U godinama nakon što je 2001. godine pristupila Svetskoj trgovinskoj organizaciji (WTO), Kina je brzo postala najveći svetski proizvođač u pogledu proizvodnje. Veliki deo ove proizvodne moći dolazi iz oblasti Delte reke Pearl, grupe od devet gradova u južnoj provinciji Guangdong, koja uključuje i Shenzhen. 2020. godine, ova regija činila je otprilike trećinu trgovinske vrednosti Kine.
Pokrenuta ovim brzim rastom, mnoge male radionice prerasle su u međunarodne kompanije. Osnovana 2005. godine u Shenzhenu, kompanija Multiplus započela je kao radionica za mikro injekciono oblikovanje i brzo je postala dobavljač rešenja koji pokriva ceo proizvodni ciklus, od dizajna do proizvodnje plastičnih proizvoda, kako velikih, tako i malih, pojedinačnih ili višestrukih (kada se dva ili više materijala ili boja injekciono oblikuju u jednom kalupu). Danas, Multiplus pruža usluge za više od 250 klijenata godišnje, uključujući neke od Fortune 500 kompanija.
Neki od ovih klijenata zahtevaju proizvodnju malih serija, što je tradicionalno skupo i vremenski zahtevno uz injekciono oblikovanje zbog složenosti proizvodnje tvrdih alata.
Multiplus koristi 3D štampane injekcione kalupe kako bi skratila vreme izrade za male serije od oko 100 injekciono oblikovanih delova sa četiri nedelje na samo tri dana.
Rastuća potražnja za proizvodnjom malih serija
U većini slučajeva, kalupi korišćeni u injekcionom oblikovanju pravljeni su od metala kao što su čelik ili aluminijum. Međutim, kada je u pitanju proizvodnja malih serija, metalni kalupi mogu predstavljati značajan trošak jer su skupi i zahtevaju mnogo vremena za izradu.
„Iako to nije većina onoga što radimo sada, zahtevi za proizvodnjom malih serija postaju sve češći. Neki su za validaciju dizajna i funkcionalnosti, ali mnogi postaju za krajnju upotrebu. Ovo ima smisla, jer sve više kompanija želi da testira tržište“, rekao je Kevin Li, CEO kompanije Multiplus.
Pre nekoliko godina, Multiplus je usvojio 3D štampanje i od tada je kupio nekoliko 3D štampača, uglavnom za štampanje komunikacionih modela i delova za validaciju dizajna u različitim materijalima. Kako je potražnja za proizvodnjom malih serija počela da raste, Multiplus je pribegao 3D štampanju kako bi istražio različite materijale u pokušaju da pronađe isplativ način za proizvodnju jeftinijih plastičnih kalupa za manje narudžbine. Proizvodnja injekcionih kalupa malih serija sa Formlabs 3D štampačima smanjila je troškove, radnu snagu i vreme u poređenju sa mašinskom obradom aluminijumskih kalupa i mogla se besprekorno koristiti sa njihovim Babyplast industrijskim mašinama za injekciono oblikovanje.
Jedan od materijala koje je Multiplus testirao bio je Formlabs Rigid 10K Resin, smola punjena staklom koja je veoma kruta, snažna, kao i otporna na toplotu i hemikalije, što su potrebna svojstva za injekcioni kalup. Dodatno, delovi štampani u Rigid 10K Resin-u na Form 3 SLA 3D štampaču imaju glatku mat završnu obradu koja se prenosi na čiste površinske završetke injektiranih delova.
Skraćivanje vremena izrade sa četiri nedelje na jednu
Multiplus je testirao delove za injekciono oblikovanje sa ABS-om, PP-om, PC+ABS-om i PC-om. Nakon dizajniranja kalupa, oni bi štampali i postprocesirali kalup za jedan dan, sastavili kalupe u radionici za montažu za otprilike pola sata i započeli injekciono oblikovanje na njihovim mašinama za injekciono oblikovanje. Kada injekciono oblikovanje počne, potrebno je otprilike 3 minuta da se deo završi. Multiplus ograničava svaki kalup na otprilike 100 korišćenja i štampa više kalupa za veće količine porudžbina.
Sa više 3D štampača i mašina za injekciono oblikovanje u radionici, Multiplus može da isporuči stotine komada za samo 3 dana, što je znatno kraće nego 3-4 nedelje koliko bi bilo potrebno da se delovi injekciono oblikuju pomoću CNC obrađenog metalnog kalupa.
| Injekciono oblikovanje 100 delova | SLA 3D štampani kalup | CNC obrađeni kalup |
|---|---|---|
| Vreme isporuke | 3-5 dana | 3-4 nedelje |
„Imati Form 3 na proizvodnoj liniji učinilo je naš proces pravljenja kalupa mnogo agilnijim, a Rigid 10K smola je jedan od najboljih materijala koje smo do sada koristili za injekciono oblikovanje. Sada možemo da odgovaramo na zahteve kupaca mnogo brže.“
Kevin Li
Uslovi za injekciono oblikovanje i rezultati
Multiplus je koristio svoje 3D štampane injekcione kalupe sa Babyplast 10/12 Standard mašinom pod širokim spektrom pritisaka, temperatura i materijala. Testirani deo bio je kućište kontrolne kutije za kućne aparate, uključujući nekoliko sitnih detalja.
Iz ovih testova, primetili smo da je PP ubrizgan na 180°C bio prilično lak za obradu. Multiplus je dobio ubrizgane delove dobrog kvaliteta i glatke površine. Štampani kalup je izdržao 100 ubrizgavanja i još uvek je bio u dobrom stanju. Slično tome, ABS je obrađivan na 220°C za 60 ciklusa bez oštećenja kalupa. Multiplus nije testirao kalupe do kvara zbog užurbanog proizvodnog rasporeda, ali bi očekivao da životni vek bude iznad 100 iteracija po kalupu za PP, ABS i PC-ABS.
Testovi sa PC-om na 260°C doveli su do pucanja kalupa nakon samo četiri iteracije. Ovo pokazuje da su plastike iznad 250°C sa visokim viskozitetom izazovne za obradu sa Rigid 10K 3D štampanim kalupom, posebno za ovu geometriju sa tankim zidovima. High Temp Resin ima višu temperaturu savijanja pod uticajem toplote i može se smatrati alternativnim materijalom kada pritisci za stezanje i injekciju nisu previše visoki.
| Materijal | PP | ABS | PC-ABS | PC |
|---|---|---|---|---|
| Temperatura injekcije (mlaznica) | 180 ℃ | 220 ℃ | 240 ℃ | 260 ℃ |
| Obim injekcije | 36 cc | 39 cc | 37 cc | 40 cc |
| Vreme hlađenja | 80 sek | 60 sek | 50 sek | 90 sek |
| Injekcioni pritisak | 60 bar | 95 bar | 95 bar | 110 bar |
| Pritisak držanja | 35 bar | 30 bar | 25 bar | 80 bar |
| Vreme držanja | 0 sek | 1.5 sek | 1 sek | 2.5 sek |
| Broj ciklusa | 100+ | 60+ | 60+ | 4 |
Injekciono oblikovanje male serije sa 3D štampanim kalupima
Integracijom 3D štampe u svoj proces injekcionog oblikovanja, Multiplus je uspeo da poveća svoj biznis, preuzme više poslova i bude konkurentniji, sve to smanjujući troškove, poboljšavajući vreme obrade i pomažući svojim klijentima da brže plasiraju bolje proizvode na tržište.
Preuzmite "white paper" ili pogledajte webinar za detaljan proces rada, smernice za dizajn i druge najbolje prakse za korišćenje 3D štampanih kalupa u procesu injekcionog oblikovanja, kao i dodatne stvarne studije slučaja sa Novus, Braskem i Holimaker.