Pengecoran Injeksi Volume Rendah: Panduan Teruji Cetak 3D untuk Prototaip Hemat Biaya

Meskipun pengecoran injeksi 전통nya dianggap sebagai proses manufaktur hanya untuk produksi massal karena biaya perkakas yang tinggi, memanfaatkan cetak 3D untuk membuat cetakan injeksi dapat memberdayakan Anda untuk menggunakan proses ini untuk memproduksi bagian berkualitas tinggi dan dapat diulang untuk prototipe dan produksi volume rendah.

Dalam panduan komprehensif ini, pelajari cara Anda dapat menggunakan cetakan injeksi cetak 3D dengan mesin benchtop dan industri untuk secara efisien dan terjangkau menghasilkan ratusan prototipe fungsional dan bagian yang mempercepat pengembangan produk, mengurangi biaya dan waktu tindakan, dan membawa produk yang lebih baik ke pasar.

Pengecoran Injeksi Volume Rendah vs. Pengecoran Injeksi Tradisional

Pengecoran injeksi adalah salah satu proses terkemuka untuk manufaktur plastik. Ini adalah teknologi hemat biaya dan sangat dapat diulang yang menghasilkan bagian berkualitas tinggi untuk produksi seri besar. Akibatnya, ini banyak digunakan untuk memproduksi bagian identik secara massal dengan toleransi ketat.

Pengecoran injeksi adalah proses cepat dan intensif di mana panas dan tekanan tinggi terlibat untuk memasukkan material cair ke dalam cetakan. Material cair bergantung pada cakupan proyek manufaktur. Bahan paling populer adalah berbagai termoplastik, seperti ABS, PS, PE, PC, PP, atau TPU, tetapi logam dan keramik juga dapat diinjeksi. Cetakan terdiri dari rongga yang menampung material cair yang diinjeksi dan dirancang untuk mencerminkan fitur akhir bagian secara dekat.

Cetakan tradisional terbuat dari logam melalui pemesinan CNC atau mesin pencetak listrik (EDM). Ini adalah metode industri mahal yang memerlukan peralatan khusus, perangkat lunak kelas atas, dan tenaga kerja terampil. Akibatnya, produksi cetakan logam biasanya membutuhkan empat hingga delapan minggu dan biaya kira-kira $2.000 hingga $100.000+ tergantung pada bentuk dan kompleksitas bagian. Untuk jumlah bagian yang lebih kecil, biaya, waktu, peralatan khusus, dan tenaga kerja terampil yang diperlukan untuk membuat cetakan dari logam perkakas umum dan metode manufaktur sering kali membuat pengecoran injeksi pada skala ini terjangkau. Namun, ada alternatif untuk memesin cetakan dari logam. Memanfaatkan cetak 3D internal untuk membuat cetakan injeksi untuk prototipe dan produksi volume rendah secara signifikan mengurangi biaya dan waktu dibandingkan cetakan logam, sambil masih menghasilkan bagian berkualitas tinggi dan dapat diulang.

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

Cetak 3D desktop adalah solusi ampuh untuk membuat cetakan injeksi dengan cepat dan dengan biaya rendah. Ini memerlukan peralatan yang sangat terbatas, menghemat waktu CNC dan operator terampil untuk tugas bernilai lebih tinggi lainnya sementara itu. Produsen dapat mengambil manfaat dari kecepatan dan fleksibilitas cetak 3D internal untuk membuat cetakan dan menggabungkannya dengan kekuatan produksi pengecoran injeksi untuk menyampaikan 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 pengecoran injeksi desktop dan industri, memungkinkan tim pengembangan untuk lebih inovatif. Selain itu, pengembangan produk mendapat manfaat dari kemampuan untuk mengulang desain dan menguji material akhir sebelum berinvestasi dalam perkakas keras.

Meskipun cetakan injeksi cetak 3D dapat menawarkan keuntungan ini saat digunakan dengan tepat, masih ada beberapa keterbatasan yang perlu diperhatikan. Kami tidak boleh mengharapkan performa yang sama dari cetakan polimer cetak 3D seperti dari cetakan logam yang dimesin. Dimensi kritis lebih sulit untuk dicapai, waktu pendingin lebih lama karena transfer panas terjadi lebih lambat dalam plastik, dan cetakan cetak lebih mudah pecah di bawah panas dan tekanan. Namun, perusahaan di seluruh industri terus menerapkan cetakan injeksi cetak 3D ke dalam alur kerja pengecoran injeksi pendek mereka, memungkinkan mereka untuk dengan cepat menghasilkan ratusan hingga ribuan bagian. Dari merancang prototipe fungsional dengan material akhir, memproduksi bagian selama produksi pilot, atau memproduksi bagian akhir volume rendah atau kustom, cetakan injeksi cetak 3D adalah cara hemat biaya dan cepat untuk memproduksi bagian dalam jumlah terbatas.

Teknologi cetak 3D Stereolithography (SLA) adalah pilihan yang bagus untuk pencetakan. Ini dikarakterisir oleh finis permukaan yang halus dan presisi tinggi yang akan ditransfer oleh cetakan ke bagian akhir dan juga memfasilitasi pembuangan bagian. Cetakan 3D yang dihasilkan oleh stereolithography terikat secara kimia sehingga mereka padat sepenuhnya dan isotropis, menghasilkan cetakan fungsional pada kualitas yang tidak mungkin dengan cetak 3D fused deposition modeling (FDM). Printer SLA desktop, seperti yang ditawarkan oleh Formlabs, dapat dengan mudah diintegrasikan ke dalam alur kerja pengecoran injeksi apa pun karena mereka mudah diimplementasikan, dioperasikan, dan dirawat.

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

Sebagai alternatif untuk produksi menengah volume sekitar 500 hingga 10.000 bagian, memesin cetakan dari aluminium juga dapat mengurangi biaya tetap yang terkait dengan pembuatan cetakan. Memesin aluminium lima hingga sepuluh kali lebih cepat daripada logam dan menyebabkan aus yang lebih rendah pada perkakas, yang berarti waktu tindakan lebih pendek dan biaya lebih rendah. Aluminium juga menstir panas lebih cepat daripada logam, sehingga mengurangi kebutuhan saluran pendingin dan memungkinkan produsen untuk menyederhanakan desain cetakan sambil mempertahankan waktu siklus pendek.

Untuk merangkum, berikut adalah gambaran umum dari berbagai metode pengecoran injeksi dan jenis cetakan yang menghasilkan proses yang paling efisien dan biaya per bagian terendah tergantung pada volume produksi:

	Pengecoran Injeksi Volume Rendah	Pengecoran Injeksi Volume Menengah	Pengecoran Injeksi Volume Tinggi
Metode	Produksi cetakan internal dan pencetakan internal	Produksi cetakan outsourcing dan pencetakan	Produksi cetakan outsourcing dan pencetakan
Peralatan yang diperlukan	Printer 3D, mesin pencetakan injeksi desktop	-	-
Cetakan	Polimer cetak 3D	Aluminium dimesin	Logam dimesin
Biaya cetakan	<$100	$2.000 - $5.000	$10.000 - $100.000
Waktu tindakan hingga bagian akhir	1-3 hari	3-4 minggu	4-8 minggu
Volume produksi ideal	<500	500 - 10.000	5.000+
Aplikasi	Prototipe cepat Pengecoran injeksi kustom Pengecoran injeksi pendek	Pengecoran injeksi pendek	Produksi massal

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

Jika Anda baru dalam pengecoran injeksi dan ingin mencobanya dengan investasi terbatas, menggunakan mesin pengecoran injeksi manual benchtop seperti Holipress atau Galomb Model-B100 dapat menjadi opsi yang baik. Peralatan pengecoran injeksi skala kecil otomatis seperti mesin desktop Micromolder atau mesin hidraulik Babyplast 10/12 adalah alternatif yang baik untuk produksi seri menengah bagian kecil.

Penasaran untuk mempelajari berbagai faktor yang membentuk total biaya pengecoran injeksi? Baca panduan komprehensif kami.

White Paper

Pengecoran Injeksi Cepat Volume Rendah dengan Cetakan Cetak 3D

Unduh kertas putih kami untuk pedoman penggunaan cetakan cetak 3D dalam proses pengecoran injeksi untuk menurunkan biaya dan waktu tindakan dan lihat studi kasus nyata dengan Braskem, Holimaker, dan Novus Applications.

Read the White Paper

Alur Kerja Langkah demi Langkah untuk Pengecoran Injeksi Volume Rendah

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

1. Desain Cetakan

Desain cetakan untuk bagian Anda dalam perangkat lunak CAD pilihan Anda. Patuhi aturan desain umum untuk manufaktur aditif dan desain cetakan injeksi. Rekomendasi desain khusus untuk cetakan polimer cetak 3D dapat ditemukan dalam kertas putih kami.

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

2. Cetak Cetakan 3D

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

Saat memungkinkan, disarankan untuk mencetak cetakan datar, secara langsung di platform bangunan tanpa dukungan apa pun, untuk mengurangi keronglongan.

Setelah mencuci dan pemolesan pasca, cetakan cetak 3D Anda siap diintegrasikan ke dalam proses pengecoran injeksi Anda.

3. Rangkaian Cetakan

Sebelum perakitan, Anda dapat memilih untuk menyelesaikan cetakan untuk memenuhi dimensi kritis dengan penggosokan tangan, pemesinan desktop atau CNC.

Disarankan untuk menempatkan cetakan cetak di dalam bingkai logam standar, atau Master Unit Die, untuk mendukung terhadap tekanan tinggi dan memperpanjang umur cetakan cetak Anda. Rangkaikan dengan hati-hati cetakan cetak 3D di dalam bingkai logam. Tambahkan pin ejektor, sisipan, bagian sisi-aksi, dan komponen lain sesuai kebutuhan.

Pasang cetakan yang dirangkaikan di mesin pengecoran injeksi Anda.

4. Klem Cetakan

Masukkan pelet plastik, masukkan pengaturan yang diperlukan, dan mulai produksi. Gaya klem yang lebih rendah disarankan, terutama jika cetakan cetak tidak dilindungi oleh bingkai logam.

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

5. Injeksi

Mungkin membutuhkan beberapa injeksi untuk mengidentifikasi kondisi proses ideal Anda karena banyak faktor yang terlibat 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 menginjeksi ratusan bagian 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, umur cetakan cetak 3D mungkin lebih pendek.

Baca dokumentasi kondisi proses kami untuk melihat hasil uji dengan mesin pengecoran injeksi desktop dan industri.

6. Pendinginan

Waktu pendinginan dari cetakan polimer cetak lebih lama daripada cetakan logam, karena transfer panas terjadi lebih lambat dalam plastik daripada logam. Akibatnya, menambahkan saluran pendingin ke cetakan cetak Anda umumnya tidak disarankan.

Alih-alih, pendinginan dapat dipercepat dengan menerapkan udara terkompresi untuk pendingin cetakan, atau menggunakan tumpukan yang dapat ditukar.

7. Pembuangan Bagian

Buang bagian secara manual atau otomatis dengan pin ejektor. Terapkan agen pelepasan untuk termoplastik dengan viskositas tinggi. Agen pelepasan cetakan tersedia secara luas dan agen pelepasan cetakan silicone, seperti produk Slide atau Sprayon, kompatibel dengan Resin Formlabs.

Aplikasi Pengecoran Injeksi Volume Rendah

Tiga aplikasi utama untuk pengecoran injeksi volume rendah adalah prototipe cepat, pengecoran injeksi pendek, dan pengecoran injeksi on-demand atau kustom.

Prototipe Cepat dengan Pengecoran Injeksi

Prototipe cepat membantu perusahaan mengubah ide menjadi bukti konsep yang realistis, mengajukan konsep ini ke prototipe fidelitas tinggi yang terlihat dan bekerja seperti produk akhir, dan memandu produk melalui serangkaian tahap validasi menuju produksi massal.

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

Misalnya, startup Prancis Holimaker mengembangkan mesin pengecoran injeksi manual yang memungkinkan insinyur dan desainer produk untuk memproses bagian plastik di desktop mereka dalam jumlah kecil untuk prototipe, produksi pilot, atau bahkan seri terbatas bagian akhir.

Perusahaan menawarkan studi kelayakan untuk pelanggan mereka, menggunakan cetakan injeksi cetak 3D untuk waktu tanggulang yang cepat dan terjangkau. Ini memungkinkan klien mereka untuk dengan cepat dan terjangkau merancang prototipe dan memvalidasi kondisi manufaktur akhir selama tahap produksi pilot dari peluncuran produk baru.

Prototipe pra-produksi dari crampons sepak bola ini diinjeksi dalam cetakan injeksi cetak 3D menggunakan tiga termoplastik 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 injeksi cetak 3D kemudian dapat dengan mudah disesuaikan untuk logam kelas perkakas selama produksi massal.

Menggunakan cetakan injeksi cetak 3D, Holimaker berhasil memendekkan waktu tindakan untuk membuat cetakan untuk proses pengecoran injeksi menjadi 24 jam dan mereka menggunakan cetakan injeksi cetak 3D dalam 80% hingga 90% proyek mereka saat ini.

Pengecoran Injeksi Pendek

Pengecoran injeksi pendek memberikan produsen sarana untuk memproduksi seri yang lebih kecil dari bagian akhir untuk produk yang hanya diproduksi dalam jumlah terbatas atau memproduksi seri pilot produk untuk menguji pasar sebelum menumpuk terlalu banyak modal dalam usaha tersebut.

Menggunakan pengecoran injeksi volume rendah memberikan kesempatan untuk memproduksi bagian akhir yang akurat dan dapat diulang tanpa biaya tetap tinggi yang terkait dengan pengecoran injeksi tradisional.

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

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

Sejak permintaan untuk produksi batch kecil mulai tumbuh, Multiplus beralih ke cetak 3D untuk menjelajahi berbagai bahan dalam upaya untuk menemukan cara hemat biaya untuk memproduksi cetakan plastik yang lebih murah untuk pesanan kecil dan produksi pilot. Pembuatan cetakan injeksi volume rendah dengan printer 3D Formlabs mengurangi biaya, tenaga kerja, dan waktu dibandingkan pemesinan cetakan aluminium, dan dapat dengan mudah digunakan dengan mesin pengecoran injeksi industri Babyplast mereka.

Pengecoran Injeksi On-Demand atau Kustom

Pengecoran injeksi kustom atau cepat on-demand dapat diperlukan untuk memproduksi bagian akhir kustom untuk tujuan tertentu, seperti faktor manusia, aplikasi, atau kesempatan, seringkali dalam jendela waktu yang dipercepat. Volume terbatas dan/atau waktu tindakan pendek berarti pengecoran injeksi tradisional dengan perkakas keras tidak efisien maupun layak. Dalam kasus ini, pengecoran injeksi volume rendah dengan cetakan cetak 3D adalah solusi ideal untuk mempercepat proses dan menyampaikan bagian kustom.

Contoh Braskem, salah satu perusahaan petrokimia terkemuka di dunia, menyoroti kasus penggunaan cetakan cetak 3D untuk memenuhi pesanan on-demand yang cepat. Gelombang pertama pandemi COVID-19, perusahaan perlu menghasilkan ribuan tali masker untuk melindungi tenaga kerja global mereka. Braskem mengidentifikasi pengecoran injeksi sebagai metode ideal untuk memproduksi bagian ini, tetapi tanpa akses ke cetak 3D, mereka akan harus mengoutsourcing cetakan logam mahal, yang mengakibatkan biaya dan waktu yang berharga bagi tim.

Braskem menggunakan cetakan cetak 3D dalam kombinasi dengan mesin pengecoran injeksi industri tradisional untuk dengan cepat memproduksi tali masker.

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

Dengan memanfaatkan cetak 3D, tim menghasilkan ribuan tali dalam waktu satu minggu setelah menerima email dari VP dan menyiapkannya untuk pengiriman ke kantor di seluruh dunia.

Mulai dengan Pengecoran Injeksi Volume Rendah

Percepat pengembangan produk, kurangi biaya dan waktu tindakan, dan bawa produk yang lebih baik ke pasar dengan mengintegrasikan cetak 3D dan pengecoran injeksi volume rendah ke dalam proses pengembangan Anda.