, cetakan cetakan 3D mungkin memiliki masa pakai yang lebih pendek.

Baca dokumentasi kondisi proses kami untuk melihat hasil pengujian dengan mesin cetak injeksi desktop dan industri.

6. Pendingin

Waktu pendinginan cetakan cetakan polimer lebih lama daripada cetakan logam, karena perpindahan panas terjadi lebih lambat pada plastik daripada logam. Karena itu, menambahkan saluran pendingin ke cetakan cetak Anda umumnya tidak disarankan.

Sebagai gantinya, pendinginan dapat dipercepat dengan menerapkan udara bertekanan untuk mendinginkan cetakan, atau menggunakan tumpukan yang dapat diganti.

7. Pembongkaran

Bongkar bagian baik secara manual atau otomatis dengan pin ejektor. Terapkan agen pelepas untuk termoplastik dengan viskositas tinggi. Pelepasan cetakan tersedia secara luas dan cetakan silikon, seperti produk Slide atau Sprayon, kompatibel dengan Resin Formlabs.

Aplikasi Cetakan Injeksi Volume Rendah

Tiga aplikasi utama untuk cetakan injeksi volume rendah adalah prototipe cepat, cetakan injeksi jangka pendek, dan cetakan injeksi sesuai permintaan atau kustom.

Prototipe Cepat Dengan Cetakan Injeksi

Pembuatan prototipe cepat membantu perusahaan mengubah ide menjadi bukti konsep yang realistis, memajukan konsep ini menjadi prototipe dengan ketelitian tinggi yang terlihat dan berfungsi seperti produk akhir, dan memandu produk melalui serangkaian tahap validasi menuju produksi massal.

Secara umum, pencetakan 3D adalah cara paling umum untuk menghasilkan prototipe cepat. Namun, pada tahap selanjutnya dari proses pengembangan, seringkali ada kebutuhan untuk menghasilkan volume yang sedikit lebih besar dari prototipe identik dengan menggunakan bahan dan proses produksi yang sama seperti untuk bagian akhir. Prototipe ini kemudian dapat digunakan untuk aplikasi seperti beta dan pengujian lapangan. Menggabungkan cetakan cetak 3D dengan cetakan injeksi memungkinkan produsen dengan cepat dan efisien mengembangkan prototipe fungsional dan mempercepat proses pengembangan produk.

Misalnya, perusahaan rintisan Prancis, Holimaker, mengembangkan mesin cetak injeksi manual yang memungkinkan para insinyur dan perancang produk untuk memproses komponen plastik di desktop mereka dalam jumlah rendah untuk prototipe, produksi percontohan, atau bahkan serangkaian komponen penggunaan akhir yang terbatas.

Perusahaan menawarkan studi kelayakan untuk pelanggan mereka, menggunakan cetakan cetak 3D untuk perputaran yang cepat dan terjangkau. Hal ini memungkinkan klien mereka untuk merancang prototipe dengan cepat dan terjangkau dan memvalidasi kondisi manufaktur akhir selama fase produksi percontohan pengenalan produk baru.

Prototipe pra-produksi crampon sepak bola ini dicetak dengan cetakan injeksi dalam cetakan cetak 3D menggunakan tiga termoplastik yang berbeda, POM (180°C), PA 6.6 (270°C), PP (210°C).

Dengan menggunakan metode manufaktur yang sama termasuk desain cetakan dan bahan, bagian ini dapat diuji di lapangan dan memastikan desain siap untuk diproduksi dalam skala besar. Desain cetakan cetakan 3D kemudian dapat dengan mudah diadaptasi untuk baja perkakas selama produksi massal.

Dengan menggunakan cetakan cetak 3D, Holimaker berhasil mempersingkat waktu pembuatan cetakan untuk proses pencetakan injeksi menjadi 24 jam dan mereka menggunakan cetakan injeksi cetak 3D di 80% hingga 90% proyek mereka saat ini.

Short-Run Injection Moulding

Cetakan injeksi jangka pendek memberi produsen sarana untuk memproduksi rangkaian suku cadang penggunaan akhir yang lebih kecil untuk produk yang hanya diproduksi dalam jumlah terbatas atau membuat rangkaian produk percontohan untuk menguji pasar sebelum memasukkan terlalu banyak modal ke dalam usaha.

Menggunakan cetakan injeksi volume rendah memberikan kesempatan untuk memproduksi suku cadang penggunaan akhir yang akurat dan dapat diulang tanpa biaya tetap tinggi yang terkait dengan cetakan injeksi tradisional.

Multiplus adalah penyedia solusi cetakan injeksi yang berbasis di Shenzhen yang mencakup seluruh siklus produksi mulai dari desain hingga pembuatan produk plastik dan memberikan layanan kepada lebih dari 250 klien per tahun, termasuk beberapa perusahaan Fortune 500. Beberapa klien ini memerlukan produksi batch kecil, yang secara tradisional mahal dan memakan waktu dengan cetakan injeksi karena kerumitan pembuatan perkakas keras.

Rumah kotak kontrol ABS cetakan injeksi yang baru menggunakan cetakan injeksi cetak 3D.

Ketika permintaan untuk produksi batch kecil mulai tumbuh, Multiplus beralih ke pencetakan 3D untuk mengeksplorasi berbagai bahan dalam upaya menemukan cara yang hemat biaya untuk memproduksi cetakan plastik yang lebih murah untuk pesanan yang lebih kecil dan produksi percontohan. Pembuatan cetakan injeksi volume rendah dengan printer 3D Formlabs mengurangi biaya, tenaga, dan waktu dibandingkan dengan pengerjaan cetakan aluminium, dan dapat digunakan dengan mulus dengan mesin cetak injeksi industri Babyplast.

Sesuai Permintaan atau Cetakan Injeksi Khusus

Cetakan injeksi khusus atau cepat sesuai permintaan dapat diperlukan untuk memproduksi suku cadang penggunaan akhir yang disesuaikan untuk tujuan tertentu, seperti faktor manusia, aplikasi, atau peristiwa, seringkali pada waktu yang dipercepat. Volume yang terbatas dan/atau lead time yang pendek berarti pencetakan injeksi tradisional dengan perkakas keras tidak efisien dan tidak layak. Dalam kasus ini, cetakan injeksi volume rendah dengan cetakan cetak 3D adalah solusi ideal untuk mempercepat proses dan mengirimkan suku cadang khusus.

Contoh Braskem, salah satu perusahaan petrokimia terkemuka di dunia, menyoroti kasus penggunaan cetakan cetak 3D untuk memenuhi pesanan cepat sesuai permintaan. Selama gelombang pertama pandemi COVID-19, perusahaan perlu memproduksi ribuan tali masker untuk melindungi tenaga kerja globalnya. Braskem mengidentifikasi cetakan injeksi sebagai metode ideal untuk memproduksi suku cadang, tetapi tanpa akses ke pencetakan 3D, mereka harus mengalihdayakan cetakan logam yang mahal, menghabiskan uang tim dan waktu yang berharga.

Braskem menggunakan cetakan cetak 3D yang dikombinasikan dengan mesin cetak injeksi industri tradisional untuk secara cepat menyuntikkan cetakan tali masker.

Tim Braskem beralih ke cetakan injeksi menggunakan printer Formlabs Form 3 3D untuk mencetak cetakan tali pengikatnya dan mesin cetak injeksi Roboshot Cincinnati Milacron 110 Ton elektrik untuk mengembangkan tali pengikatnya.

Dengan memanfaatkan pencetakan 3D, tim memproduksi ribuan tali dalam waktu seminggu setelah menerima email VP dan mempersiapkannya untuk dikirim ke kantor di seluruh dunia.

Memulai Cetakan Injeksi Volume Rendah

Percepat pengembangan produk, kurangi biaya dan waktu tunggu, serta bawa produk yang lebih baik ke pasar dengan memasukkan pencetakan 3D dan pencetakan injeksi volume rendah ke dalam proses pengembangan Anda.