Proces prototypowania w formach wtryskowych i jego ograniczenia. Część 2.
Autor: projekty3d
Większość problemów związanych z prototypowymi formami wtryskowymi ma charakter raczej kosmetyczny, natomiast pewna grupa zagadnień jest bezpośrednio związana z funkcjonalnością prototypów i o tych właśnie graniczeniach, które można przekuć w dodatkowy atut, będzie ten artykuł.
Jak dwie (niepełne) połówki
W bardzo wielu przypadkach prototypowe formy wtryskowe nie muszą być jednoelementowe. Ponieważ drukarki 3D są urządzeniami bardzo precyzyjnymi jeśli zastosuje się odpowiednią technologię, np. PolyJet. W przypadku mniej precyzyjnych technologii dokładność będzie mniejsza, ale zadowalająca. Można wykorzystać to w celu stworzenia idealnej formy. Wyobraź sobie, że elementem projektu jest „rura” (może to być np. otwór prowadzący wkrętów lub nawet gwintowany otwór na wkręcenie śruby). Technicznie rzecz biorąc, jest wykonalne wykonanie takiej właśnie „rury” w jednej połowie formy, natomiast tam, gdzie jest to możliwe, zaleca się tworzenie form, w których tego rodzaju kształty zostaną rozdzielone na połowy, ale nie jednym prostym cięciem wzdłuż, ale na mniejsze, zazębiające się ze sobą odcinki. W ten sposób forma będzie ściśle dopasowana, a formowanie wnętrza łatwiejsze, a co za tym idzie również tańsze.
Zamiast precyzji
Niekiedy warto, zamiast tworzenia precyzyjnej formy dwuelementowej, stworzyć np. jeden dodatkowy element, który uprości samą produkcję na wtryskarce. Oczywiście tego rodzaju zabieg ma praktyczne zastosowanie tylko przy dość prostych formach, kiedy ów dodatkowy element będzie przedmiotem o stosunkowo prostej geometrii. Przygotowanie precyzyjnej formy często wymaga większych nakładów finansowych niż przygotowanie firmy wieloelementowej – zwróć uwagę na to, że sama ilość materiału niezbędnego do produkcji form nie jest najistotniejszym elementem algorytmu wyceny.
Dlaczego prototyp się krzywi?
Tworzywa sztuczne używane przy prototypowaniu w formach wtryskowych zastygają od zewnątrz. To oznacza, że istotne znaczenie dla jakości przedmiotu będzie miało rozłożenie napięć w przedmiocie. Zaleca się unikanie ostrych krawędzi na rzecz zaokrąglonych lub ściętych, aby przy zastyganiu nie doszło do zgięcia zgodnie z linią naprężenia. W tym samym celu można zastosować dodatkowe podpórki przenoszące ciężar poszczególnych elementów, a dobrą praktyką jest też utrzymanie stałej grubości ścian, przy czym nie powinna ona być zbyt mała.
Zdarzają się też przypadki „brakującego” materiału: źle zaprojektowana listwa po zastygnięciu, zamiast prostej krawędzi, może mieć krawędź falowaną, co także wynika ze zmniejszania się objętości zastygającego tworzywa. Aby podobnego efektu uniknąć w przypadku żeber, zaleca się, aby nie były one więcej niż dwa razy cieńsze niż ściana, na której się znajdują. Przewidywanie takich trudności jest obowiązkiem projektanta, dlatego wykonanie projektu należy powierzyć zawsze osobom posiadającym odpowiednią wiedzę i doświadczenie.
Podsumowanie
Nie istnieje technologia idealna – prototypowe formy wtryskowe są w wielu przypadkach rozwiązaniem korzystniejszym niż produkcja pojedynczych prototypów na drukarkach 3D, ale, o ile formy są zwykle dokładne, to odlew, ze względu na charakterystykę wykorzystanych do jego przygotowania odlewów, może się w pewnym stopniu różnić od projektu. Najczęściej granicą opłacalności jest seria licząca około 50 sztuk – poniżej tej ilości drukowanie pojedynczych prototypów będzie zapewne tańsze niż prototypowa forma wtryskowa. Oczywiście nie będą to w większości przypadków zmiany znaczne, ale i tak warto poświęcić więcej czasu na zaprojektowanie formy zgodnie z wymaganiami firmy opracowującej prototypu oraz charakterystyką używanych urządzeń i surowców. Pewne drobne rozbieżności nie ograniczą funkcjonalności prototypów, natomiast niedbały projekt, niedostosowany do wymogów konkretnego zadania, będzie po prostu wyrzuconym pieniądzem. Z tego powodu zawsze należy skorzystać z możliwości skonsultowania projektu z ekspertem firmy, która będzie odpowiedzialna za przygotowanie formy i prototypowych wtrysków.
Artykuł powstał przy współpracy z firmą Projekty 3D - specjalizującą się w prototypowaniu oraz produkcji krótkoseryjnej.
Licencjonowane artykuły dostarcza Artelis.pl.