Servizi di stampi a iniezione di prototipi: parti personalizzate a basso volume e soluzioni di preventivo rapido

Punti chiave

• Lo stampaggio a iniezione rapida costa solo un quinto della stampa 3D per 50-500 prototipi funzionali , il che riduce drasticamente i costi dei prototipi per i clienti.
• Per ottenere prototipi di alta qualità, i clienti devono selezionare fornitori che dispongano di laboratori di prototipazione dedicati, circuito chiuso di controllo della tolleranza (0,05 mm) e capacità di cambio rapido dei materiali.
• JS Precision offre rapporti di certificazione dei materiali e rapporti di ispezione dimensionale che possono aiutare i clienti a passare direttamente dai prototipi alla produzione di massa e possono risparmiare sui costi nelle iterazioni future.

Perché scegliere i servizi di stampaggio a iniezione di prototipi di JS Precision?

La selezione del giusto servizio di stampi a iniezione di prototipi è di fondamentale importanza per il successo aziendale quando si cerca di affrontare il problema della verifica dei prototipi a basso volume.

JS Precision vanta da decenni una vasta esperienza nello stampaggio a iniezione di prototipi e negli utensili per stampi a iniezione e ha servito oltre 500 aziende in settori quali quello medico, automobilistico ed elettronico. Offriamo ai nostri clienti soluzioni praticabili adatte alle loro esigenze individuali.

Seguiamo rigorosamente il Norma internazionale ISO 16916:2016 nella progettazione e produzione di stampi a iniezione a scatto, in modo che la nostra produzione corrisponda al livello internazionale di qualità e, allo stesso tempo, i nostri clienti possano affrontare efficacemente i rischi di qualità e completare la verifica del prototipo in modo efficiente.

Una startup nel settore dei dispositivi medici aveva bisogno di 50 prototipi di manici per endoscopi. Gli stampi tradizionali in acciaio erano troppo costosi ($ 21.000) e avevano tempi di consegna lunghi (fino a 8 settimane), mentre i campioni stampati in 3D non superavano un test di sterilizzazione a 70 ℃.

Lavorando con JS Precision, il cliente ha ottenuto i prototipi giusti in una sola settimana. I costi sono stati mantenuti bassi grazie all'uso di stampi in alluminio 7075 e della tecnologia di estrazione del nucleo scorrevole, arrivando a soli $ 6.300, il cliente ha risparmiato direttamente $ 14.700 e, allo stesso tempo, gli investimenti in ricerca e sviluppo e i costi in termini di tempo sono stati drasticamente ridotti.

Quando si tratta di validazione di prototipi a basso volume, le aziende si concentrano principalmente sulla velocità di risposta e sull'accuratezza del prototipo, avendo laboratori di prototipazione separati e l'uso di attrezzature efficienti come principali fattori in grado di garantire questi obiettivi.

JS Precision con tre macchine per stampaggio a iniezione dedicate alla prototipazione FANUC Roboshot acquistate (30-100 tonnellate), ha aperto un laboratorio di prototipazione dedicato alla prototipazione e non accetta ordini di produzione di massa, il che è un ottimo modo per soddisfare rapidamente le esigenze dei clienti.

Il nostro controllo di tolleranza a circuito chiuso è di 0,05 mm, inoltre forniamo certificazione dei materiali e rapporti di ispezione dimensionale che aiutano i nostri clienti a passare direttamente dal prototipo alla produzione di massa, riducendo i costi delle iterazioni successive e diventando un partner affidabile per la convalida di prototipi a basso volume.

Se hai problemi di costi e tempi di consegna nella prototipazione a basso volume, contatta i nostri ingegneri per una soluzione personalizzata di stampi a iniezione per prototipi e una valutazione gratuita della fattibilità del progetto.

Cosa sono gli stampi a iniezione prototipo e come affrontano costi elevati e tempi di consegna lunghi nella produzione a basso volume?

Gli stampi in alluminio o gli inserti stampati in 3D utilizzati negli stampi a iniezione prototipi sostituiscono i normali stampi in acciaio. In questo modo, i costi di avvio potrebbero essere ridotti del 60%-70%.

Rapido Lavorazione CNC può essere impiegato e i tempi di consegna dello stampo possono essere ridotti a 5-7 giorni, il che è perfetto per la produzione di prototipi in piccoli lotti di 50-500 pezzi, risolvendo così il problema della verifica dei prototipi a basso volume.

Guasto dell'ammortamento dei costi degli stampi in acciaio tradizionali nella produzione di piccoli lotti

Il prezzo per la lavorazione di un singolo stampo in acciaio P20 è di circa $ 15.000-$ 20.000. Se il costo fosse condiviso tra 200 pezzi, il costo per pezzo sarebbe di $ 75-$ 100, il che aumenterebbe notevolmente le spese di ricerca e sviluppo.

Inoltre, il trattamento termico degli stampi in acciaio e la lavorazione per elettroerosione richiedono solitamente 4-6 settimane, il che non è il caso se la ricerca e sviluppo necessita di cicli estremamente brevi per le iterazioni.

Alternative a basso costo per stampi in alluminio e inserti stampati in 3D

Lo standard SPI Classe 105 impone che la durata di vita di uno stampo prototipo non debba superare i 500 cicli.

Disponiamo di stampi in alluminio 7075 che soddisfano in tutto questo standard in quanto sono stati portati alla morbidezza di HB 150 e possono resistere a 500-1000 cicli di iniezione. Il prezzo dello stampo è di soli 3.000-5.000 dollari , appena un quarto di quello degli stampi in acciaio.

Per dirla in parole povere, è come noleggiare un'auto temporanea per soddisfare la tua "esigenza temporanea" durante la fase di ricerca e sviluppo, invece di spendere molti soldi per acquistare un veicolo che verrà utilizzato per sempre, soddisfacendo allo stesso tempo le esigenze e risparmiando denaro.

La lavorazione CNC rapida consente la consegna in 5-7 giorni

Utilizziamo una veloce macchina CNC dotata di una velocità del mandrino fino a 24.000 giri/min per la lavorazione degli stampi in alluminio. Infatti, sgrossatura e finitura vengono eseguite insieme in un unico setup e l'intera operazione dura 12-18 ore.

Inoltre, quando si utilizzano basi stampo standard di DME o Hasco, ciò consentirà di risparmiare il 70% del tempo di lavorazione della base stampo . Di conseguenza, lo stampo può essere consegnato entro 5-7 giorni.

Scarica il white paper sulla selezione dei prototipi di stampi a iniezione per comprendere chiaramente gli scenari applicabili agli stampi in alluminio e in acciaio, aiutandoti a identificare rapidamente il modello appropriato soluzione di utensili per stampi a iniezione .

Figura 1: Un prototipo di stampo a iniezione verde traslucido con quattro cavità distinte, perni di guida in metallo e sistemi di espulsione, montato su un espositore.

In che modo i servizi di stampaggio a iniezione di prototipi ottengono un preventivo rapido 24 ore su 24, dalla progettazione alle parti?

Una volta che i clienti hanno caricato i disegni 3D nei formati STP o X_T, il sistema è in grado di individuare i difetti di stampaggio e fornire una stima approssimativa del tempo di lavorazione dello stampo entro 30 minuti.

JS Precision si impegna a inviare un preventivo preliminare entro 2 ore lavorative , affrontando in modo efficace la sfida della lentezza dei preventivi e assistendo i clienti nel prendere decisioni rapide.

Un sistema di stampi standardizzato riduce i tempi di progettazione personalizzata

Abbiamo preparato in anticipo sei dimensioni di stampo standard, che copriranno circa il 90% delle parti del prototipo. Solo gli inserti con nucleo/cavità richiedono lavorazione. Le basi dello stampo sono riutilizzabili, quindi la durata della progettazione scende da 3 giorni a 4 ore , migliorando così notevolmente l'efficienza del preventivo.

Lo strumento automatico di analisi DFM individua rapidamente i difetti di stampaggio

Questo programma scansiona elementi come lo spessore delle pareti, le aree di sottosquadri e gli angoli di sformo.

Lo spessore consigliato delle pareti è compreso tra 1,5 e 3,0 mm (verrà generato un avviso per deviazioni superiori al 20%) e l'angolo di sformo compreso tra 1,5 e 2 è quello proposto . Inoltre, le informazioni sull'ubicazione del cancello e sull'esistenza della linea di rischio sono incluse nel rapporto finale del DFM.

In parole povere, è come "esaminare" in anticipo il progetto del prototipo, rilevando eventuali problemi che potrebbero sorgere ed evitando la necessità di rifarlo durante la produzione vera e propria.

Impegno di preventivo di 2 ore lavorative ed elaborazione urgente degli ordini

Confermiamo la complessità dello stampo entro 1 ora, inoltre, calcoliamo i costi del materiale e della macchina entro 1 ora, quindi il preventivo preliminare viene fornito entro e non oltre 2 ore lavorative . In caso di ordini urgenti, offriamo un preventivo formale comprensivo di una previsione della durata dello stampo entro 4 ore.

Figura 2: Un primo piano di macchinari industriali che eseguono lavorazioni meccaniche di precisione su componenti, all'interno di un ambiente di fabbrica.

In che modo le parti di uno stampo a iniezione di plastica influiscono direttamente sul costo e sulla flessibilità della modifica dello stampo prototipo?

La configurazione di parti di uno stampo per iniezione plastica influisce direttamente sui costi e sulla flessibilità delle modifiche. Il portastampo costituisce il 40% del prezzo dello stampo, che può essere ridotto al 25% optando per un portastampo standard .

La precisione dipende in gran parte dal nucleo/cavità e le funzionalità di espulsione e raffreddamento saranno le più flessibili nella fase di prototipo.

Definizione dello standard della base dello stampo e scelta del materiale per nucleo/cavità

Le basi per stampi standard LKM costano solo $ 800- $ 1.500, mentre le basi per stampi personalizzate costano oltre $ 5.000. I materiali del nucleo/della cavità vengono selezionati in base alle dimensioni del lotto: alluminio per <500 pezzi e acciaio per 2000 pezzi.

Metodi per la semplificazione del sistema di espulsione e raffreddamento

In fase di prototipazione gli stampi possono anche semplificare le strutture di espulsione e raffreddamento. Ad esempio, il numero di perni di espulsione può essere dimezzato, da 8 a 4, mantenendo comunque il bilanciamento dell'espulsione.

Nel sistema di raffreddamento vengono utilizzati due canali d'acqua diretti per mantenere la differenza di temperatura dello stampo a 5, in modo che il problema della deformazione e della deformazione delle parti venga completamente eliminato e il costo e la precisione siano bilanciati.

Le funzioni principali della superficie di divisione e dell'estrazione del nucleo non possono essere semplificate

Le forme concave negli stampi generalmente necessitano di blocchi scorrevoli o espulsori con una certa angolazione rispetto alla superficie per estrarre le parti dopo lo stampaggio. Nella fase di prototipo, è possibile eseguire l'estrazione manuale delle anime semplicemente a mano (può portare a una riduzione dei costi del 40%).

• Se hai 3 iterazioni o meno, è meglio optare per il metodo di estrazione manuale del nucleo.
• Per 5 iterazioni e oltre , un blocco scorrevole pneumatico che costa $ 800 sarebbe la scelta migliore sia dal punto di vista dei costi che dell'efficienza.

Quali modalità di guasto dovrebbe evitare la progettazione di strumenti di stampaggio a iniezione per le parti personalizzate?

La logica di progettazione di strumenti per lo stampaggio a iniezione deciderà direttamente la qualità dell'output del prototipo. Se le funzioni di accesso, raffreddamento ed espulsione non sono progettate correttamente, possono causare problemi di piegatura delle linee di saldatura, ecc. Grazie all'analisi del flusso dello stampo e agli inserti intercambiabili , il tasso di resa del primo stampaggio può essere aumentato fino a oltre il 90%.

Linee di saldatura e riduzione della resistenza causate dalla posizione errata del cancello

Un alloggiamento del controller ha generato una linea di saldatura direttamente di fronte alla base dell'accoppiamento a scatto a causa di una posizione non autorizzata del cancello, quindi la resistenza alla trazione era solo il 52% del valore di progetto . Dopo aver riposizionato il prodotto fino alla coda, la resistenza è tornata a > 90% del materiale di base.

Canali di raffreddamento insufficienti che portano a deformazioni e cicli estesi

È necessario 1 ciclo di uno stampo in alluminio senza canali di raffreddamento per 90 secondi e la planarità della parte è superiore a 0,15 mm. Avendo un canale di raffreddamento diretto di 6 mm di diametro, il tempo di ciclo è ridotto a 35 secondi , con una deformazione di 0,05 mm, combinando così efficienza e precisione.

Il design dell'inserto rapidamente sostituibile supporta le modifiche iterative

Queste parti sostituibili sono state realizzate come inserti separati e indipendenti. Quando vuoi fare una modifica, devi solo cambiare l'inserto relativo alla modifica. Non è necessario rifare l'intero stampo. In effetti, ti costerà solo $ 200- $ 500.

In altre parole, è come cambiare la batteria di un telefono , non si cambia l'intero telefono solo perché la batteria diventa vecchia, si cambiano solo le parti principali in modo da poterlo ancora utilizzare, risparmiando così denaro e rendendolo anche più efficiente.

Figura 3: Un diagramma tecnico che illustra vari tipi di deterioramento dei bordi negli stampi a iniezione, come ammaccature, crepe, deformazione plastica e controlli termici.

Come determinare se i prodotti per lo stampaggio a iniezione di materie plastiche soddisfano i requisiti di assemblaggio finale durante la fase di prototipo?

Il fattore principale nel decidere se a prodotti per lo stampaggio ad iniezione di materie plastiche Il prototipo è qualificato se funziona bene ed è coerente in termini di dimensioni con la parte prodotta in serie, in modo che non sia necessaria alcuna rielaborazione successiva.

Gestire le variazioni nelle prestazioni tra il prototipo e la materia prima originale

Ad esempio, il passaggio del materiale del prototipo dall'ABS non rinforzato al materiale di produzione in serie dell'ABS rinforzato con fibra di vetro può comportare una riduzione del tasso di ritiro dallo 0,5% allo 0,2% , il che può causare problemi di assemblaggio.

È molto importante garantire che il prototipo e la produzione siano realizzati con lo stesso tipo di materia prima e che la differenza IFM sia del 5%.

Duplicazione accurata del tasso di restringimento mediante parametri di stampaggio

I parametri di stampaggio come la pressione di mantenimento e la temperatura dello stampo hanno un impatto diretto sul tasso di ritiro. Ad esempio, l'aumento della pressione di mantenimento da 50 MPa a 80 MPa ridurrebbe il tasso di ritiro, mentre l'aumento della temperatura dello stampo comporterebbe un tasso di ritiro più elevato. È possibile preservare una variazione del tasso di ritiro dello 0,2%.

Standard di rilascio dei rapporti di certificazione dei materiali e dei rapporti di ispezione dimensionale

Il rapporto di certificazione del materiale deve contenere dettagli come densità, resistenza alla trazione, ecc. Le ispezioni dimensionali si basano su CMM, dove la dimensione critica CPk 1,33, garantendo così che il prototipo e la parte di produzione siano coerenti ed evitando eventuali problemi di assemblaggio.

Ottieni una guida gratuita alla convalida dell'assemblaggio di prodotti per lo stampaggio a iniezione di materie plastiche per determinare rapidamente se il tuo prototipo soddisfa i requisiti di assemblaggio finale ed evitare rilavorazioni.

Quali punti critici unici risolve lo stampaggio a iniezione rapida nello stampaggio di prototipi di plastica rispetto alla lavorazione CNC e alla stampa 3D?

Lo stampaggio a iniezione rapida è in grado di produrre forme cave piuttosto complesse in una sola volta, il che significa che non è necessaria la lavorazione e l'incollaggio CNC. Inoltre, l'impilamento delle tolleranze di assemblaggio viene aggirato.

Inoltre, utilizza materie prime per iniezione con deviazioni isotrope del 5% e la resistenza alla trazione delle parti prodotte è 2-3 volte superiore a quella di Stampa 3D FDM . Di conseguenza, è un processo ideale per le esigenze di prototipazione di piccoli lotti.

Confronto tra prestazioni e costi di diversi metodi di elaborazione

vs CNC: capacità di stampaggio di strutture concave complesse

Il CNC non può lavorare su scanalature concave chiuse o strette e profonde. Ciò significa che per completare il processo sono necessari lo smontaggio e l'incollaggio . Le tolleranze di assemblaggio combinate arrivano fino a 0,2 mm.

Lo stampaggio ad iniezione rapida, invece, utilizza cursori/espulsori angolati per uno stampaggio unico senza errori di assemblaggio.

vs stampa 3D: i materiali isotropi imitano la vera forza

Le parti stampate con FDM hanno una resistenza dell'asse Z solo del 30% rispetto alla resistenza del piano XY. Inoltre non superano i test di resistenza alla fiamma e di sterilizzazione.

Lo stampaggio ad iniezione rapida, tuttavia, utilizzando materie prime ad iniezione con deviazioni isotrope del 5% , consente di condurre una verifica meccanica che riflette il mondo reale.

Contatta i nostri ingegneri per un preventivo gratuito per il tuo prototipo di stampaggio plastica progetto, confrontando il rapporto costo-efficacia dei diversi metodi di lavorazione per scegliere la soluzione ottimale.

Quali sono i tre indicatori tecnici che contano nella scelta delle migliori aziende di stampaggio a iniezione?

Scegliere le migliori aziende di stampaggio ad iniezione richiede un'attenzione particolare a tre parametri principali, che influenzeranno direttamente la qualità dei prototipi, i tempi di consegna e i costi senza compromettere altri fattori.

Quando si tratta di soli 20-100 pezzi, la produzione in linea mista aggiungerà 10 giorni lavorativi alla coda dello stampo del prototipo, il che si tradurrà in un ritardo della fase di ricerca e sviluppo.

JS Precision è dotata non solo di un'officina di prototipazione ma anche di 3 macchine per lo stampaggio a iniezione dedicate che non vengono mai utilizzate per la produzione in serie. Gli ordini anticipati ricevono risposta entro 48 ore, garantendo così tempi di consegna rapidi.

Il controllo della tolleranza a circuito chiuso è indispensabile per la precisione. Per correggere le deviazioni dello stampo ci affidiamo alle sonde Renishaw e il primo pezzo viene controllato con una CMM. Modifichiamo il processo in modo che CPk 1,33 e le deviazioni delle dimensioni critiche siano mantenute di 0,05 mm, che è lo standard per la produzione di massa.

Caso di studio JS Precision: 50 prototipi di manici per endoscopi per aziende startup di dispositivi medici

Prototipo di dispositivo medico la verifica richiede gli standard più elevati in termini di materiali, precisione e tempi di produzione. Questo progetto è un buon esempio di come JS Precision tramite lo stampaggio a iniezione di prototipi possa risolvere i problemi principali dei clienti in modo rapido ed efficiente.

Sfide incontrate

Una startup di dispositivi medici voleva acquistare 50 prototipi di maniglie per endoscopi. Una maniglia è composta da quattro clip nascoste e un canale di raffreddamento da 1,5 mm.

Il materiale principale utilizzato era la lega PC/ABS (HDT 110) e le clip dovevano resistere a una forza di trazione di 50 N. Gli stampi in acciaio hanno impiegato 8 settimane, sono costati 21.000 e i campioni stampati in 3D si sono deformati dopo la sterilizzazione a 70 ℃ e non soddisfacevano i requisiti.

Soluzione

Dopo aver analizzato in modo approfondito le esigenze del cliente, JS Precision ha ideato un prototipo mirato di soluzione di stampo a iniezione.

Abbiamo utilizzato 7075 stampi in alluminio con costi di stampo di soli $ 5.800 , riducendo drasticamente i costi per i clienti. Per superare la sfida delle clip incassate, abbiamo ideato una struttura di trazione del nucleo scorrevole per produrre uno stampaggio in un unico pezzo delle clip incassate. In questo modo, abbiamo aggirato i problemi di deviazione di precisione derivanti dal processo di smontaggio.

Utilizzando la simulazione del flusso dello stampo, abbiamo impostato il cancello sull'iniezione a punto singolo sulla coda della maniglia e, tramite la linea di saldatura sotto la nervatura decorativa, è stata garantita la resistenza dell'area di sollecitazione delle clip.

Il materiale abbinato al modello di produzione di massa era PC/ABS della stessa qualità (SABIC C6200).

Con la modifica dei parametri di mantenimento della pressione (70 MPa×3 s) e della velocità di iniezione (60 mm/s), il tasso di ritiro della produzione di massa dello 0,5%-0,7% è stato raggiunto molto vicino nel prototipo, garantendo così la coerenza delle prestazioni tra il prototipo e le parti prodotte in serie.

Gli stampi sono stati consegnati entro 7 giorni e successivamente, in brevissime 2 ore, sono stati stampati a iniezione 50 pezzi, rispondendo efficacemente ai requisiti del ciclo di ricerca e sviluppo del cliente.

Risultati finali

La resistenza alla trazione media di questo lotto di prototipi è stata di 53 N e la resistenza dell'area della linea di saldatura era pari al 93% del materiale di base.

Non è stata osservata alcuna deformazione dopo un invecchiamento termico di 70°C/48 ore ed è passata ISO 10993-5 screening della citotossicità , che lo rende adatto alla pre-approvazione diretta della FDA.

Il costo totale è stato di 6.300 dollari, con un risparmio di 14.700 dollari rispetto agli stampi in acciaio, inoltre il ciclo è stato ridotto di 7 settimane. Successivamente il cliente ha sostituito gli stampi in alluminio con stampi rigidi per la produzione in serie.