RKT热塑性塑料加工注塑机的工具区域。该工艺非常适合大批量生产。然而,许多人也相信3D打印最终会同样好。因此,这里将更仔细地研究这两个过程。
(图片来源:RKT)
在选择塑料增材制造(3D打印)和注塑成型时,需要综合考虑多种因素,以下是两者的对比及选择建议:
塑料零件在日常生活中的许多领域都是不可或缺的。对于医疗器械零部件来说,某些塑料因其生物相容性、化学耐性、无菌性和强度等特性而特别适用。注塑成型已被证明是制造这些零部件的有效方法。然而,如今也有一些适用于生产塑料零件的3D打印工艺。例如,注塑专家罗丁格塑料技术公司(Rodinger Kunststoff-Technik,简称RKT)在两种工艺方面都有经验。对这些塑料加工方法的具体特点进行比较,将显示哪些标准更倾向于选择一种工艺而不是另一种。最终,用户利益始终是最重要的。需要注意的是,在许多行业中,未经事先验证,注塑成型的零件不能被3D打印的零件所替代。RKT在医疗技术、诊断和生命科学等高科技行业作为注塑零件制造商拥有超过50年的经验。RKT拥有自己的模具制造能力,并将3D打印用于内部任务,如操作材料和原型的生产,以及开发项目和以客户及供应商为重点的展示用途。
零件制造的差异
注塑成型是一种高度精确的制造工艺,通常使用热塑性塑料(因此可以反复熔化)作为原料。在注塑机的所谓塑化螺杆中,通过热量和摩擦将塑料颗粒熔化。然后,熔融的塑料在高压下被注入模具(注塑模具)中。钢制注塑模具中的所谓型腔决定了最终产品的精确几何形状。在注塑过程中,塑料在受控的冷却后固化成零件。冷却阶段完成后,模具打开,成品零件被取出或弹出。这一工艺能够实现复杂塑料零件的批量生产,具有高度的重复性和效率。
而在3D打印(通常也称为增材制造)中,工件并非一次性制造完成,而是逐层构建。这一过程涉及使用激光或所谓的挤出机(一种塑料的“绞肉机”)。根据不同的工艺,塑料以粉末、液体(树脂)或丝材(热塑性塑料)的形式进行加工。
注塑成型并非总是可行,但速度更快
如上所述,注塑成型非常适合大批量生产塑料零件。注塑成型工艺的特点是注塑参数和零件尺寸具有非常高的重复性。然而,每一种塑料零件都需要有其对应的注塑模具。如果零件有任何变化,模具也必须相应地进行调整,这可能会变得非常昂贵。注塑成型的工艺流程和参数以及产品质量保持一致,并且可以轻松监控。注塑成型工艺以短生产时间——所谓的“生产周期”而闻名。
与注塑成型不同,3D打印不需要昂贵的模具和注塑机。它能够生产出具有非常复杂几何形状、结构、倒扣和深腔的零件,这些零件通过注塑成型通常难以制造甚至无法制造。然而,与注塑成型相比,3D打印制造零件需要花费更多时间。根据不同的方法,通过使用多个激光头或并行工作的挤出机,可以相应地减少打印时间。
这些方面在选择中至关重要:
选择制造工艺的标准包括待制造零件的几何形状、表面纹理、机械强度和尺寸。如前所述,具有复杂形状和内部空腔的零件通过注塑成型难以制造甚至无法制造。如果两种工艺都可以用于一项制造任务,那么就需要比较其他标准。这些包括要生产的零件数量、需要保持的公差、零件的生产时间以及相关的设备小时费率、材料成本,以及在注塑成型的情况下,制造注塑模具的成本。另一个问题是零件是否可以直接安装,还是需要进一步的后处理。根据这些标准,可以计算出预期的单位成本。在某个批量大小时,会达到一个所谓的“盈亏平衡点”,在这个点上,两种工艺的经济性是相等的。一般来说,对于较大数量的生产,注塑成型更具经济性,而对于较小数量的生产,3D打印更具经济性。