A impressão 3D tem muito a ver com a moldagem por injeção. Através deste artigo, você pode entender por que existem os moldes de injeção para impressão 3D e o processo de fabricação deles. Moldes de injeção de impressão 3D para moldar o futuro
O que é um molde de injeção impresso em 3D?
A moldagem por injeção é um dos processos de fabricação mais comuns na indústria de plásticos. Essencialmente, o plástico fundido é injetado na cavidade do molde, endurece enquanto esfria, então o molde é aberto e a peça de plástico removida. A moldagem por injeção é usada principalmente para produção em massa por causa de seus altos custos iniciais em termos de projeto, teste e ferramentas. Obviamente, o preço unitário cai drasticamente quanto mais peças são produzidas, o que é a razão e a vantagem de usar a moldagem por injeção para produção em massa.
Por que usar a impressão 3D?
O próprio molde de injeção é um bloco de metal com cavidades que determinam a forma do produto que está sendo feito. Tradicionalmente, os moldes são projetados e produzidos por fresadoras de controle numérico computadorizado (CNC), que são muito caras. Como os moldes são geralmente feitos de metais como aço e alumínio, eles são difíceis de mudar depois de produzidos. Portanto, os moldes de injeção de impressão 3D oferecem uma alternativa barata e flexível.
Como imprimir em 3D um molde?
1) Processamento de dados
Os moldes de injeção de impressão 3D são feitos de maneira semelhante à impressão de outros objetos impressos em 3D:
Os moldes de injeção são projetados usando software CAD, como AutoCAD ou Fusion 360.
Os arquivos de design são salvos no formato STL e divididos em código G.
2) Use uma impressora 3D para imprimir o molde camada por camada.
3) Monte o molde na estrutura metálica e prepare-o para a moldagem por injeção.
Os materiais para moldes de injeção de impressão 3D requerem produtos com alta resistência e rigidez para suportar a pressão gerada durante o processo de injeção. Além disso, ele precisará ser resistente a altas temperaturas.
A seguir estão vários materiais comumente usados para moldes de injeção de impressão 3D:
PETG (tereftalato de polietileno)
ABS (Acrilonitrila Butadieno Estireno)
Nylon (também conhecido como poliamida)
PP (polipropileno)
TPE (elastômero termoplástico)
POM (Polioximetileno, também conhecido como Delrin ou Acetal)
Os moldes de injeção de impressão 3D podem ser feitos usando SLM, SLA, FDM, jateamento de material e SLS. Dito isto, SLA é o método de impressão 3D preferido para produzir moldes de injeção devido à alta precisão dimensional e superfície lisa que são ideais para moldes de injeção.
Há uma coisa que você deve saber sobre armações de metal e seu papel nos moldes de injeção. A estrutura fornece suporte para a pressão e o calor gerados durante o processo de moldagem por injeção. Como a estrutura de metal pode ser usada universalmente, apenas a parte central do molde precisa ser impressa em 3D, portanto, alterar o design é fácil e flexível. No entanto, no caso da impressão 3D de todo o molde, é necessário mais material e tempos de impressão mais longos.
Vantagens e desvantagens do molde de injeção de impressão 3D
A impressão 3D é uma excelente opção para produzir moldes de injeção, mas também tem suas desvantagens. A comparação a seguir exclui moldes de impressão 3D de metal.
Vantagem
1. Baixo custo: O método tradicional de produção de moldes de injeção é muito caro e demorado, exigindo maquinário de precisão e experiência do fabricante do molde. E a impressão 3D é uma forma mais barata de fazer moldes. Segundo relatos, em comparação com a tecnologia tradicional, os moldes de impressão 3D podem economizar até 80% do custo.
Flexibilidade e eficiência: a impressão 3D reduz drasticamente o tempo de design e produção. Qualquer pessoa com experiência em impressão 3D pode imprimir um molde e, se não estiver satisfeito com ele, basta ajustar o design e imprimir outro.
2. Adequação para produção de pequenos lotes: O custo inicial de moldes de injeção feitos por métodos tradicionais, como fresagem CNC, é alto. Portanto, só é rentável se a produção for grande o suficiente. Por outro lado, os moldes impressos em 3D são muito mais baratos de fabricar e são mais adequados para produção de pequeno a médio volume sem os altos custos iniciais iniciais.
Desvantagens
1. Tempo de produção mais longo: Como o plástico tem uma condutividade térmica mais baixa do que o metal, os moldes de plástico impressos em 3D demoram mais para produzir produtos, estendendo o tempo geral de produção e reduzindo a produtividade.
2. Encolhimento: Como muitos outros objetos impressos em 3D, os moldes de injeção impressos em 3D podem encolher quando resfriados, o que é um problema comum na impressão 3D. Isso pode causar problemas quando as dimensões exatas são necessárias.
3. Integridade estrutural fraca: A maioria dos moldes de impressão 3D é feita de plástico, que não suporta altas temperaturas e pressão por muito tempo. Isso faz com que o molde de injeção impresso em 3D envelheça nas entradas e soldas.
Pesquisa de fronteira em moldes de injeção de impressão 3D
a. Revestimento de superfície
Os moldes de injeção impressos em 3D são propensos à degradação sob altas temperaturas e pressão. Melhorar a vida útil da superfície com revestimentos protetores é uma maneira de evitar a degradação térmica. Depositar uma camada de metais, nitratos de metal, cerâmica e óxidos na superfície de um molde de injeção impresso em 3D aumenta sua resistência ao calor e ao rasgo.
b. Materiais compostos termicamente condutores
A condutividade térmica é uma medida da capacidade de um objeto de conduzir calor. O metal conduz melhor o calor do que o plástico. Em outras palavras, os metais podem ser aquecidos ou resfriados mais rapidamente do que os plásticos. Como os moldes de injeção impressos em 3D (moldes) têm fases de aquecimento e resfriamento mais longas do que os moldes CNC, eles também têm tempos de ciclo mais longos. Apenas menos produtos podem ser produzidos em um determinado período, e o custo de produção aumentará em comparação com os moldes de metal tradicionais. Para resolver este problema, aditivos termicamente condutores são adicionados ao material do molde para melhorar o processo de injeção. Por exemplo, nitreto de boro pode ser adicionado ao ABS e partículas de ferro ao epóxi.
Molde de injeção de impressão 3D de metal
O metal conduz melhor o calor do que o plástico, então por que não imprimir moldes de injeção de metal em 3D? Com os desenvolvimentos recentes na impressão 3D de metal, isso também está começando a ser muito usado. No entanto, a impressão 3D de metal ainda é muito mais cara que o plástico, então o custo inicial permanece alto.
Precauções para moldes de injeção de impressão 3D
Antes de começar a imprimir moldes de injeção, considere as seguintes dicas úteis:
Quantidade de impressão: Certifique-se de saber quantos fazer! Tenha em mente que os moldes de injeção de impressão 3D são apenas para pequenos lotes (30 a 100, dependendo do molde). Portanto, se você planeja fazer milhares, considere moldes regulares.
Adicione um ângulo de inclinação: os ângulos retos podem dificultar a saída do molde das peças moldadas por injeção, portanto, tente adicionar um ângulo de inclinação de 2-graus para facilitar o deslizamento do objeto.
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