Методы изготовления пластмассовых деталей: какой выбрать?

Сегодня пластмассовые детали успешно конкурируют с более дорогими изделиями из металлов, сплавов и других материалов. Секрет востребованности прост: кроме экономичности предметы из пластика с добавлением специальных пластификаторов устойчивы к механическим повреждениям, достаточно прочны, чтобы справляться с высокой нагрузкой, не ржавеют, не подвержены влиянию влаги, экологичны. Именно поэтому пластмасса – один из популярных материалов для производства запчастей в автомобиле- и приборостроении, незаменима в легкой промышленности, применяется даже в пищевой индустрии. Методов изготовления деталей из пластмассы десятки, но по соотношению скорость / качество / цена наиболее распространены три технологии: трехмерная печать (3D), литье в формы и под давлением.

Специфика, выгоды и недостатки 3D производства

С появление трехмерных принтеров стало возможным оперативно "печатать" детали сложной конфигурации, при этом производство стало значительно дешевле. Для изготовления пластмассовых деталей на принтере используется несколько методик, наиболее востребованы:

• Моделирование методом наплавления (FDM). Послойная печать при поступлении полимерной нити в сопло-дозатор и их последующее склеивание.
• Лазерная стереолитография (SLA). Пайка жидкого пластика в необходимую форму.
• Селективное лазерное спекание (SLS). "Спекание" полимеров под воздействием узконаправленного луча лазера.

Преимущества этой технологии: простота подготовки, точнее она не требуется, если в наличии прототип. Метод не требует многообразия техники, все функции выполняет принтер, детали при этом отличаются идентичностью образцу.

Минусы: технология не применима для крупносерийного производства, ее лимит по тиражу до 20 штук. Недостаток и малая производительность, если запчасть сложная, ее можно "печатать" несколько часов.  Поштучно. И, конечно, крупногабаритную продукцию просто не разместишь в принтер, а это ограничение весьма существенно.

Литье в силиконовые формы: чем выгодно такое производство пластмассовых изделий

Производственные возможности такого метода чуть выше, чем у предыдущей технологии. При наличии прототипа реально за один цикл выпустить до 100 штук деталей. Основная трудность – изготовить точный "корпус" из силикона, в который впоследствии "заливается" жидкий полимер.

В списке достоинств технологии:

• точность производимых изделий;
• невысокая стоимость производства при тиражах 20-50 деталей.

Есть и недостатки. То же ограничение по размерам и толщине (не больше 0,1 мм), невысокая продуктивность (на отвердение пластика может уйти несколько часов, то есть по факту будет произведено 10-20 деталей в день).

Масштабное серийное производство: особенности и выгоды литья полимеров под давлением

Когда 100 деталей – капля в море, а сроки горят, целесообразно использовать технологию, рассчитанную на тираж от тысячи и более изделий. Особенность метода – наличие пресс-формы, которая рассчитана на изготовление продукции различной геометрии, сложности, размера.

Пресс-форма – конструкция в точности повторяющая конфигурацию будущей детали.

Сложность в том, что такая конструкция гораздо сложнее чем силиконовая форма, поэтому прежде чем наладить серийное производство пластмассовых деталей необходимо смоделировать и создать пресс-форму для конкретного производства. Впрочем, инвестиции в оборудование быстро окупаются, поскольку метод литья полимеров под давлением обладает такими преимуществами:

• снижение себестоимости и итоговой цены на детали при крупносерийном производстве;
• высокая производительность: на формовку и остывание требуется 5 минут, после чего устройство готово к новому циклу работ;
• отсутствие ограничений по геометрии, то есть возможность изготавливать сложные запчасти и предметы;
• практически нет дефектов и брака в изготавливаемой продукции.

Качественные пресс-формы долговечны, причем эксплуатационный ресурс реально продлить без значительных капиталовложений. Износившиеся комплектующие просто меняются на новые, поэтому устройство служит десятилетиями. Если предприятие выпускает различные детали, имеет смысл заказать многоместные пресс-формы, тем самым увеличив ассортимент и повысив производительность труда.

Минус у такой технологии один – без пресс-формы производство не запустишь, а создание и тестирование ее может занять несколько недель. Так что если в планах масштабное производство пластмассовых деталей, стоит позаботиться о поиске компаний, специализирующихся на изготовлении оборудования заблаговременно. Использование "кустарных" пресс-форм не дает возможности производить конкурентоспособную продукцию, соответственно, подобная "экономия" – выброшенные на ветер средства.