Услуги по изготовлению прототипов литьевых форм: изготовление небольших объемов индивидуальных деталей и быстрое ценовое предложение

Ключевые выводы

• Быстрое литье под давлением составляет всего лишь одну пятую стоимости 3D-печати 50-500 функциональных прототипов , что значительно снижает затраты клиентов на прототипы.
• Чтобы получить высококачественные прототипы, клиентам необходимо выбирать поставщиков, у которых есть специализированные мастерские по прототипированию, замкнутый контур контроля допусков (0,05 мм) и возможность быстрой смены материала.
• JS Precision предлагает отчеты о сертификации материалов и отчеты о проверке размеров, которые могут помочь клиентам напрямую перейти от прототипов к массовому производству и сэкономить затраты на будущих итерациях.

Почему стоит выбрать услуги JS Precision по литью под давлением прототипов?

Выбор правильной услуги по изготовлению литьевых форм для прототипов имеет решающее значение для успеха бизнеса при решении проблемы проверки прототипов в небольших объемах.

JS Precision на протяжении десятилетий имеет обширный опыт в области литья прототипов под давлением и оснастки для литьевых форм и обслуживает более 500 компаний в таких секторах, как медицина, автомобилестроение и электроника. Мы предоставляем нашим клиентам работоспособные решения, соответствующие их индивидуальным требованиям.

Мы строго следуем Международный стандарт ISO 16916:2016. в разработке и производстве литьевых пресс-форм, поэтому наша продукция соответствует международному уровню качества, и в то же время наши клиенты могут эффективно устранять риски качества и эффективно завершать проверку прототипа.

Стартапу в секторе медицинского оборудования потребовалось 50 прототипов рукояток эндоскопов. Традиционные стальные формы были слишком дорогими (21 000 долларов США) и имели длительный срок поставки (до 8 недель), а образцы, напечатанные на 3D-принтере, не прошли тест на стерилизацию при 70 ℃.

Работая с JS Precision, заказчик получил нужные прототипы всего за одну неделю. Затраты удалось сохранить на низком уровне за счет использования алюминиевых форм 7075 и технологии вытягивания сердечников ползуна, составив всего 6300 долларов США. Клиент получил прямую экономию в 14 700 долларов США , и в то же время инвестиции в исследования и разработки и временные затраты были значительно сокращены.

Когда дело доходит до проверки небольших объемов прототипов, компании в основном сосредотачиваются на скорости реагирования и точности прототипа, при этом наличие отдельных мастерских по прототипированию и использование эффективного оборудования являются основными факторами, способными гарантировать достижение этих целей.

Компания JS Precision, приобретя три специализированные термопластавтоматы для прототипирования FANUC Roboshot (30–100 тонн), открыла мастерскую по прототипированию, занимающуюся прототипированием, и не принимает заказы на массовое производство, что является отличным способом быстрого удовлетворения потребностей клиентов.

Наш контроль допуска в замкнутом контуре составляет 0,05 мм, кроме того, мы предоставляем отчеты о сертификации материалов и проверке размеров, которые помогают нашим клиентам перейти непосредственно от прототипа к массовому производству, сокращая затраты на последующие итерации и становясь надежным партнером при проверке прототипов в небольших объемах.

Если у вас возникли проблемы со стоимостью и сроками изготовления прототипов в небольших объемах, свяжитесь с нашими инженерами, чтобы получить индивидуальное решение для литья под давлением прототипов и бесплатную оценку технико-экономического обоснования проекта.

Что такое прототипы литьевых форм и как они справляются с высокими затратами и длительными сроками поставки при мелкосерийном производстве?

Алюминиевые формы или вставки, напечатанные на 3D-принтере, которые используются в прототипах литьевых форм, заменяют обычные стальные формы. Таким образом, начальные затраты могут быть сокращены на 60-70%.

Стремительный обработка с ЧПУ можно использовать, а время доставки пресс-формы можно сократить до 5-7 дней, что идеально подходит для мелкосерийного производства прототипов в количестве 50-500 штук, тем самым решая проблему проверки прототипов в небольших объемах.

Неспособность амортизации традиционных стальных форм при мелкосерийном производстве

Стоимость обработки одной формы из стали P20 составляет около 15 000–20 000 долларов США. Если стоимость разделить на 200 штук, то стоимость каждой штуки составит 75–100 долларов, что значительно увеличит расходы на НИОКР.

Кроме того, термообработка стальной формы и электроэрозионная обработка обычно занимают 4-6 недель, что не так, если НИОКР требуют чрезвычайно коротких циклов для итераций.

Недорогие альтернативы алюминиевым формам и вставкам, напечатанным на 3D-принтере

Стандарт SPI Class 105 предписывает, что срок службы прототипа формы не должен превышать 500 циклов.

У нас есть алюминиевые формы из 7075, которые полностью соответствуют этому стандарту, поскольку они доведены до мягкости HB 150 и выдерживают 500-1000 циклов впрыска. Цена формы составляет всего 3000–5000 долларов США , что составляет четверть стоимости стальной формы.

Проще говоря, это все равно, что арендовать временный автомобиль для удовлетворения ваших «временных потребностей» на этапе исследований и разработок вместо того, чтобы тратить много денег на покупку автомобиля, который будет использоваться вечно, одновременно удовлетворяя потребности и экономя деньги.

Быстрая обработка с ЧПУ обеспечивает доставку в течение 5-7 дней

Для обработки алюминиевых форм мы используем быстрый станок с ЧПУ, оснащенный скоростью шпинделя до 24 000 об/мин. Фактически черновая и чистовая обработка выполняются вместе за один установ, а вся операция длится 12-18 часов.

Кроме того, при использовании стандартных форм-основ DME или Hasco это позволит сэкономить 70% времени обработки пресс-форм . В результате форма может быть доставлена ​​в течение 5-7 дней.

Загрузите технический документ по выбору прототипов литьевых форм, чтобы четко понять применимые сценарии для алюминиевых и стальных форм и помочь вам быстро определить подходящие Решение для оснастки литьевых форм .

Рисунок 1: Полупрозрачный зеленый прототип литьевой формы с четырьмя отдельными полостями, металлическими направляющими штифтами и выталкивающими системами, установленный на демонстрационном стенде.

Как услуги по литью под давлением прототипов обеспечивают быстрое ценовое предложение в течение 24 часов от проектирования до деталей?

После того, как клиенты загрузили 3D-чертежи в форматах STP или X_T, система способна обнаружить дефекты пресс-формы и дать приблизительную оценку времени обработки пресс-формы в течение 30 минут.

JS Precision обязуется отправить предварительное предложение в течение 2 рабочих часов , что эффективно решает проблему медленного рассмотрения предложений и помогает клиентам быстро принимать решения.

Стандартизированная система пресс-форм сокращает время индивидуального проектирования

Мы заранее подготовили шесть стандартных размеров пресс-форм, которые покроют около 90% деталей прототипа. Механической обработки требуют только вставки стержня/полости. Формы-формы многоразовые, поэтому продолжительность проектирования сокращается с 3 дней до 4 часов , что значительно повышает эффективность предложения.

Автоматический инструмент анализа DFM быстро обнаруживает дефекты формования

Эта программа сканирует такие элементы, как толщина стен, области подрезов и углы уклонов.

Рекомендуемая толщина стен составляет от 1,5 до 3,0 мм (при отклонении более 20%) будет выдано предупреждение, а предлагаемый угол уклона составляет от 1,5 до 2 . Кроме того, информация о местоположении ворот и наличии линии риска включена в окончательный отчет ДФМ.

Проще говоря, это все равно, что заранее «изучать» дизайн вашего прототипа, выявлять любые проблемы, которые могут возникнуть, и избегать необходимости переделки во время фактического производства.

Обязательство по расценкам на 2 рабочих часа и срочная обработка заказов

Мы подтверждаем сложность формы в течение 1 часа, кроме того, мы рассчитываем стоимость материалов и оборудования в течение 1 часа, поэтому предварительное предложение предоставляется не позднее, чем за 2 рабочих часа . В случае срочных заказов мы предлагаем официальное ценовое предложение, включая прогноз срока службы пресс-формы в течение 4 часов.

Рисунок 2. Крупный план промышленного оборудования, выполняющего прецизионную обработку компонентов, в заводских условиях.

Как части пресс-формы для литья пластмасс под давлением напрямую влияют на стоимость и гибкость модификации формы-прототипа?

Конфигурация части литьевой формы для пластика напрямую влияет на стоимость и гибкость модификации. Основа пресс-формы составляет 40% от цены пресс-формы, которую можно снизить до 25% , выбрав стандартную основу пресс-формы .

Точность во многом зависит от сердечника/полости, а функции выброса и охлаждения будут наиболее ослаблены на этапе прототипа.

Создание стандарта основания пресс-формы и выбор материала для стержня/полости

Стандартные основы пресс-форм LKM стоят всего 800–1500 долларов США, а основы пресс-форм, изготовленных по индивидуальному заказу, стоят более 5000 долларов США. Материалы сердцевины/полости выбираются в зависимости от размера партии: алюминий для <500 штук и сталь для 2000 штук.

Методы упрощения системы эжекции и охлаждения

На стадии прототипа формы также могут упростить конструкции выброса и охлаждения. Например, количество выталкивающих штифтов можно сократить вдвое с 8 до 4, сохраняя при этом баланс выталкивания.

В системе охлаждения используются два прямых водяных канала, которые поддерживают разницу температур пресс-формы на уровне 5°С, таким образом, полностью устраняется проблема коробления и деформации деталей , а стоимость и точность сбалансированы.

Основные функции разделяющей поверхности и вытягивания сердечника не могут быть упрощены

Для вогнутых форм в формах обычно требуются скользящие блоки или выталкиватели, расположенные под некоторым углом к ​​поверхности, чтобы вынуть детали после формования. На стадии прототипа можно выполнить простое вытягивание сердечника вручную (может привести к снижению затрат на 40%).

• Если у вас 3 итерации или меньше, лучше использовать метод извлечения ядра вручную.
• Для 5 итераций и выше лучшим выбором как с точки зрения стоимости, так и эффективности будет пневматический выдвижной блок стоимостью 800 долларов.

Каких режимов отказов следует избегать при проектировании инструментов для литья под давлением для нестандартных деталей?

Логика конструкция инструмента для литья под давлением будет напрямую определять качество вывода прототипа. Если элементы затвора, охлаждения и выброса плохо спроектированы, они могут вызвать изгиб линий сварки и т. д. проблемы. Благодаря анализу текучести пресс-формы и сменным вставкам производительность при первом литье может быть увеличена более чем на 90%.

Линии сварных швов и снижение прочности из-за неправильного расположения литника

На корпусе контроллера образовалась линия сварки прямо напротив основания защелки из-за несанкционированного расположения шибера, поэтому предел прочности составил всего 52% от расчетного значения . После повторной подачи изделия на хвостовую часть прочность снова составила > 90% от основного материала.

Недостаточные каналы охлаждения, ведущие к короблению и удлинению циклов

Требуется 1 цикл обработки алюминиевой формы без каналов охлаждения в течение 90 секунд, плоскостность детали более 0,15 мм. Благодаря прямому охлаждающему каналу диаметром 6 мм время цикла сокращается до 35 секунд с короблением 0,05 мм, что позволяет сочетать эффективность и точность.

Конструкция быстрозаменяемых пластин поддерживает итеративные модификации

Эти сменные детали выполнены в виде отдельных и независимых вставок. Если вы хотите внести изменения, вам просто нужно изменить вставку, связанную с модификацией. Вам не придется переделывать всю форму. На самом деле это обойдется вам всего в 200-500 долларов.

Другими словами, это похоже на замену аккумулятора телефона : вы не меняете весь телефон только потому, что аккумулятор устарел, вы меняете только основные части, чтобы его можно было продолжать использовать, тем самым экономя деньги, а также делая его более эффективным.

Рисунок 3: Техническая диаграмма, иллюстрирующая различные типы разрушения кромок литьевых форм, такие как вмятины, трещины, пластическая деформация и термопроверки.

Как определить, соответствуют ли изделия для литья пластмасс под давлением требованиям окончательной сборки на этапе прототипа?

Главный фактор при принятии решения о том, является ли изделия для литья пластмасс под давлением Прототип квалифицирован, если он работает хорошо и соответствует по размерам серийно выпускаемой детали, так что в дальнейшем не требуется доработка.

Учет различий в производительности между прототипом и исходным сырьем

Например, переход материала прототипа с неармированного АБС на материал массового производства из АБС, армированного стекловолокном, может привести к снижению степени усадки с 0,5% до 0,2% , что может вызвать проблемы при сборке.

Очень важно гарантировать, что прототип и продукция изготовлены из одного и того же сорта сырья, а разница MFI составляет 5%.

Точное дублирование степени усадки по параметрам формования

Параметры формования, такие как давление выдержки и температура формы, оказывают прямое влияние на скорость усадки. Например, повышение давления выдержки с 50 МПа до 80 МПа снизит скорость усадки, а увеличение температуры формы приведет к более высокой скорости усадки. Можно сохранить отклонение степени усадки в размере 0,2%.

Отчеты о сертификации материалов и отчеты о проверке размеров. Стандарты выпуска.

Отчет о сертификации материала должен содержать такие данные, как плотность, прочность на разрыв и т. д. Проверка размеров проводится с помощью КИМ, где критический размер CPk 1,33, что позволяет гарантировать согласованность прототипа и производственной детали и избежать проблем со сборкой.

Получите бесплатное руководство по проверке сборки изделий для литья пластмасс под давлением, чтобы быстро определить, соответствует ли ваш прототип требованиям окончательной сборки, и избежать переделок.

Какие уникальные болевые точки решает быстрое литье под давлением при литье пластиковых прототипов по сравнению с обработкой на станке с ЧПУ и 3D-печатью?

Быстрое литье под давлением способно производить довольно сложные полые формы за один раз, что означает, что нет необходимости в механической обработке и склеивании на станке с ЧПУ. Кроме того, исключается накопление допусков сборки.

Кроме того, здесь используется литьевое сырье с изотропным отклонением 5%, а предел прочности изготавливаемых деталей в 2-3 раза выше, чем у литьевого сырья. ФДМ 3D-печать . В результате это идеальный процесс для мелкосерийного прототипирования.

Сравнение производительности и стоимости различных методов обработки

Сравнение с ЧПУ: возможность формования сложных вогнутых конструкций

ЧПУ не может работать с закрытыми вогнутыми или глубокими узкими канавками. Это означает, что для завершения процесса необходима разборка и склеивание . Суммарные допуски сборки достигают 0,2 мм.

С другой стороны, при быстром литье под давлением используются ползунки/угловые эжекторы для однократного формования без каких-либо ошибок при сборке.

vs 3D-печать: изотропные материалы имитируют реальную прочность

Детали, напечатанные с помощью FDM, имеют прочность по оси Z только на 30% по сравнению с прочностью в плоскости XY. Кроме того, они не проходят испытания на огнестойкость и стерилизацию.

Однако быстрое литье под давлением с использованием сырья для литья под давлением с изотропными отклонениями 5% позволяет провести механическую проверку, отражающую реальный мир.

Свяжитесь с нашими инженерами для бесплатного расчета стоимости вашего прототип пластикового литья проекта, сравнивая экономическую эффективность различных методов обработки для выбора оптимального решения.

Какие три технических показателя имеют значение при выборе лучших компаний, занимающихся литьем под давлением?

Выбор лучшие компании по литью под давлением требует особого внимания к трем основным параметрам, которые напрямую влияют на качество прототипов, время выполнения заказа и стоимость без ущерба для других факторов.

Когда объем производства составляет всего 20-100 штук, смешанное поточное производство добавит 10 рабочих дней к очереди изготовления прототипов, что приведет к задержке этапа исследований и разработок.

JS Precision оснащена не только цехом прототипирования, но и тремя специализированными термопластавтоматами , которые никогда не используются для массового производства. На предварительные заказы ответ поступает в течение 48 часов, что обеспечивает быструю доставку.

Контроль допуска с обратной связью необходим для обеспечения точности. Для исправления отклонений пресс-формы мы полагаемся на датчики Renishaw, а первую деталь проверяем с помощью КИМ. Мы меняем процесс так, чтобы CPk 1,33, а критические отклонения размеров сохранялись 0,05 мм, что является стандартом для массового производства.

Пример использования JS Precision: 50 прототипов ручек эндоскопов для начинающих компаний, занимающихся производством медицинского оборудования

Прототип медицинского устройства проверка требует самых высоких стандартов к материалам, точности и времени производства. Этот проект является хорошим примером того, как JS Precision с помощью литья прототипов под давлением может быстро и эффективно решать основные проблемы клиентов.

Возникшие проблемы

Стартап по производству медицинского оборудования хотел купить 50 прототипов рукояток для эндоскопов. Одна ручка состоит из четырех скрытых зажимов и охлаждающего канала диаметром 1,5 мм.

В качестве основного материала использовался сплав PC/ABS (HDT 110), а зажимы должны были выдерживать растягивающее усилие 50 Н. Изготовление стальных форм заняло 8 недель и стоило 21 тыс., а образцы, напечатанные на 3D-принтере , деформировались после стерилизации при 70 ℃ и не соответствовали требованиям.

Решение

После тщательного анализа потребностей клиента компания JS Precision предложила целевое решение для изготовления прототипа литьевой формы.

Мы использовали 7075 алюминиевых форм , стоимость которых составила всего 5800 долларов США , что значительно снизило затраты клиентов. Чтобы решить проблему с утопленными зажимами, мы разработали конструкцию для вытягивания сердечника ползуна, позволяющую производить цельное формование утопленных зажимов. Таким образом, мы обошли проблемы отклонения точности, возникающие в результате разборки.

Используя моделирование течения формы, мы установили литник на одноточечное впрыскивание в хвостовую часть ручки, а по линии сварного шва под декоративным ребром была обеспечена прочность зоны напряжения зажимов.

Для модели массового производства использовался тот же материал PC/ABS (SABIC C6200).

Благодаря изменению параметров удержания давления (70 МПа × 3 с) и скорости впрыска (60 мм/с) в прототипе была очень близко достигнута степень усадки массового производства 0,5–0,7% , и, таким образом, была обеспечена согласованность характеристик между прототипом и деталями массового производства.

Формы были переданы в течение 7 дней, после чего за очень короткие 2 часа было отлито 50 деталей, что эффективно соответствовало требованиям цикла исследований и разработок клиента.

Окончательные результаты

Средняя прочность на разрыв при защелкивании этой партии прототипов составила 53 Н, а прочность области линии сварного шва составила 93% от прочности основного материала.

После термического старения в течение 70 ℃/48 часов не наблюдалось никакой деформации, и она прошла. ИСО 10993-5 скрининг цитотоксичности , что делает его пригодным для прямого предварительного одобрения FDA.

Общая стоимость составила 6 300 долларов США, что позволило сэкономить 14 700 долларов США по сравнению со стальными формами, а цикл также сократился на 7 недель. Позже клиент заменил алюминиевые формы на твердые формы для массового производства.