Cetakan injeksi cetak 3D:Bahan dibandingkan

Pengantar

Menggunakan proses pencetakan 3D untuk membuat perkakas penggunaan akhir menjadi semakin umum seiring dengan meningkatnya kemampuan teknologi.

Dalam artikel ini kami fokus pada aplikasi perkakas khusus:cetakan injeksi low-run. Tinjauan ekstensif tentang aplikasi pencetakan 3D di area ini dapat ditemukan di sini. Dalam artikel ini, kami membandingkan dua bahan populer yang saat ini digunakan dalam industri untuk pembuatan cetakan injeksi.

Cetakan injeksi adalah aplikasi yang sangat menuntut untuk bahan cetak 3D, karena cetakan harus tahan terhadap gaya pemrosesan pada suhu tinggi dan mempertahankan akurasi dimensinya selama beberapa kali proses. Cetakan injeksi cetak 3D paling cocok untuk:

Waktu pengerjaan cepat (1-2 minggu berbanding 5-7 minggu).
Aplikasi dengan jumlah produksi rendah (50 - 100 bagian).
Desain cetakan yang memungkinkan perubahan atau pengulangan.
Bagian yang relatif kecil (kurang dari 150 mm).

Persyaratan bahan untuk pembuatan cetakan

Bahan cetak 3D yang cocok untuk pembuatan cetakan injeksi harus memiliki:

• Kekakuan tinggi: Cetakan harus mempertahankan akurasi dimensi yang baik selama beberapa kali proses dan tahan terhadap tekanan tinggi selama injeksi material tanpa mengalami deformasi.
  
• Ketahanan suhu tinggi: Suhu defleksi panas (HDT) yang tinggi sangat penting, tidak hanya untuk memastikan bahwa cetakan tidak akan gagal selama injeksi material tetapi juga untuk memungkinkan kontrol proses yang lebih tepat.
  
• Detail tingkat tinggi: Cetakan injeksi harus memiliki akurasi dimensi yang tinggi dan permukaan yang halus. Cetakan yang sangat akurat akan menghasilkan bagian yang sangat akurat.
  
  

Dua proses pencetakan 3D yang mampu menghasilkan bagian yang sangat akurat dan halus (tanpa pasca-pemrosesan yang ekstensif) adalah Material Jetting dan Stereolithography (SLA). Sementara Pengaliran Bahan adalah proses industri secara eksklusif, sistem SLA desktop dan industri ada. Materi yang tersedia dan kemampuan produksi printer 3D SLA desktop tidak dapat digunakan untuk produksi kelas atas, sehingga tidak akan dibahas di sini.

Dalam artikel ini kami fokus pada dua bahan yang terbukti cocok untuk pembuatan cetakan injeksi low-run di lingkungan industri:Digital ABS plus untuk Material Jetting oleh Stratasys dan Somos PreFORM untuk SLA by DSM.

Penafian: sifat material yang tercantum di bawah ini disediakan oleh produsen dan sesuai dengan suku cadang yang telah melakukan proses pasca-perawatan termal yang optimal.

Perbandingan Bahan

Sifat mekanis - Kekakuan

Somos PerFORM memiliki kekuatan tarik dan lentur yang sangat tinggi, tidak hanya jika dibandingkan dengan Digital ABS, tetapi juga di antara semua bahan cetak 3D industri lainnya (misalnya nilon SLS). Namun, lebih rapuh (perpanjangan putus rendah) dan memiliki kekuatan impak yang lebih rendah. Untuk pembuatan cetakan, sifat mekanik Somos PerFORM lebih disukai, karena kekakuan dan kekuatan yang tinggi merupakan persyaratan utama.

	Digital ABS Plus	Kinerja Somos
Kekuatan tarik	55 - 60 MPa	80 MPa
Modulus tarik	2600 - 3000 MPa	9800 MPa
Perpanjangan putus	25 - 40 %	1,2%
Kekuatan lentur	65 - 75 MPa	146 MPa
Modulus lentur	1700 - 2200 MPa	9030 MPa
Dampak Izod (berlekuk)	90 - 115 J/m	20 J/m
Kekerasan (pantai D)	85 - 87	93

Sifat termal - Tahan suhu

Heat Deflection Temperature (HDT) menunjukkan suhu di mana polimer berubah bentuk di bawah beban tertentu. Temperatur Transisi Kaca (Tg) adalah daerah temperatur di mana material termoset bertransisi dari keadaan "kaca" padat ke keadaan "karet" yang lebih lentur. Untuk aplikasi cetakan injeksi, nilai HDT dan Tg yang tinggi lebih disukai, sehingga Somos PerFORM kembali mengungguli Digital ABS.

	Digital ABS Plus	Kinerja Somos
HDT (@ 0.46 MPa) *	92 - 95 °C	268°C
Suhu Transisi Kaca (Tg)	47 - 53°C	81°C

^{*:setelah pemrosesan pasca termal} ### Proses pencetakan 3D - Tingkat detail {#detail}ABS Digital dan Somos PerFORM digunakan dalam berbagai proses pencetakan 3D. Kemampuan Pengaliran Material tipikal dan sistem SLA industri tipikal diuraikan dalam tabel di bawah ini. Kedua teknologi dapat menghasilkan bagian yang sangat halus dengan detail yang rumit dan memerlukan sedikit pasca-pemrosesan. Digital ABS memiliki sedikit keunggulan dibandingkan Somos PerFORM dalam hal tingkat detail, karena Material Jetting memiliki akurasi dimensi tertinggi di antara semua teknologi pencetakan 3D (dengan SLA pada detik yang dekat).

	Digital ABS Plus	Kinerja Somos
Proses	Pengaliran Bahan	SLA Industri
Akurasi dimensi tipikal	± 0,1% (batas bawah ± 0,05 mm)	± 0,15% (batas bawah ± 0,05 mm)
Ukuran Fitur Minimum	0,05 mm	0,10 mm
Ketebalan Dinding Minimum	0,6 mm	0,8 mm
Tinggi Lapisan Minimum	14 - 16 mikron	25 - 50 mikron

Kemampuan Produksi

Baik Digital ABS dan Somos PerFORM telah digunakan dalam pengaturan industri untuk menghasilkan cetakan injeksi dengan kecepatan rendah. Tabel di bawah ini merangkum jumlah suku cadang yang dapat diproduksi oleh satu cetakan menggunakan bahan yang dianggap "mudah" dan "sulit" untuk dicetak (masing-masing PA diisi PP dan serat gelas).

Perbedaan sifat mekanik dan termal dari kedua bahan berdampak pada jumlah total bagian yang dapat dihasilkan cetakan. Dalam kondisi operasi normal (setelah 3-4 putaran pertama), cetakan cetakan 3D akan mencapai suhu sekitar 120 ^o C, karena dipanaskan dari bahan yang meleleh. Stabilitas termal yang baik sangat penting untuk meminimalkan kerusakan cetakan. Sampel uji PA GF dari gambar di bawah ini diproduksi dengan menggunakan desain cetakan identik yang dicetak 3D di kedua bahan (keduanya menunjukkan bagian yang diproduksi setelah proses ke-10). Kualitas bagian yang diproduksi dengan cetakan Digtal ABS jauh lebih rendah, karena cetakan mulai terlalu panas dan memburuk, sedangkan cetakan Somos PerFORM masih stabil.

	Digital ABS Plus	Tampil Somos ‡
Bagian dalam bahan "mudah" *	50 - 100	100 - 200
Bagian dalam materi "sulit" **	5 - 30	30 - 50

^{* Polipropilena (PP)
** Poliamida isi serat kaca (PA GF)
† Sumber:Promosi
‡ Sumber:Wehl &Mitra}

Ringkasan &Kesimpulan

Cetakan injeksi adalah aplikasi perkakas yang sangat menuntut:material harus memiliki kekakuan tinggi dan harus mampu beroperasi pada suhu tinggi.

Material Jetting dan SLA adalah satu-satunya proses pencetakan 3D yang dapat menghasilkan suku cadang dengan akurasi dimensi dan penyelesaian permukaan yang diperlukan untuk aplikasi industri. Kami membandingkan dua bahan (satu untuk setiap proses) yang digunakan untuk membuat cetakan injeksi cetak 3D.

Meskipun Digital ABS plus adalah bahan yang sangat baik untuk sebagian besar aplikasi fungsional, kekakuan yang lebih tinggi dan sifat termal yang unggul dari Somos PerFORM membuatnya lebih cocok untuk pembuatan cetakan. Ini terbukti dengan jumlah suku cadang yang dapat diproduksi oleh setiap cetakan dengan dua bahan tersebut.

Ingin membandingkan harga dan waktu tunggu untuk cetakan cetak 3D di daerah Anda?

Lihat harga Digital ABSLihat harga Somos Perform

Aturan Praktis

• Jika akurasi yang sangat tinggi dan permukaan akhir yang halus diperlukan, Material Jetting dan SLA adalah proses pencetakan 3D yang paling cocok untuk pembuatan cetakan.
  
• Untuk mempertahankan akurasinya dalam beberapa kali proses, bahan cetak 3D untuk pembuatan cetakan injeksi harus memiliki kekakuan yang tinggi.
  
• HDT tinggi memungkinkan penggunaan suhu cetakan yang lebih tinggi selama pemrosesan.