Serviços de moldes de injeção de protótipos: peças personalizadas de baixo volume e soluções de cotação rápida

Principais conclusões

• A moldagem por injeção rápida custa apenas um quinto do preço da impressão 3D para 50-500 protótipos funcionais , o que reduz drasticamente os custos de protótipos para os clientes.
• Para obter protótipos de alta qualidade, os clientes precisam selecionar fornecedores que tenham oficinas de prototipagem dedicadas, controle de tolerância em circuito fechado (0,05 mm) e recursos de troca rápida de material.
• A JS Precision oferece relatórios de certificação de materiais e relatórios de inspeção dimensional que podem ajudar os clientes a passar diretamente dos protótipos para a produção em massa e podem economizar custos em iterações futuras.

Por que escolher os serviços de moldes de injeção de protótipo da JS Precision?

Selecionar o serviço certo de moldes de injeção de protótipo é extremamente importante para o sucesso do negócio ao tentar resolver o problema de verificação de protótipos de baixo volume.

A JS Precision tem ampla experiência em moldagem por injeção de protótipos e ferramentas para moldes de injeção há décadas e atendeu mais de 500 empresas em setores como médico, automotivo e eletrônico. Oferecemos aos nossos clientes soluções viáveis ​​e adequadas às suas necessidades individuais.

Seguimos rigorosamente as Norma internacional ISO 16916:2016 no projeto e fabricação de moldes de injeção instantânea, para que nossa produção corresponda ao nível internacional de qualidade e, ao mesmo tempo, nossos clientes possam lidar com eficácia com os riscos de qualidade e concluir a verificação do protótipo com eficiência.

Uma startup do setor de dispositivos médicos precisava de 50 protótipos de cabos de endoscópio. Os moldes de aço tradicionais eram muito caros (US$ 21.000) e tinham um longo prazo de entrega (até 8 semanas), enquanto as amostras impressas em 3D não passaram no teste de esterilização a 70°C.

Trabalhando com a JS Precision, o cliente obteve os protótipos certos em apenas uma semana. Os custos foram mantidos baixos com o uso de moldes de alumínio 7075 e tecnologia de extração de núcleo deslizante, chegando a apenas US$ 6.300, o cliente economizou diretamente US$ 14.700 e, ao mesmo tempo, o investimento em P&D e os custos de tempo foram drasticamente reduzidos.

Quando se trata de validação de protótipos de baixo volume, as empresas focam principalmente na velocidade de resposta e na precisão do protótipo, sendo as oficinas de prototipagem separadas e a utilização de equipamentos eficientes os principais fatores capazes de garantir esses objetivos.

A JS Precision, com três máquinas de moldagem por injeção de prototipagem dedicadas FANUC Roboshot (30-100 toneladas) adquiridas, abriu uma oficina de prototipagem dedicada à prototipagem e não aceita pedidos de produção em massa, o que é uma ótima maneira de atender rapidamente às necessidades do cliente.

Nosso controle de tolerância em circuito fechado é de 0,05 mm, além de fornecermos certificação de materiais e relatórios de inspeção dimensional que auxiliam nossos clientes a passar diretamente do protótipo para a produção em massa, reduzindo custos de iterações subsequentes e tornando-nos um parceiro confiável para validação de protótipos de baixo volume.

Se você está enfrentando problemas de custo e prazo de entrega em prototipagem de baixo volume, entre em contato com nossos engenheiros para obter uma solução personalizada de moldes de injeção de protótipo e uma avaliação gratuita de viabilidade do projeto.

O que são protótipos de moldes de injeção e como eles lidam com altos custos e longos prazos de entrega na produção de baixo volume?

Moldes de alumínio ou insertos impressos em 3D usados ​​em moldes de injeção de protótipos substituem os moldes de aço usuais. Desta forma, os custos iniciais poderiam ser reduzidos em 60% -70%.

Rápido Usinagem CNC pode ser empregado, e o tempo para entrega do molde pode ser reduzido para 5 a 7 dias, o que é perfeito para produção de protótipos em pequenos lotes de 50 a 500 peças, resolvendo assim o problema de verificação de protótipos de baixo volume.

Falha na amortização de custos de moldes de aço tradicionais na produção de pequenos lotes

O preço para processar um único molde de aço P20 é de cerca de US$ 15.000 a US$ 20.000. Se o custo for dividido entre 200 peças, então o custo por peça seria de US$ 75 a US$ 100, o que aumenta muito as despesas de P&D.

Além disso, o tratamento térmico de moldes de aço e o processamento de EDM geralmente levam de 4 a 6 semanas, o que não é o caso se a P&D precisar de ciclos extremamente curtos para iterações.

Alternativas de baixo custo para moldes de alumínio e inserções impressas em 3D

O padrão SPI Classe 105 determina que a vida útil de um molde protótipo não deve ser superior a 500 ciclos.

Temos moldes de alumínio feitos de 7075 que atendem a esse padrão em todos os aspectos, pois foram levados à suavidade do HB 150 e podem resistir a 500-1000 ciclos de injeção. O preço do molde é de apenas US$ 3.000 a US$ 5.000 , apenas um quarto do preço dos moldes de aço.

Simplificando, é como alugar um carro temporário para atender à sua “necessidade temporária” durante a fase de P&D, em vez de gastar muito dinheiro na compra de um veículo que será usado para sempre, ao mesmo tempo que atende às necessidades e ao mesmo tempo economiza dinheiro.

Usinagem CNC rápida permite entrega em 5 a 7 dias

Empregamos uma máquina CNC rápida equipada com uma velocidade de fuso de até 24.000 rpm para processamento de moldes de alumínio. Na verdade, o desbaste e o acabamento são realizados juntos em uma única configuração e toda a operação dura de 12 a 18 horas.

Além disso, ao usar porta-moldes padrão da DME ou Hasco, isso permitirá economizar 70% do tempo de usinagem da base do molde . Como resultado, o molde pode ser entregue dentro de 5 a 7 dias.

Baixe o white paper de seleção de protótipos de moldes de injeção para entender claramente os cenários aplicáveis ​​para moldes de alumínio e moldes de aço, ajudando você a identificar rapidamente o apropriado solução de ferramentas para moldes de injeção .

Figura 1: Um protótipo de molde de injeção verde translúcido com quatro cavidades distintas, pinos-guia de metal e sistemas ejetores, montado em um expositor.

Como os serviços de moldes de injeção de protótipo conseguem orçamentos rápidos em 24 horas, desde o projeto até as peças?

Depois que os clientes carregam os desenhos 3D nos formatos STP ou X_T, o sistema é capaz de detectar os defeitos de moldagem e fornecer uma estimativa aproximada do tempo de processamento do molde em 30 minutos.

A JS Precision se compromete a enviar uma cotação preliminar dentro de 2 horas úteis , enfrentando efetivamente o desafio da lentidão no retorno da cotação e auxiliando os clientes na tomada de decisões rápidas.

Um sistema de molde padronizado reduz o tempo de design personalizado

Preparamos com antecedência seis tamanhos de molde padrão, que cobrirão cerca de 90% das peças do protótipo. Somente insertos macho/cavidade requerem usinagem. As bases dos moldes são reutilizáveis, portanto a duração do projeto cai de 3 dias para 4 horas , aumentando muito a eficiência do orçamento.

A ferramenta automática de análise DFM localiza rapidamente defeitos de moldagem

Este programa verifica elementos como espessura de paredes, áreas de rebaixos e ângulos de inclinação.

A espessura recomendada das paredes é de 1,5 a 3,0mm (será gerado um aviso para desvios superiores a 20%), sendo o ângulo de saída entre 1,5 e 2 o proposto . Além disso, informações sobre a localização do portão e a existência da linha de risco constam do relatório final do DFM.

Simplificando, é como “examinar” o projeto do seu protótipo de antemão, detectando quaisquer problemas que possam surgir e evitando a necessidade de refazer durante a produção real.

Compromisso de cotação em 2 horas úteis e processamento urgente de pedidos

Confirmamos a complexidade do molde no prazo de 1 hora, além disso, calculamos os custos de material e máquina em 1 hora para que o orçamento preliminar seja fornecido no máximo em 2 horas úteis . No caso de pedidos urgentes, oferecemos um orçamento formal incluindo uma previsão de vida útil do molde em 4 horas.

Figura 2: Um close de máquinas industriais realizando usinagem de precisão em componentes, dentro de uma fábrica.

Como as peças de um molde de injeção de plástico afetam diretamente o custo e a flexibilidade de modificação do molde protótipo?

A configuração de partes de um molde de injeção de plástico afeta diretamente o custo e a flexibilidade de modificação. A base do molde representa 40% do preço do molde, que pode ser reduzido para 25% optando por uma base de molde padrão .

A precisão depende em grande parte do núcleo/cavidade, e os recursos de ejeção e resfriamento serão mais flexíveis na fase de protótipo.

Tornando a base do molde padrão e escolha de material para núcleo/cavidade

As bases de molde padrão LKM custam apenas US$ 800 a US$ 1.500, enquanto as bases de molde personalizadas custam mais de US$ 5.000. Os materiais do núcleo/cavidade são selecionados com base no tamanho do lote: alumínio para <500 peças e aço para 2.000 peças.

Métodos para Simplificação do Sistema de Ejeção e Resfriamento

Na fase de protótipo, os moldes também podem simplificar as estruturas de ejeção e resfriamento. Por exemplo, o número de pinos ejetores pode ser reduzido pela metade, de 8 para 4, e ainda assim, o equilíbrio de ejeção pode ser mantido.

Dois canais de água diretos são usados ​​no sistema de resfriamento para manter a diferença nas temperaturas do molde em 5, assim o problema de empenamento e deformação da peça é completamente eliminado e o custo e a precisão são equilibrados.

As funções principais da superfície de partição e da extração do núcleo não podem ser simplificadas

As formas côncavas em moldes geralmente precisam de blocos deslizantes ou ejetores em algum ângulo em relação à superfície para retirar as peças após a moldagem. Na fase de protótipo, a extração manual do núcleo pode ser feita simplesmente à mão (pode levar a uma redução de custos de 40%).

• Se você tiver 3 iterações ou menos, é melhor optar pelo método manual de extração de núcleo.
• Para 5 iterações ou mais , um bloco deslizante pneumático custando US$ 800 seria a melhor escolha do ponto de vista de custo e eficiência.

Quais modos de falha o projeto da ferramenta de moldagem por injeção deve evitar para peças personalizadas?

A lógica de projeto de ferramenta de moldagem por injeção decidirá diretamente a qualidade da saída do protótipo. Se os recursos de comporta, resfriamento e ejeção forem mal projetados, eles poderão causar dobras nas linhas de solda, etc. Por meio da análise do fluxo do molde e dos insertos intercambiáveis , a taxa de rendimento da primeira moldagem pode ser aumentada em até mais de 90%.

Linhas de solda e redução de resistência causada pela localização incorreta da porta

Um invólucro de controlador gerou uma linha de solda diretamente oposta à base do encaixe de encaixe devido a uma localização não autorizada do portão, portanto a resistência à tração foi de apenas 52% do valor do projeto . Depois de recolocar o produto na extremidade traseira, a resistência voltou para > 90% do material de base.

Canais de resfriamento insuficientes, levando a empenamentos e ciclos prolongados

É necessário 1 ciclo de um molde de alumínio sem canais de resfriamento por 90 segundos e o nivelamento da peça é superior a 0,15 mm. Possuindo canal de resfriamento direto de 6mm de diâmetro, tempo de ciclo reduzido para 35 segundos , com empenamento de 0,05mm, aliando assim eficiência e precisão.

Design de inserto rapidamente substituível suporta modificações iterativas

Estas peças substituíveis foram feitas como inserções separadas e independentes. Quando quiser fazer uma modificação, basta alterar o inserto relacionado à modificação. Você não precisa refazer todo o molde. Na verdade, custará apenas US$ 200 a US$ 500.

Em outras palavras, é como trocar a bateria de um telefone , você não troca o telefone inteiro só porque a bateria envelhece, você troca apenas as partes principais para que ainda possa usá-lo, economizando dinheiro e também tornando-o mais eficiente.

Figura 3: Um diagrama técnico que ilustra vários tipos de deterioração de bordas em moldes de injeção, como amassados, rachaduras, deformação plástica e verificações de calor.

Como determinar se os produtos de moldagem por injeção de plástico atendem aos requisitos de montagem final durante a fase de protótipo?

O principal fator para decidir se um produtos de moldagem por injeção de plástico O protótipo é qualificado é que ele tenha um bom desempenho e seja consistente em termos de dimensões com a peça produzida em massa, de modo que nenhum retrabalho seja necessário posteriormente.

Lidando com variações de desempenho entre o protótipo e a matéria-prima original

Por exemplo, mudar o material do protótipo de ABS não reforçado para o material de produção em massa de ABS reforçado com fibra de vidro pode resultar na redução da taxa de encolhimento de 0,5% para 0,2% , o que pode causar problemas de montagem.

Garantir que o protótipo e a produção sejam feitos com o mesmo tipo de matéria-prima e que a diferença do MFI seja de 5% é muito importante.

Duplicação precisa da taxa de contração por parâmetros de moldagem

Parâmetros de moldagem, como pressão de retenção e temperatura do molde, têm impacto direto na taxa de contração. Por exemplo, aumentar a pressão de retenção de 50MPa para 80MPa reduziria a taxa de contração, e aumentar a temperatura do molde resultaria em uma taxa de contração mais alta. Uma variação da taxa de encolhimento de 0,2% pode ser preservada.

Relatórios de certificação de materiais e padrões de liberação de relatórios de inspeção dimensional

O relatório de certificação do material deve conter detalhes como densidade, resistência à tração, etc. As inspeções dimensionais contam com CMM, onde o tamanho crítico CPk 1,33, garantindo assim que o protótipo e a peça de produção sejam consistentes e evitando problemas de montagem.

Obtenha gratuitamente um Guia de validação de montagem de produtos de moldagem por injeção de plástico para determinar rapidamente se seu protótipo atende aos requisitos de montagem final e evitar retrabalho.

Quais são os pontos problemáticos exclusivos que a moldagem por injeção rápida resolve na moldagem de protótipos de plástico em comparação com a usinagem CNC e a impressão 3D?

A moldagem por injeção rápida é capaz de produzir formas ocas bastante complexas de uma só vez, o que significa que não há necessidade de usinagem e colagem CNC. Além disso, o empilhamento de tolerância de montagem é contornado.

Além disso, utiliza matérias-primas de grau de injeção com desvios isotrópicos de 5% e a resistência à tração das peças produzidas é 2-3 vezes maior que a de Impressão 3D FDM . Como resultado, é um processo ideal para necessidades de prototipagem de pequenos lotes.

Comparação de desempenho e custo de diferentes métodos de processamento

vs CNC: capacidade de moldagem de estruturas côncavas complexas

O CNC não pode trabalhar em canais côncavos fechados ou profundos e estreitos. Isso significa que para finalizar o processo é necessária a desmontagem e a colagem . As tolerâncias de montagem combinadas vão até 0,2 mm.

A moldagem por injeção rápida, por outro lado, usa controles deslizantes/ejetores angulares para moldagem única sem erros de montagem.

vs impressão 3D: materiais isotrópicos imitam força real

As peças impressas com FDM têm resistência no eixo Z de apenas 30% em comparação com a resistência do plano XY. Além disso, não passam nos testes de retardamento de chama e esterilização.

A moldagem por injeção rápida, porém, utilizando matérias-primas de grau de injeção com desvios isotrópicos de 5% , permite realizar uma verificação mecânica que reflete o mundo real.

Entre em contato com nossos engenheiros para obter uma estimativa de custo gratuita para o seu moldagem de plástico protótipo projeto, comparando a relação custo-benefício de diferentes métodos de processamento para escolher a solução ideal.

Quais são os três indicadores técnicos importantes ao selecionar as melhores empresas de moldagem por injeção?

Escolhendo melhores empresas de moldagem por injeção requer atenção especial a três parâmetros principais, que afetarão diretamente a qualidade dos protótipos, o prazo de entrega e o custo, sem comprometer outros fatores.

Quando são apenas 20-100 unidades, a produção em linha mista adicionará 10 dias úteis à fila de moldes do protótipo, o que resulta no atraso da fase de P&D.

A JS Precision está equipada não apenas com uma oficina de prototipagem, mas também com 3 máquinas de moldagem por injeção dedicadas que nunca são usadas para produção em massa. Os pedidos antecipados recebem resposta em até 48 horas, garantindo assim um prazo de entrega rápido.

O controle de tolerância em circuito fechado é indispensável para a precisão. Para corrigir desvios do molde, contamos com apalpadores Renishaw e a primeira peça é verificada com uma CMM. Alteramos o processo para que CPk seja 1,33 e os desvios de dimensão crítica sejam mantidos em 0,05 mm, que é o padrão para produção em massa.

Estudo de caso JS Precision: 50 protótipos de cabos de endoscópio para empresas iniciantes de dispositivos médicos

Protótipo de dispositivo médico a verificação exige os mais altos padrões de materiais, precisão e tempo de produção. Este projeto é um bom exemplo de como a JS Precision, por meio de moldagem por injeção de protótipo, pode resolver os principais problemas dos clientes de forma rápida e eficiente.

Desafios encontrados

Uma startup de dispositivos médicos queria comprar 50 protótipos de cabos de endoscópio. Uma alça é composta por quatro clipes ocultos e um canal de resfriamento de 1,5 mm.

A liga PC/ABS (HDT 110) foi o principal material utilizado e os clipes tiveram que sobreviver a uma força de tração de 50N. Os moldes de aço levaram 8 semanas, custaram 21 mil e as amostras impressas em 3D foram deformadas após esterilização a 70 ℃ e não atendiam aos requisitos.

Solução

Depois de analisar minuciosamente as necessidades do cliente, a JS Precision criou um protótipo de solução de molde de injeção direcionado.

Empregamos moldes de alumínio 7.075 com custos de molde de apenas US$ 5.800, o que reduziu drasticamente os custos dos clientes. Para superar o desafio dos clipes embutidos, criamos uma estrutura de extração de núcleo deslizante para produzir a moldagem de uma peça dos clipes embutidos. Desta forma, contornamos os problemas de desvio de precisão resultantes do processamento de desmontagem.

Usando a simulação do fluxo do molde, ajustamos a comporta para injeção de ponto único na cauda da alça e, pela linha de solda abaixo da nervura decorativa, a resistência da área de tensão dos clipes foi garantida.

O mesmo grau PC/ABS (SABIC C6200) foi o material adequado ao modelo de produção em massa.

Com a mudança dos parâmetros de retenção de pressão (70MPa×3s) e velocidade de injeção (60mm/s), a taxa de contração da produção em massa de 0,5%-0,7% foi alcançada de forma muito próxima no protótipo e, assim, a consistência de desempenho entre o protótipo e as peças produzidas em massa foi garantida.

Os moldes foram entregues em 7 dias e, depois disso, em pouquíssimas 2 horas, foram moldadas por injeção 50 peças, o que atendeu efetivamente aos requisitos do ciclo de P&D do cliente.

Resultados Finais

A resistência média à tração do encaixe instantâneo deste lote de protótipos foi de 53N e a resistência da área da linha de solda foi de 93% do material base.

Nenhuma deformação foi observada após envelhecimento térmico de 70°C/48 horas e passou ISO 10993-5 triagem de citotoxicidade , o que o torna adequado para pré-aprovação direta do FDA.

O custo total foi de US$ 6.300, o que economizou US$ 14.700 em comparação com os moldes de aço e o ciclo também foi reduzido em 7 semanas. Posteriormente, o cliente substituiu os moldes de alumínio por moldes rígidos para produção em massa.