Cetakan Injeksi Cetak 3D:Tinjauan Komprehensif tentang Desain, Manfaat, dan Aplikasi
Cetakan cetak 3D untuk cetakan injeksi menjadi semakin populer di industri manufaktur. Ini merupakan tambahan yang bagus untuk portofolio proses pencetakan injeksi dan menawarkan alternatif kompetitif terhadap bahan cetakan injeksi tradisional.
Pada artikel ini, kita akan mendalami apa itu cetakan injeksi cetak 3D beserta jenis, manfaat, dan keterbatasannya. Pada akhirnya, kami juga membagikan beberapa tip dan trik bermanfaat untuk desainer dan insinyur cetakan. Mari kita mulai!
Apa itu Cetakan Injeksi?
Cetakan injeksi bisa dibilang merupakan komponen terpenting dalam pengaturan cetakan injeksi. Cetakan adalah rakitan multi-bagian dengan rongga di dalamnya yang merupakan replika geometri akhir produk.
Sistem injeksi memompa bahan mentah cair ke dalam rongga ini, lalu mendingin untuk mengambil bentuk akhirnya. Setelah itu, mekanisme injeksi yang juga ada di dalam cetakan kemudian mengeluarkan bagian terakhirnya. Oleh karena itu, cetakan injeksi memiliki tujuan utama untuk membentuk dan mengeluarkan bagian tersebut.
Ada banyak sifat yang harus dimiliki oleh cetakan injeksi berkualitas tinggi. Itu harus memiliki stabilitas termal yang baik untuk meminimalkan ekspansi termal, kekuatan tinggi untuk menahan tekanan penjepit, dan ketahanan aus yang baik untuk daya tahan.
Cetakan Cetak 3D vs. Cetakan Aluminium
Secara konvensional, aluminium telah menjadi pilihan bahan standar untuk pembuatan cetakan injeksi produksi volume rendah hingga menengah. Namun, cetakan cetak 3D untuk cetakan injeksi dengan cepat mendapatkan daya tarik karena banyak manfaat seperti penghematan biaya dan fleksibilitas desain.
Perbedaan utama antara cetakan cetak 3D dan cetakan aluminium adalah cara pembuatannya. Proses pembuatan utama cetakan aluminium adalah pemesinan CNC. Sebaliknya, cetakan cetak 3D tentu saja terbuat dari pencetakan 3D.
Perbedaannya mungkin tampak sepele, namun nyatanya cukup signifikan dan memerlukan diskusi tentang cetakan cetak 3D vs. cetakan aluminium.
Namun, pertama-tama, mari kita bahas dua jenis utama cetakan injeksi cetak 3D.
Cetakan Bertulang Rangka Logam
Jenis cetakan injeksi ini meminjam elemen dari cetakan aluminium dan cetakan cetak 3D. Struktur internal dasar termasuk rongga dan saluran dicetak 3D. Cetakan 3D ini kemudian dimasukkan ke dalam struktur aluminium untuk stabilitas dan daya tahan yang lebih baik.
Penguatan rangka aluminium memungkinkan tekanan cetakan lebih tinggi dan memperpanjang umur cetakan. Insinyur juga dapat dengan mudah mengganti komponen cetakan cetak 3D jika terjadi perubahan desain atau keausan.
Cetakan Mandiri
Cetakan mandiri seluruhnya dibuat dengan pencetakan 3D. Karena pencetakan 3D menjadi lebih canggih dengan sangat cepat, cetakan pencetakan 3D mandiri semakin populer di industri cetakan injeksi.
Keuntungan utama cetakan mandiri adalah teknisi mendapatkan fleksibilitas desain tambahan untuk fitur seperti saluran injeksi, gerbang, dll.
Manfaat Cetakan Injeksi Cetak 3D
Cetakan cetak 3D untuk cetakan injeksi memiliki banyak keunggulan dibandingkan cetakan logam. Kami akan menyoroti beberapa keuntungan utama menggunakan cetakan cetak 3D.
Hemat Biaya
Bukan rahasia lagi bahwa manajemen biaya adalah bagian besar dari produksi yang efisien. Cetakan cetak 3D jauh lebih murah dibandingkan cetakan logam.
Peralatan mesin CNC seringkali mahal dan memerlukan perawatan yang mahal. Sebaliknya, printer 3D adalah mesin yang lebih murah dan mudah dirawat. Biaya bahan baku pencetakan 3D juga lebih rendah dibandingkan logam cetakan injeksi.
Biaya tenaga kerja juga berbeda untuk kedua metode. Mesin CNC merupakan peralatan yang kompleks dan membutuhkan ahli mesin yang berkualifikasi untuk mengoperasikannya. Printer 3D, meskipun tidak mudah, masih lebih mudah diakses oleh kelompok teknisi yang lebih luas.
Menghemat Waktu
Aspek penting lainnya dari produktivitas manufaktur yang tinggi adalah manajemen waktu. Keuntungan utama menggunakan cetakan cetak 3D vs. cetakan aluminium adalah penghematan waktu yang luar biasa selama proses pembuatan cetakan.
Pemesinan CNC adalah proses yang memakan waktu, terkadang memerlukan waktu hingga seminggu untuk sepenuhnya memproduksi cetakan injeksi yang rumit. Proses pencetakan 3D jauh lebih cepat dan langkah-langkahnya lebih sedikit dibandingkan permesinan. Waktu pembuatan cetakan rata-rata adalah sekitar beberapa jam, sehingga memberikan keunggulan yang jelas pada cetakan cetakan 3D.
Fleksibilitas Desain
Pencetakan 3D dikenal dengan kemampuan pembuatan prototipe yang cepat. Ini cepat, murah, dan memungkinkan para insinyur menguji berbagai iterasi desain.
Logika yang sama berlaku untuk cetakan pencetakan 3D untuk cetakan injeksi. Perancang cetakan dapat dengan cepat menghilangkan kesalahan atau kekusutan dalam desain cetakan. Selain itu, juga sangat mudah untuk memasukkan peningkatan produk ke dalam lini produksi – yang diperlukan hanyalah mencetak ulang secara sederhana.
Kebebasan desain seperti ini tidak terjangkau dengan pemesinan CNC, karena satu produksi pun memerlukan anggaran yang besar.
Cocok untuk Cetakan Injeksi Volume Rendah
Cetakan cetak 3D sangat cocok untuk inisiatif produksi bervolume rendah. Seperti yang akan kita bahas sebentar lagi, meskipun bahan ini memiliki sifat mekanis yang luar biasa, bahan ini cenderung lebih cepat aus dibandingkan bahan logam seiring berjalannya waktu.
Hal ini menjadikannya ideal untuk proses produksi yang memproduksi komponen dalam jumlah kecil hingga menengah. Dalam pengaturan seperti itu, berinvestasi pada cetakan logam yang mahal tidaklah efisien karena cetakan tersebut masih kurang dimanfaatkan pada akhir masa produksi.
Selain itu, produksi bervolume rendah rata-rata lebih berkaitan dengan pengembangan dan pengujian produk. Desain dapat berubah di tengah-tengah produksi jika pembaruan diperlukan atau ditemukan kesalahan. Dalam skenario ini, cetakan pencetakan 3D sangat ideal karena pembaruannya hemat biaya dan menghemat waktu.
Keterbatasan Cetakan Injeksi Cetak 3D
Pro dan kontra berjalan beriringan. Oleh karena itu, pembahasan ini tidak akan lengkap jika kita mengabaikan kekurangan dari cetakan injeksi pencetakan 3D.
Integritas Struktural Rendah
Pencetakan 3D mengalami kemajuan yang sangat pesat namun masih tertinggal dari proses manufaktur konvensional seperti permesinan CNC dalam beberapa aspek. Bahan ini memiliki beberapa masalah kualitas yang melekat seperti porositas dan kurangnya ikatan yang menurunkan integritas struktural cetakan cetak 3D untuk cetakan injeksi.
Umumnya, cetakan cetak 3D memiliki kekuatan, kekerasan, dan ketahanan aus yang lebih rendah (oleh karena itu, diperlukan penguat aluminium). Cetakan cenderung gagal pada suhu dan tekanan ekstrem, yang terkadang diperlukan untuk menghasilkan produk cetakan injeksi berkualitas tinggi.
Akibatnya, dalam beberapa kasus, cetakan cetak 3D bukan pengganti yang cocok untuk cetakan aluminium cor/tempa.
Keausan Permukaan
Cetakan cetak 3D untuk cetakan injeksi tidak tahan aus seperti cetakan logam. Kualitas permukaannya menurun lebih cepat dibandingkan aluminium di bawah suhu dan tekanan cetakan injeksi yang tinggi. Hal ini juga berlaku pada permukaan produk.
Selain itu, cetakan pencetakan 3D adalah proses pembuatan lapis demi lapis. Oleh karena itu, cetakan injeksi cetakan 3D memiliki pola permukaan bergelombang (juga dikenal sebagai efek loncatan tangga) yang meningkatkan kekasaran permukaan bagian cetakan injeksi.
Solusi umum adalah dengan menggunakan metode penyelesaian permukaan seperti pengarsipan, penggilingan, atau perawatan kimia untuk meningkatkan kualitas permukaan cetakan. Namun, melakukan operasi ini pada cetakan kecil dengan geometri kompleks merupakan suatu tantangan, yang sering terjadi pada cetakan cetakan 3D.
Siklus Produksi Panjang
Waktu pendinginan merupakan bagian besar dari siklus produksi cetakan injeksi. Karena logam umumnya memiliki konduktivitas termal yang lebih tinggi dibandingkan bahan plastik yang digunakan untuk cetakan cetak 3D, bahan mentah cair memerlukan waktu lebih lama untuk mengeras saat berada di dalam cetakan cetak 3D dibandingkan cetakan aluminium.
Oleh karena itu, kami menyarankan teknisi cetakan untuk menghitung waktu pendinginan yang diharapkan untuk desain cetakan injeksi mereka sebelum memutuskan proses pembuatannya.
Penyusutan dan Kelengkungan
Penyusutan dan lengkungan adalah dua cacat pencetakan 3D umum yang mempengaruhi kualitas cetakan injeksi cetakan 3D. Plastik sangat sensitif terhadap panas dan rentan terhadap deformasi (melengkung) selama pencetakan injeksi.
Saat cetakan itu sendiri berubah bentuk, bentuk rongganya berubah, sehingga memengaruhi dimensi akhir bagian tersebut.
Dalam kebanyakan kasus, perancang cetakan dapat mengatasi masalah ini dengan memasukkan tunjangan penyusutan yang sesuai pada cetakan mereka. Namun, dalam kasus cetakan cetakan 3D, kelonggaran ini sulit diprediksi karena perilaku struktur cetakan 3D yang tidak seragam.
Tips &Trik Cetakan Injeksi Cetak 3D
Kami berharap informasi tentang cetakan injeksi cetak 3D untuk cetakan injeksi di atas dapat menambah pengetahuan Anda tentang subjek tersebut.
Di bagian ini, kami akan berbagi beberapa tips dan trik berguna dari pakar desain kami yang akan membantu Anda meningkatkan keterampilan mendesain cetakan.
Meningkatkan Konduktivitas Termal dengan Bahan Komposisi
Konduktivitas termal yang tinggi meningkatkan waktu pendinginan dalam cetakan injeksi. Beberapa bahan tambahan peningkat konduktivitas tersedia di pasaran seperti graphene, boron nitrida, bahan pengisi logam (bubuk tembaga, serpihan aluminium), dll.
Pelapisan Permukaan
Ketahanan aus yang buruk merupakan kelemahan utama cetakan pencetakan 3D. Pelapis permukaan yang sesuai seperti logam atau keramik cukup berguna dalam meningkatkan sifat permukaan cetakan injeksi cetak 3D.
Hindari Struktur Penopang pada Permukaan Internal yang Kritis
Sebagian besar teknik pencetakan 3D menggunakan struktur pendukung untuk menopang bagian tersebut selama pencetakan. Mereka meninggalkan bekas pada bagian tersebut setelah teknisi finishing menghapusnya. Berhati-hatilah agar tidak ada struktur pendukung ini pada permukaan yang membentuk rongga cetakan karena bekasnya juga akan muncul pada bagian tersebut.
Kurangi Ketebalan Lapisan dan Kecepatan Pencetakan untuk Hasil Akhir Permukaan Lebih Baik
Permukaan akhir cetakan cetakan 3D bergantung pada ketebalan lapisan dan parameter kecepatan pencetakan printer 3D. Pertahankan pengaturan ini tetap rendah untuk mendapatkan hasil akhir permukaan pencetakan 3d yang lebih halus.
Sudut Draf Sedikit Lebih Tinggi dari Cetakan Aluminium
Struktur cetakan 3D memerlukan sudut draf yang lebih tinggi dalam cetakan karena sifat materialnya yang berbeda. Para ahli menyarankan untuk menyertakan sudut draft rata-rata 3° untuk permukaan vertikal cetakan injeksi.
Ventilasi adalah Kuncinya
Kantong udara cenderung berkembang di dalam rongga cetakan dan menurunkan kualitas permukaan. Sebaiknya sediakan ventilasi udara dangkal sedikit di bawah permukaan rongga untuk menghindari masalah ini.
Metode dan Bahan Pencetakan 3D untuk Pembuatan Cetakan
Di bagian terakhir ini, Kami memperkenalkan secara singkat beberapa teknik pencetakan 3D dan bahan yang cocok untuk cetakan pencetakan 3D.
Metode Pencetakan 3D Umum
- Stereolitografi (SLA)
- Pemodelan Deposisi Terpadu (FDM)
- Pengaliran Material
- Sintering Laser Selektif (SLS)
Bahan Pencetakan 3D Umum
- ABS (Akrilonitril Butadiena Styrene)
- PETG (Polietilen Tereftalat)
- PP (Polipropilena)
- Nilon
- Elastomer Termoplastik (TPE)
Kesimpulan
Demikianlah pembahasan kita tentang topik menarik cetakan cetak 3D untuk cetakan injeksi. Cetakan cetak 3D adalah alternatif baru untuk cetakan aluminium yang menawarkan manfaat seperti penghematan biaya dan waktu, serta fleksibilitas desain, dan cocok untuk produksi bervolume rendah.
Beberapa kekurangannya antara lain integritas struktural yang rendah dan ketahanan aus jika dibandingkan dengan cetakan logam, namun ada solusi khusus untuk mengatasi masalah ini.
Apakah Anda mencari pembuat cetakan cepat untuk proyek cetakan injeksi Anda? WayKen menawarkan layanan perkakas cepat dan cetakan injeksi dengan kontrol kualitas yang ketat. Cetakan perkakas canggih dan teknologi pencetakan 3d kami memberikan akurasi dan efektivitas biaya yang tak tertandingi dalam konstruksi produk. Cukup hubungi kami hari ini, dan Anda akan mendapatkan penawaran dan desain untuk analisis manufaktur.
FAQ
Seberapa mahalkah cetakan cetak 3D vs. cetakan logam?
Cetakan cetak 3D relatif murah dibandingkan cetakan logam. Biasanya, harga cetakan pencetakan 3D di bawah $200. Cetakan logam dengan mudah berharga $5.000+. Untuk pengaturan volume rendah, cetakan cetak 3D adalah pilihan yang tepat.
Pencetakan 3D umum manakah yang terbaik untuk cetakan injeksi?
Hanya membandingkan FDM, SLS, dan SLA, kami menyarankan penggunaan SLA untuk memproduksi cetakan injeksi. Produk SLA kuat, halus, dan presisi. Cetakan FDM menghadapi masalah demolding dan tidak semulus cetakan SLA. Masalah serupa biasanya dilaporkan untuk produk SLS.
Bagaimana cara meningkatkan waktu pendinginan cetakan injeksi cetakan 3D?
Cetakan cetak 3D tidak mendingin secepat cetakan logam karena konduktivitas termalnya yang rendah. Tip yang baik adalah menggunakan udara bertekanan untuk meningkatkan perpindahan panas konvektif atau Anda dapat menggunakan tumpukan yang dapat diganti-ganti.
