3D打印小批量注塑模具 -杭州小批量注塑

介绍

注塑是批量生产塑料零件的最常用要领。它是快速生产大宗相同零件的理想选择。

已往，经常在设计和制造历程中使用3D打印来创立和验证原型，然后将其注塑成型。如今，打印机精度、外貌光洁度和质料方面的技术生长，使3D打印机也可以直接制造模具。

本文讨论了使用3D打印制造小批量注塑模具的利益，并就可能的模具配置，可用的3D打印模具质料，以及创立3D打印注塑模具的最佳设计要领提供了建议。

什么是注塑成型？

注射成型是通过在压力下将熔化的质料注入模具中，来制造零件的历程。质料填充到模具的中空腔中，冷却后便固化形成模具的形式。然后翻开模具，弹出固体零件，然后重复该历程。使该历程自动化可以爆发很高的生产率。注射成型中常用的质料是热塑性聚合物，可是可以成型某些热固性塑料。

与注塑成型相关的高昂的初始装置本钱，使得该技术仅在大批量生产时才具有本钱效益。并且主要与在设计，工程和制造注塑模具方面的很高要求有关。因此，注塑通常仅用于以低本钱生产大宗相同零件。涉及几千几万，有时甚至数百万个组件的生产。

小批量注塑通常适用于10至100个零件。古板上，由于与制造模具（注塑模具）相关的很是高的本钱，这种小批量生产在财务上不可行。

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用于生产大宗塑料零件的工业注塑模具

为什么要使用3D打��？

重要的是要考虑模具将用于制造大宗的零件。从经验上看，模具需要由金属（最常见的是铝或钢）进行CNC加工以抵达很高的公差。这些质料为重复注射，翻开和关闭模具以及在注塑历程中袒露的高温提供了良好的耐磨性。可是，金属模具在装置制作阶段确实需要初期的大宗投资。

关于小批量成型，耐磨性不再是最要害的因素。某些3D打印技术（例如质料喷射和SLA）能够以极高的精度生产具有精彩外貌光洁度的零件。当将其与现代耐高温3D打印质料结合使用并实现3D打印的设计自由度时，这意味着3D打印模具现已成为制造小批量注塑模具的可行选择。3D打印模具还可以快速验证模具设计，从而降低了投资腾贵的金属模具的财务危害。

3D打印模具最适合：

快速的周转时间（1-2周而不是5-7周）。

产量低（50-100个零件）的应用。

可能爆发更改或迭代的模具设计。

相对较小的零件（小于150毫米）。

3D打印模具配置

3D打印的注塑模具以两种标准配置生产：

铝制框架中的模具嵌件：这是最常见的3D打印模具配置，通�？缮返牧慵�。模具使用3D打印，然后插入刚性的铝制框架中，以对抗注塑喷嘴的压力和热量。铝制框架另有助于避免重复使用后模具变形。

独立模具：在这种模具配置中，模具是完全3D打印的，并且不使用刚性铝质支撑框架。这样，可以将庞大的冷却通道集成到模具中，可是使用这种要领制造的模具需要更多的3D打印质料（增加了打印本钱和时间），并且在广泛使用后更容易翘曲。

将3D打印的注塑模插入铝制支撑架.png

将3D打印的注塑模插入铝制支撑架

如何设计3D打印的注塑模具

用料

3D打印质料如果满足以下条件，则适合创立注塑模具：

·?耐高温性-需要高的热变形温度以蒙受质料注入历程中施加到模具上的机械和热负荷。注意，在固化历程中温度会迅速下降。

·?高刚度/韧性-重复拆卸零件会导致模具磨损，因此需要高刚度的质料以坚持模具精度。

·?高细节-注塑模具的主要要求之一是高尺寸精度宁静滑的外貌。高精度模具将生产出高精度零件。

满足这些要求最好的3D打印技术是SLA和质料喷射。这些技术可以生产具有高尺寸精度的零件，是打印庞大细节和很是精细特征的理想选择。这些技术中可用的特殊质料，例如Formlabs高温树脂或Stratasys Digital ABS，是模塑和加工应用的理想选择。与这两种质料的注塑成型最相关的性能概述如下所示。

关于工业应用，不适合使用台式机SLA。

模具设计

描述模具特征（例如浇口，流道，通风口等）的特定技术设计不在本文的讨论规模之内。

这是设计3D打印模具时应遵循的一些良好做法的列表：

·?在设计用于SLA印刷的模具时，请确保模具的内外貌已定向，因此没有支撑物与它们接触。这将提高其外貌质量，因为这些外貌上不会泛起支撑痕迹，从而最洪流平地减少了所需的后期处理。

·?从型腔边沿到模具边沿的浅排气孔（深度为0.05毫米）将有助于在成型历程中排出残留的空气。

·?如果要使用3D打印模具进行20多次运行，请考虑在设计中包括用于嵌入金属棒或管的通道。这些可以资助加固模具，减少翘曲并缩短冷却时间。

·?在较低的层高度上进行3D打印模具可以资助生产更平滑的模制零件，因为模具的可见打印线会更少。

·?压花和镌刻细节应与外貌偏移至少1毫米。

设计上的具体限制取决于所使用的注塑机。可是8868体育官网科技建议在50至80吨的成型机或手动压力机中使用通过质料喷射打印机制造的模具生产最大容积为165 cm?3的零件。

设计注塑件

与通例注塑模具一样，设计人员应考虑：

·?添加最小2o度的拔模角，以资助从模具中取出零件。

·?在整个零件上坚持均匀的壁厚。

·?坚持所有墙壁和特征尽可能的薄。

·?包括所有边沿和角落的半径。

·?包括薄的肋骨和角撑板以增加零件的强度，而不是增加壁厚。

注塑的拔模斜度设计.png

注塑的拔模斜度设计

减少闪光

溢料是在注射历程中从模具的两半之间出来的质料的名称。当两个半模不可完全配合在一起，不完全齐平宁静坦或模具填充过多时，通�；岜⒄庵智榭�。在模具设计中使用流道，以资助减少飞边的可能性。

如果设计为铝制框架，请在模板背面增加0.125mm的特别厚度，以考虑压缩力并确保完全密封。增大虎钳中的夹紧力还可以资助减轻飞边，也可以抛光模具的剖分面以使其外貌尽可能平整。

良好的模具设计宁静坦的模具外貌可减少泛起飞边的可能性

释放化合物

与古板模具相比，由于3D打印注塑模具中所用质料的相对易碎性，施加过大的力以从模具中取出零件会导致模具快速劣化。在注射阶段之前，在模腔外貌上加入脱模剂可以大大有助于零件的移除。

案例研究：塑料电机配件

用于生产大宗塑料零件的工业注塑模具.png

本案例研究将比较制造电动机外壳的定制塑料配件。设计要求是：

·?总数为25。

·?需要高度的尺寸精度以确保紧密配合。

·?零件的重量为0.005千克（5克）。

·?该零件必须由ABS制成。

·?零件必须为玄色。

·?零件的总直径为40毫米。

以下是可用的替代制造选项：

工业FDM ABS 3D打�。�?工业FDM 3D打印具有很高的重复性，可以生产具有高尺寸精度的零件，并且可以中小批量打印零件。用于工业FDM系统的ABS灯丝的本钱通常在每公斤500-700元左右。通过FDM 3D打印生产的任何零件的主要限制是其各向异性的机械性能：零件在一个偏向上明显较弱。这意味着设计人员必须掌握零件将要蒙受的负载以及模型在打印平台中的偏向。

使用SLA 3D打印模具注塑ABS零件：高温SLA树脂能够生产出高精度的功效性注塑模具，最适合于小批量生产。SLA树脂的零售价约为每升1000-1500。在此示例中，台式注塑机已用于盘算，并且将3D打印模具插入了铝支撑框架中。ABS颗粒用于成型零件，本钱约为15-50。

古板的注塑ABS零件：古板的注塑零件具有很高的精度，精彩的外貌光洁度和很高的可重复性。古板注射成型的主要缺点是高的初始装置本钱以及在成型零件的设计中强制执行的设计限制（草图角度，恒定的壁厚等）。ABS颗粒的本钱与上述相同。

后续办法：如何通过注塑生产零件

接纳3D打印模具的小批量注塑是否是您应用的最佳解决计划？然后，有两种要领可以使您的项目继续进行：

如果您可以使用注塑机和设计模具的专业知识，则可以选择使用耐热质料进行3D打印。不然，您可以将生产外包给专业的注塑成型制造商。

经验规则

·?3D打印注塑模具是小批量注塑最经济的方法。

·?质料喷射和SLA是最适合3D打印注塑模具的技术。

·?使用较宽的拔模斜度（2o度或更大）和脱模剂，以延长模具的使用寿命。

·?坚持零件体积小于165 cm?3

·?每个3D打印模具可以使用约莫30-100次（取决于要注塑的质料）。

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什么是注塑成型 ？

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