การพิมพ์ 3 มิติ SLA บนเดสก์ท็อปช่วยเร่งนวัตกรรมการฉีดขึ้นรูป

การฉีดขึ้นรูปเป็นกระบวนการผลิตที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับผลิตภัณฑ์พลาสติก ในขณะที่แม่พิมพ์โลหะ CNC แบบดั้งเดิมมีความโดดเด่นในการผลิตจำนวนมาก แต่ก็มีความท้าทายที่สำคัญสำหรับชุดเล็กๆ ได้แก่ ต้นทุนที่สูงและระยะเวลารอคอยนาน สำหรับความต้องการในการสร้างต้นแบบและปริมาณน้อย (ประมาณ 1,000–1,000 หน่วย) แม่พิมพ์ฉีดที่พิมพ์ด้วย 3 มิติมีทางเลือกที่ประหยัดเวลาและต้นทุน วิธีการนี้ยังช่วยให้มีความยืดหยุ่นมากขึ้น ทำให้วิศวกรและนักออกแบบสามารถทดสอบการออกแบบแม่พิมพ์ ทำการปรับเปลี่ยนได้อย่างง่ายดาย และทำซ้ำได้เร็วขึ้นในราคาเพียงเศษเสี้ยวของต้นทุนการตัดเฉือน CNC

การใช้เครื่องพิมพ์สเตอริโอลิโทกราฟี (SLA) 3 มิติ—เช่น Formlabs Form 3+—เพื่อสร้างแม่พิมพ์แบบกำหนดเองนั้นง่ายมาก โดยผสมผสานข้อดีของการพิมพ์ 3 มิติเข้ากับเทคนิคการขึ้นรูปแบบดั้งเดิม ด้านล่างนี้คือคำแนะนำที่ครอบคลุมเกี่ยวกับการตั้งค่าระบบการฉีดขึ้นรูป DIY รวมถึงเครื่องมือที่จำเป็นและแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด

การตั้งค่าระบบการขึ้นรูปพลาสติก DIY ต้องมีการลงทุนเริ่มต้นบางส่วน แต่การประหยัดในระยะยาวในด้านเวลาและต้นทุนสามารถพิสูจน์ให้เห็นถึงความพยายามได้ นี่คือสิ่งที่คุณจะต้องใช้:

• เครื่องพิมพ์เรซิน SLA 3 มิติสำหรับเดสก์ท็อปประสิทธิภาพสูง: รุ่นต่างๆ เช่น Formlabs Form 3+ ผลิตแม่พิมพ์ที่แม่นยำพร้อมพื้นผิวที่เรียบ ทำให้มั่นใจได้ถึงชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปคุณภาพสูง
• วัสดุการพิมพ์ 3 มิติที่สามารถทนต่ออุณหภูมิและความดันในการฉีดขึ้นรูป: เรซินที่แนะนำ ได้แก่:
  • เรซิน Rigid 10K: วัสดุเกรดอุตสาหกรรมที่เติมด้วยแก้ว มีความเสถียรทางความร้อนสูง (HDT: 218°C @ 0.45 MPa) และความแข็ง (โมดูลัสแรงดึง: 10,000 MPa)
  • เรซิน High Temp: ด้วยอุณหภูมิเบี่ยงเบนความร้อน 238°C @ 0.45 MPa วัสดุที่เปราะบางแต่ทนความร้อนนี้จึงเหมาะสำหรับการขึ้นรูปที่อุณหภูมิสูง
  • เรซิน Grey Pro: ให้การนำความร้อนที่ต่ำกว่า ส่งผลให้เวลาในการทำความเย็นนานขึ้น แต่มีความทนทานมากกว่าสำหรับการใช้งานเป็นเวลานาน
• เครื่องฉีดขึ้นรูปสำหรับเดสก์ท็อป: ตัวเลือกต่างๆ ได้แก่ ระบบ Galomb Model-B100, Holipress, Minijector, Morgan, APSX หรือ Micromolder เครื่องจักรอัตโนมัติเช่น Babyplast เหมาะสำหรับการผลิตชิ้นส่วนขนาดเล็ก
• เม็ดพลาสติกที่คุณเลือก
• ซอฟต์แวร์ CAD สำหรับการออกแบบแม่พิมพ์ (เช่น Blender)

หมายเหตุ: วิธีนี้เหมาะที่สุดสำหรับการผลิตชิ้นส่วนขนาดเล็กในชุดเล็กๆ ส่วนประกอบที่ใหญ่กว่าอาจยังคงต้องใช้กระบวนการทางอุตสาหกรรม

เริ่มต้นด้วยการออกแบบส่วนแทรกแม่พิมพ์ในซอฟต์แวร์ CAD (ใช้ Blender ที่นี่ แต่เวิร์กโฟลว์จะคล้ายกันในเครื่องมืออื่นๆ):

1. ดาวน์โหลดเทมเพลตส่วนแทรกแม่พิมพ์เปล่าหรือออกแบบของคุณเอง
2. นำเข้าทั้งสองส่วนของแกนแม่พิมพ์และแบบจำลอง 3 มิติของคุณลงในเครื่องมือ CAD
3. ใช้การดำเนินการแบบบูลีนเพื่อลบรูปทรงเรขาคณิตของชิ้นส่วนออกจากแม่พิมพ์ครึ่งหนึ่ง เพื่อให้แน่ใจว่ามีการจัดตำแหน่งที่เหมาะสมกับช่องฉีด
4. ส่งออกแม่พิมพ์แต่ละส่วนสำหรับการพิมพ์

เลือกเรซินตามข้อกำหนดการขึ้นรูปของคุณ:

เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด ให้วางแนวหน้าของช่องแม่พิมพ์ขึ้นด้านบนในตัวแบ่งส่วนข้อมูล (เช่น PreForm) เพื่อลดความซับซ้อนในการประมวลผลหลังการพิมพ์และเพื่อให้แน่ใจว่าพื้นผิวเรียบ

เมื่อแม่พิมพ์ที่พิมพ์ด้วย 3 มิติพร้อมแล้ว ให้ดำเนินการฉีดขึ้นรูปโดยใช้วัสดุต่างๆ เช่น:

• LDPE, PP, PA, PE
• TPE, TPU, PLA, ABS
• ASA, HDPE, EVA, PS, POM

เพื่อป้องกันการยึดติดของชิ้นส่วนและการเสื่อมสภาพของแม่พิมพ์ ให้ใช้น้ำยาปล่อยชนิดซิลิโคน ปฏิบัติตามคำแนะนำของเครื่องจักรของคุณเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด

• ใช้ความสูงของชั้นที่เล็กกว่า (50 หรือ 25 ไมครอน) เพื่อลดเส้นการพิมพ์ที่มองเห็นได้บนชิ้นส่วนสำเร็จรูป
• รวมมุมดราฟต์ 2–5° บนพื้นผิวแนวตั้งเพื่อให้ถอดชิ้นส่วนได้ง่ายขึ้น
• ขัดเส้นแบ่งส่วนด้วยกระดาษทรายละเอียดเพื่อลดแฟลช
• ทำให้ชิ้นส่วนเย็นลงอย่างรวดเร็วโดยใช้อ่างน้ำเพื่อลดการบิดงอ
• ชดเชยรายละเอียดที่สลักด้วยความหนาอย่างน้อย 1 มม. จากพื้นผิว
• เพิ่มความหนาพิเศษ 0.125 มม. ให้กับแม่พิมพ์สำหรับโครงอะลูมิเนียมเพื่อให้แน่ใจว่ามีการซีลภายใต้การบีบอัด

ด้วยการผสมผสานการพิมพ์ 3 มิติและการฉีดขึ้นรูป ผู้ผลิตสามารถบรรลุการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วและต้นทุนที่มีประสิทธิภาพ และการผลิตในชุดเล็กๆ ซึ่งช่วยเร่งเวลาในการวางจำหน่ายผลิตภัณฑ์ใหม่