Apa itu pembuatan cetakan? Proses, Pengembangan dan Pembuatan Cetakan

 

Pembuatan cetakan adalah proses industri dalam merancang dan membuat cetakan yang dirancang (atau "perkakas") yang membentuk bahan baku menjadi bagian yang diinginkan. Cetakan adalah rongga presisi di mana bahan cair - seperti plastik, logam, karet atau silikon - disuntikkan atau dituangkan untuk mereproduksi geometri bagian. Dengan kata lain, pembuatan jamur menciptakan "negatif" yang tahan lama dari bagian tersebut. Ketika disuntikkan atau dilemparkan berulang kali, cetakan ini menghasilkan bagian yang identik dalam volume tinggi dengan toleransi yang ketat.

Cetakan khusus direkayasa khusus untuk satu kebutuhan desain dan produksi bagian klien, sering kali menggabungkan fitur gating, pendinginan, dan ejeksi khusus. Misalnya, cetakan injeksi plastik biasanya terbuat dari baja yang dikeraskan atau aluminium dan mesin yang tepat sehingga setiap bidikan injeksi menghasilkan komponen plastik jadi. Cetakan khusus memungkinkan produsen untuk mencapai kualitas dan efisiensi yang konsisten; Mereka meminimalkan waktu limbah dan siklus, dan mereka memungkinkan inovasi (misalnya geometri kompleks atau bagian multi-bahan) pada skala.

Pembuatan cetakan khusussangat penting dalam industri seperti elektronik otomotif, kedirgantaraan, medis, dan konsumen, di mana ketepatan dan pengulangan sangat penting. Ini berbeda dari "pembuatan cetakan" sederhana (kerajinan karet atau cetakan silikon dengan tangan) karena menggunakan teknologi desain dan pemesinan canggih untuk membuat cetakan logam tingkat produksi.

Misalnya, setelah cetakan dirancang dalam perangkat lunak CAD/CAM dan dioptimalkan dengan simulasi, produsen menggunakan permesinan CNC dan pemesinan pelepasan listrik (EDM) untuk mengukir blok cetakan dari baja pahat. Cetakan logam yang sudah jadi kemudian dilengkapi dengan saluran pendingin dan pin ejector sehingga dapat dipasang dalam tekan injeksi. Dengan cara ini, prototipe pembuatan cetakan khusus dan produksi massal-ini memastikan bagian yang berkualitas tinggi dan tepat untuk pembuatan skala besar.

Daftar isi

Toggle

Riwayat pembuatan cetakan khusus

Pembuatan jamur memiliki akar kuno tetapi benar -benar dipercepat selama era industri. Bukti arkeologis menunjukkan bahwa konsep cetakan sudah ada sejak ribuan tahun: Pada awal 3200 SM, Mesopotamia menggunakan cetakan tanah liat dan batu untuk melemparkan alat tembaga. Di Mesir dan Yunani kuno, pengrajin menggunakan cetakan yang dapat digunakan kembali untuk logam dan tembikar. Renaisans dan periode modern awal melihat kemajuan dalam teknik perunggu dan logam, tetapi revolusi nyata datang pada abad ke -19 dan ke -20 dengan plastik dan otomatisasi.

Pada tahun 1872, John dan Isaiah Hyatt menemukan mesin cetakan injeksi plastik pertama. Awalnya kasar, perangkat ini mengarah ke produk konsumen baru (sisir, tombol) yang terbuat dari plastik awal. Pada awal 1900 -an, bahan plastik yang lebih aman seperti selulosa asetat dikembangkan. Tahun 1930 -an membawa polimer terobosan (Polyolefin, Polystyrene, PVC). Perang Dunia II Peningkatan permintaan secara dramatis untuk plastik yang dicetak (dan bahan penggantian untuk karet/logam yang langka). Plastik produksi pasca-perang menjadi di mana-mana; Sistem injeksi sekrup Inventor James Hendry tahun 1946 sangat meningkatkan kualitas cetakan.

Pembuatan cetakan akhir abad ke-20 diubah oleh teknologi digital. PengenalanCNC (Kontrol Numerik Komputer) PemesinanPada 1950-an-60-an memungkinkan pembentukan blok cetakan baja yang di-otomatis dan presisi tinggi. Mesin EDM kawat muncul pada akhir 1960 -an untuk memotong baja yang dikeraskan dengan akurasi ekstrem. Pada tahun 1970-an dan seterusnya, pabrik CNC multi-sumbu, alat desain CAD/CAM, dan perangkat lunak simulasi memungkinkan cetakan yang sangat kompleks dan iterasi yang cepat.

Misalnya, pada tahun 1990-an cetakan aluminium menjadi populer sebagai alternatif yang lebih cepat dan lebih murah untuk baja untuk prototipe. Saat ini, pembuat cetakan terkemuka menggunakan 5-sumbu CNC, analisis aliran cetakan dan robotika-semua didasarkan pada pengetahuan dari beberapa dekade R&D. Singkatnya, pembuatan cetakan berevolusi dari pasir sederhana dan cetakan plester ke perkakas logam khusus yang canggih, yang mencerminkan kebutuhan manufaktur modern.

 

Bagaimana cara membuat cetakan kustom?

Proses pembuatan cetakan kustom biasanya mengikuti tahap -tahap utama ini:

• Desain & Teknik:Pertama, insinyur menggunakan perangkat lunak CAD untuk membuat model cetakan 3D terperinci berdasarkan geometri bagian. Alat simulasi (misalnya aliran cetakan atau FEA) menganalisis pengisian, pendinginan, dan tekanan untuk mengoptimalkan desain. Fitur kritis seperti gerbang, pelari, ventilasi, dan lokasi pin ejector direncanakan pada tahap ini.Untuk bagian yang kompleks atau warisan, rekayasa balik (pemindaian 3D bagian yang ada dan membuat model CAD) dapat digunakan. Pertimbangan utama dimasukkan: sudut draft (untuk membantu ejeksi), ketebalan dinding yang seragam, dan tunjangan menyusut yang sesuai. Data CAD ini digunakan untuk analisis DFM (Desain untuk Produksi), dan pembuat cetakan atas sering memberikan umpan balik DFM gratis untuk menghindari revisi yang mahal.

• Prototipe:Sebelum berkomitmen pada alat baja yang dikeraskan, beberapa proyek menggunakan prototipe atau cetakan lunak. Misalnya, cetakan prototipe aluminium atau epoksi cepat dapat diproduksi (atau bahkan sisipan yang dicetak 3D) untuk memvalidasi desain bagian. Advanced Prototipe Moulding (APM) dan lainnya menawarkan cetakan jangka pendek untuk menguji kecocokan, fungsi, dan estetika. Dengan cara ini, masalah apa pun dapat ditangkap lebih awal.

• Fabrikasi Cetakan:Selanjutnya, pemesinan curah dimulai. Pelat cetakan mentah (baja atau aluminium) digiling dan dihidupkan pada mesin CNC menjadi rongga kasar dan bentuk inti. Multi-Axis CNC Milling mengukir sebagian besar materi (lihat foto di bawah). Untuk bagian yang sangat keras atau undercuts yang kompleks, pemesinan pelepasan listrik (EDM) digunakan untuk mengikis baja dengan tepat. Fabrikasi cetakan modern sering mengalir seperti ini:

  • CNC Milling:Pusat penggilingan 3-, 4- atau 5-sumbu besar mesin rongga dan blok inti ke bentuk dekat final.

  • CNC berputar:Jika fitur silinder diperlukan (misalnya cetakan untuk wadah bundar), mesin bubut CNC memutar baja untuk membentuk bentuk dasar.

  • Kawat EDM:Kawat tipis (biasanya kuningan) memotong profil yang tepat dan kompleks atau cetakan terpisah dari satu blok.

  • RAM (Sinker) EDM:Elektroda grafit atau tembaga berbentuk seperti rongga jatuh ke dalam baja yang dikeraskan dengan pelepasan listrik untuk membentuk detail yang rumit dan sudut -sudut yang tajam.

  • Giling CNC:Penggiling presisi tinggi memperbaiki permukaan datar atau bagian silindris untuk toleransi yang kencang dan lapisan akhir yang halus.

Setelah pemesinan, komponen cetakan mungkin diobati dengan panas (terutama jika kekerasan baja perlu meningkat), makafinished tangan. Teknisi terampil memoles permukaan rongga untuk memenuhi persyaratan akhir permukaan (polesan cermin untuk bagian optik, bertekstur untuk lapisan matte). Piring cetakan kemudian dilengkapi dengan perangkat keras: Memasukkan pin ejector, saluran pendingin (air atau saluran minyak), pilar dan busing, pegas, dan slider atau pengangkat apa pun yang dibutuhkan untuk undercuts. Dua bagian (inti dan rongga) disejajarkan dan diamankan dalam basis cetakan.

• Percobaan dan Penyesuaian:Dengan cetakan yang dirakit, dipasang di mesin cetak untuk uji coba. Tembakan tes pertama (sering disebutSampel T1) dicetak. Bagian diperiksa untuk cacat, akurasi dimensi dan kesesuaian. Jika masalah ditemukan (misalnya tembakan pendek, flash atau bagian warping), cetakan atau proses disesuaikan: ukuran gerbang/lokasi dapat dimodifikasi, ventilasi ditambahkan, pendinginan diubah, atau pemesinan tweak. Sebagian besar pembuat cetakan terkemuka termasuk beberapa iterasi percobaan untuk memastikan cetakan memenuhi spesifikasi.

• Produksi:Setelah divalidasi, cetakan siap untuk penggunaan produksi skala penuh dalam cetakan injeksi, casting mati atau peralatan pembentukan lainnya. Dalam operasi, cetakan akan bersepeda: penjepit, injeksi, pendinginan, dan pengusiran bagian. Sepanjang, keputusan desain pembuat cetakan (tata letak pendingin, skema ejeksi, dll.) Pastikan produksi yang stabil dan hasil tinggi. Operator berpengalaman menyempurnakan parameter mesin injeksi untuk memaksimalkan kualitas bagian dan meminimalkan waktu siklus.

Alur kerja masing -masing proyek dapat bervariasi, tetapi cetakan kustom modern yang membuat selalu mengintegrasikan desain digital, permesinan presisi, dan pemeriksaan kualitas yang ketat untuk mengirimkan cetakan yang menghasilkan bagian dengan andal dan konsisten.

Peralatan dan mesin yang diperlukan untuk pembuatan cetakan khusus

Pembuat cetakan khusus mengandalkan peralatan khusus untuk mengubah desain menjadi kenyataan. Mesin dan alat utama meliputi:

• Pusat Pemesinan CNC:Multi-Axis CNC Mills (3-, 4- atau 5-axis) adalah workhorses dari cetakan. Mereka menghapus bahan dari blok baja atau aluminium sesuai dengan jalur tool yang dihasilkan CAM. Pabrik CNC presisi tinggi, presisi tinggi dapat menghasilkan rongga dan inti cetakan yang kompleks. Bubut CNC juga digunakan untuk komponen cetakan silinder (misalnya sisipan bulat).

• Mesin pelepasan listrik (EDM):Seperti dicatat oleh para pakar industri, EDM“Komponen penting dalam proses pembuatan cetakan”untuk membuat rongga terperinci dalam baja yang keras. Dua jenis adalah umum:RAM (sinker) edm, yang menggunakan elektroda berbentuk khusus yang jatuh ke dalam benda kerja untuk membakar bentuk rongga; DanKawat edm, yang menggunakan kawat yang terus -menerus diberi makan untuk memotong kontur atau bagian yang tepat dari blok. EDM unggul di baja keras dan fitur rumit yang sulit untuk alat pemotongan.

• Mesin gerinda CNC:Penggiling permukaan dan silindris menyelesaikan wajah kritis untuk toleransi yang kencang. Misalnya, penggiling permukaan memastikan pelat dasar cetakan dan permukaan rongga sangat rata. Penggilingan sering digunakan di dekat ujung fabrikasi cetakan untuk mencapai lapisan permukaan berkualitas tinggi dan dimensi yang tepat.

• Peralatan Polishing:Setelah pemesinan, alat pemolesan tangan atau mekanis (sabuk berlian, gerinda, roda buffing) memperbaiki permukaan rongga ke tingkat akhir yang diperlukan, menghilangkan tanda alat. Langkah ini sangat penting untuk kejelasan atau efek matte pada bagian akhir.

• Mesin Pengukur Koordinat (CMM):Mesin pengukur presisi memverifikasi bahwa komponen cetakan mesin cocok dengan desain dan toleransi CAD. Probe CMM dapat mengukur fitur kritis rongga/inti untuk memastikan akurasi sebelum perakitan.

• Alat perakitan cetakan:Ini termasuk mesin cetak, rig hidrolik, dan perlengkapan untuk merakit bagian cetakan, memasukkan pin dan busing, dan pemasangan fiting garis pendingin. Tap dan obeng utas diperlukan untuk memasang pin ejector, sekrup, dan perlengkapan air.

• Tungku perawatan panas:Banyak baja membutuhkan perlakuan panas (seperti pendinginan dan tempering) untuk mencapai kekerasan yang optimal. Tungku untuk karburasi, nitriding atau stres-relief sering menjadi bagian dari peralatan toko cetakan.

• Alat bantu:Mesin pengeboran EDM (untuk membuat lubang pin ejector), ukiran laser (untuk nomor bagian atau logo), dan bahkan printer 3D (untuk prototipe resin cepat atau inti pasir) dapat digunakan.

• Mesin cetakan injeksi:Meskipun tidak secara langsung bagian dari fabrikasi cetakan, akses ke pers cetakan diperlukan untuk suntikan uji coba (pengambilan sampel T1). Tes pers (atau sewa pers klien) digunakan untuk memvalidasi cetakan, karena sumber industri mencatat pentingnya uji coba dalam pembuatan cetakan.

Mesin -mesin ini bekerja dalam konser: Data desain (dari CAD/CAM) dimasukkan ke dalam peralatan CNC dan EDM, membentuk blok cetakan dengan akurasi mikron. Menurut pemandu industri,“Pemesinan CNC adalah komponen penting ... mengubah bahan baku menjadi cetakan berbentuk tepat”. Mesin pelengkap seperti EDM dan penggiling menangani detail halus. Singkatnya, toko cetakan yang lengkap akan memiliki pabrik CNC, EDM, penggiling, dan alat pendukung yang canggih untuk menangani setiap fase konstruksi cetakan.

 

Bahan yang didukung untuk pembuatan cetakan khusus

Bahan alat cetakan:Cetakan khusus sendiri hampir selalu terbuat dari logam yang tahan lama atau paduan kinerja tinggi. Dua bahan yang paling umum adalah baja pahat dan aluminium.

• Tool Steel:Baja kelas cetakan (misalnya P20, NAK80, H13, S136) lebih disukai untuk cetakan volume tinggi. Mereka dapat menahan jutaan siklus injeksi, tekanan injeksi tinggi, dan bahan abrasif. Baja pahat tahan terhadap keausan dan dapat dipoles hingga finishing cermin. Seperti yang dicatat oleh salah satu sumber, cetakan baja “akan bertahan lebih lama, memastikan daya tahan yang lebih besar” daripada bahan alternatif. Kekerasan dan ketangguhan dapat disesuaikan melalui perlakuan panas. Namun, baja mahal dan lebih lambat untuk mesin (terutama kelas yang dikeraskan).

• Aluminium:Untuk alat volume atau prototipe yang lebih rendah, paduan aluminium (seperti 7075-T6) sering digunakan karena mesin mereka jauh lebih cepat. Cetakan aluminium lebih murah dan dapat dibangun dengan cepat, tetapi mereka aus lebih cepat. Seperti yang dijelaskan oleh para ahli prototipe canggih, aluminium adalah "alternatif yang lebih murah" yang masih menyediakan bagian-bagian berkualitas tinggi dalam banyak kasus. Ini cocok untuk berlari di ratusan atau ribuan bagian rendah.

• Paduan Tembaga:Dalam kasus tertentu, paduan tembaga seperti berilium-copper dimasukkan ke dalam cetakan baja di bintik-bintik kritis. Berilium-Copper memiliki konduktivitas termal yang luar biasa, mempercepat pendinginan. Ini dapat sangat mengurangi waktu siklus, meskipun lebih mahal. Meskipun tidak dikutip di atas, praktik industri menggunakan sisipan tembaga terutama di sekitar gerbang atau inti yang menjadi panas.

• Bahan Perangkat Lembut:Untuk perkakas cepat atau volume yang sangat rendah, bahan yang lebih lembut dapat membentuk cetakan. Coran epoksi atau poliuretan (sering terbuat dari cetakan master silikon) dapat digunakan untuk membuat cetakan untuk jangka pendek atau prototipe terbatas. Cetakan "lembut" ini tidak mahal dan cepat diproduksi, tetapi tidak tahan lama. Firma prototipe canggih APM menyoroti yang menawarkan cetakan prototipe lunak ketika "daya tahan tidak menjadi perhatian".

Bahan bagian yang dicetak:Di sisi lain,Bahan apa yang dapat dibentuk oleh cetakan ini?Hampir semua bahan yang dapat dicetak dapat digunakan, tergantung pada prosesnya:

• Plastik (Thermoplastics & Thermosets):Yang paling umum adalah termoplastik (seperti ABS, polypropylene, nilon, polikarbonat, POM, dll.), Yang meleleh dan disuntikkan. Plastik termoset (seperti fenolik, epoksi) dan silikon cair (LSR) juga dicetak dalam cetakan khusus. Daftar Sumber Industri“Termoplastik, polimer termoset, dan elastomer"sebagai bahan cetakan injeksi yang khas. Senyawa karet dan elastomer silikon (misalnya, segel otomotif) membutuhkan cetakan yang dirancang untuk bahan yang fleksibel.

• Logam (casting mati):Cetakan (Dies) juga digunakan untuk membentuk paduan logam dengan casting bertekanan tinggi.Die-Casting Diesadalah alat baja khusus yang membentuk logam cair (misalnya aluminium, seng, magnesium, tembaga). Misalnya, bagian mesin mobil mungkin dibuat dalam cetakan die-cast aluminium. Proses pembuatan cetakan khusus berlaku untuk casting die dengan menggunakan prinsip desain dan pemesinan yang serupa, tetapi dengan pertimbangan khusus untuk solidifikasi logam dan tekanan tinggi.

• Bahan Lainnya:Cetakan dapat membentuk komposit (misalnya karbon atau termoplastik yang diisi kaca) dan keramik (misalnya cetakan injeksi keramik). Bahkan produk makanan (cokelat, cetakan permen) atau casting plester dalam arsitektur mengandalkan cetakan, meskipun biasanya menggunakan bahan cetakan yang lebih lembut.

Singkatnya, pembuat cetakan khusus membangun alat mereka dari baja, aluminium atau paduan khusus, memilih berdasarkan volume bagian dan bahan. Alat-alat ini kemudian mendukung berbagai bahan yang dapat dicetak-mulai dari plastik sehari-hari dan karet hingga logam die-cast-memungkinkan ribuan atau jutaan bagian yang identik.

Proses pembuatan menggunakan pembuatan cetakan khusus

Cetakan khusus adalah pusat dari banyak proses pembuatan. Contoh utama termasuk:

• Cetakan Injeksi Plastik:Sejauh ini penggunaan cetakan khusus yang paling umum, cetakan injeksi memakan plastik cair ke dalam rongga cetakan di bawah tekanan. Setelah didinginkan, bagian plastik yang tepat dikeluarkan dan siklus berulang. Cetakan injeksi dapat memiliki banyak rongga untuk menghasilkan beberapa bagian per siklus. Proses ini sangat ideal untuk produksi volume tinggi komponen plastik kompleks.

• Cetakan kompresi:Digunakan terutama untuk plastik termoset dan karet. Siput material yang telah diukur ditempatkan dalam cetakan terbuka, kemudian cetakan menutup dan panas/tekanan gaya bahan untuk mengisi rongga. Ini sering digunakan untuk bagian besar, tebal atau struktural (misalnya bagian bawah tanah otomotif, panel alat). Cetakan kompresi khusus direkayasa dengan konstruksi yang kuat untuk menangani tekanan berat.

• Blow Moulding:Proses ini menciptakan bagian plastik berongga (seperti botol atau tangki). Preform plastik yang dipanaskan ditempatkan dalam cetakan dua bagian dan kemudian diperluas dengan tekanan udara untuk mengambil bentuk cetakan. Cetakan pukulan kustom (biasanya dua bagian cetakan split) dibuat untuk setiap desain produk dan harus menahan siklus pneumatik yang diulang.

• Rotational Moulding (Roto):Cetakan secara perlahan diputar (biasanya biaxially) dengan bubuk plastik atau resin di dalamnya. Panas membuat plastik meleleh dan melapisi interior, membentuk bagian berlubang. Cetakan rotasi biasanya jauh lebih sederhana (seringkali hanya satu atau dua bagian) karena tidak ada tekanan tinggi yang terlibat. Mereka digunakan untuk bagian berlubang besar (kayak, tank, peralatan bermain).

• Liquid Resin (RTV) & Urethane Casting:Untuk pembuatan prototipe atau jangka pendek, cetakan silikon (RTV) atau cetakan cast uretan digunakan. Pola master digunakan untuk membuat cetakan silikon, yang kemudian digunakan untuk melemparkan bagian -bagian dalam uretan atau epoksi. Cetakan RTV khusus mereplikasi geometri dengan biaya rendah. Meskipun bukan logam, mereka mengikuti prinsip-prinsip pembuatan cetakan untuk membentuk rongga secara akurat.

• Casting Vakum:Sering digunakan dalam prototipe, cetakan silikon ditempatkan di ruang vakum di mana resin cair diperkenalkan. Ini disebutkan sebagai teknik pelengkap. Ini menghasilkan sejumlah kecil bagian plastik dari cetakan.

• Die casting (cetakan logam):Logam cair (biasanya aluminium, seng atau magnesium) disuntikkan di bawah tekanan tinggi ke dalam cetakan baja khusus (mati). Bagian logam yang didinginkan dikeluarkan. Cetakan die-casting harus sangat kokoh untuk menahan suhu dan tekanan tinggi. Proses ini umum untuk rumah logam, bagian mesin, dan perangkat keras listrik.

• Cetakan karet & silikon:Cetakan injeksi khusus ada untuk karet (misalnya karet silikon cair atau elastomer termoplastik). Cetakan ini sering dipanaskan untuk menyembuhkan karet dan mungkin termasuk bubbler atau ventilasi untuk pelepasan udara.

Dalam praktiknya, setiap proses pencetakan yang membentuk bahan melalui rongga kaku bergantung pada cetakan khusus. Merangkum banyak sumber: cetakan injeksi (plastik), cetakan kompresi (termoset), cetakan pukulan (plastik berlubang), pengecoran vakum (resin prototipe) dan investasi/pengecoran logam (untuk logam) semuanya menggunakan alat kustom. Setiap proses memiliki aturan desain cetakan sendiri, tetapi konsep yang mendasari-cetakan yang direkayasa khusus sebagai alat produksi-konstan.

 

Berapa biaya pembuatan cetakan khusus?

Cetakan khusus melibatkan investasi dimuka yang signifikan. Kisaran biaya khas sangat tergantung pada kompleksitas, ukuran, material, dan jumlah rongga. Sumber-sumber industri memberikan angka stadion baseball: cetakan rongga tunggal sederhana dapat mulai sekitar $ 3.000– $ 6.000, sementara cetakan multi-rongga besar atau cetakan rumit dapat melebihi $ 100.000. Faktanya, FormLabs melaporkan bahwa cetakan injeksi plastik dapat bervariasi dari hanya $ 100 (untuk alat prototipe cetak 3D yang kasar) hingga $ 100.000+ untuk cetakan baja volume tinggi yang kompleks. Catatan ahli lainnya adalah bahwa cetakan tingkat industri (terutama di sektor otomotif) dapat berkisar antara $ 15.000 untuk desain sederhana hingga lebih dari $ 500.000 untuk set alat yang sangat besar dan kompleks.

Faktor kunci yang mendorong biaya cetakan adalah:

• Bagian kompleksitas:Bentuk yang kompleks, detail halus, dan toleransi yang ketat membutuhkan pemesinan ekstra (lebih banyak operasi EDM, pemolesan halus, dll.), Mengangkat biaya. Undercuts atau slider yang dalam menambah kompleksitas.

• Jumlah rongga:Cetakan 4-rongga kira-kira harganya lebih dari empat kali cetakan 1-rongga, karena setiap rongga membutuhkan operasi perkakasnya sendiri.

• Ukuran cetakan:Cetakan yang lebih besar (untuk bagian besar atau multi-rongga) harganya lebih mahal karena blok baja yang lebih besar dan waktu pemesinan yang lebih lama.

• Bahan:Cetakan baja harganya lebih dari prototipe aluminium, baik dalam bahan baku dan waktu pemesinan. Baja khusus (misalnya nilai yang tahan korosi atau ekstra-keras) menambah biaya.

• Waktu Pemesinan:Lebih banyak penghapusan material dan finishing halus berarti jam mesin yang lebih tinggi. Cetakan yang rumit mungkin memerlukan banyak elektroda EDM (masing -masing mesin secara terpisah) dan lebih banyak langkah penggilingan/poles. Panduan Industri Perhatikan itu“Ukuran cetakan, kompleksitas, jenis [dan] jumlah rongga injeksi”adalah faktor biaya utama.

• Persyaratan Volume:Untuk proses produksi yang sangat besar, berinvestasi dalam cetakan baja yang dikeraskan sepenuhnya dengan kehidupan layanan yang lebih lama dibenarkan (meskipun dengan biaya lebih tinggi). Untuk jangka pendek, perkakas lunak yang lebih murah mungkin sudah cukup.

• Fitur:Sistem pelari panas (untuk menghilangkan pelari), saluran pendingin konformal (untuk siklus yang lebih cepat), pelapis khusus, dan tekstur permukaan presisi tinggi semuanya meningkatkan biaya.

• Baku mutu:Sertifikasi (ISO, Medis, dll.), Inspeksi yang luas, dan kualitas Polandia (Class A Mirror vs Matte) juga menambah biaya perkakas.

Meruntuhkan komposisi biaya yang khas: baja mentah saja mungkin ribuan dolar; Buruh (waktu CNC/EDM) seringkali merupakan jumlah besar. Beberapa sumber memecah biaya menjadi bahan + pemesinan + biaya desain. Misalnya, satu perusahaan menyatakan cetakan prototipe sederhana dapat menelan biaya ~ 100 USD, sedangkan cetakan baja multi-rongga yang kompleks dapat mencapai 100.000 USD. Plastik maju juga menjelaskan cetakan dasar sering kali berjalan dalam ribuan rendah sementara cetakan yang lebih besar dengan banyak rongga“Mulai dari $ 25.000 dan dapat naik”.

Pertimbangan desain untuk pembuatan cetakan khusus

Merancang cetakan membutuhkan perhatian yang cermat terhadap banyak detail. Pertimbangan utama meliputi:

• Bagian Desain & Draf:Pastikan bagian ini memiliki sudut draft yang memadai (lancip di dinding vertikal) untuk memungkinkan ejeksi. Pedoman umum merekomendasikan draft 1-3 ° pada sebagian besar fitur. Menambahkan draftdinding meruncingsangat penting - itu mencegah bagian dari pengikatan dalam cetakan. Bagian dengan dinding vertikal datar akan membutuhkan slide atau core yang dapat dilipat jika draf tidak dapat disediakan. Filet (sudut bulat) juga digunakan untuk mengurangi konsentrasi stres.

• Ketebalan dan keseragaman dinding:Ketebalan dinding yang konsisten menghindari tanda wastafel dan warpage. Jika ketebalan harus bervariasi, masukkan jari -jari yang murah hati (tidak ada langkah ketebalan yang tajam). Bagian yang lebih tipis dingin lebih cepat; Desain gating atau strategi pengemasan yang sesuai.

• Gating and Runner System:Tentukan di mana plastik akan memasuki cetakan. Lokasi gerbang mempengaruhi aliran material, garis las, dan kualitas kosmetik. Gerbang harus ditempatkan untuk mengisi rongga secara efisien dan menghindari area stres tinggi di pihak tersebut. Sistem pelari (pelari dingin atau panas) harus menyeimbangkan aliran ke semua gigi berlubang. Sistem pelari panas menghilangkan limbah pelari tetapi menambah kompleksitas dan biaya.

• Ventilasi:Cetakan harus memungkinkan udara melarikan diri sebagai bahan terisi. Ventilasi (celah kecil atau slot ventilasi khusus) diperlukan di ujung jalur pengisian (di seberang gerbang) untuk mencegah bekas luka bakar atau isian yang tidak lengkap. Ventilasi yang tepat sering kali turun pin ejector atau sisipan berpori, seperti yang disarankan oleh panduan desain.

• Sistem Pendinginan:Saluran pendingin yang efisien sangat memengaruhi waktu siklus dan kualitas bagian. Desain sirkuit pendingin yang dekat dengan area rongga dan simetris yang dipanaskan. Metode modern termasuk pendinginan konformal (saluran yang mengikuti geometri bagian). Cetakan yang didinginkan dengan baik membuat suhu tetap seragam, mengurangi waktu siklus dan warpage. Pembuat cetakan secara rutin menggunakan simulasi aliran cetakan untuk mengoptimalkan tata letak pendingin.

• Sistem ejeksi:Rencanakan pin ejector, lengan, atau pelat penari telanjang untuk mendorong bagian dengan aman. Pin ejector meninggalkan bekas bundar kecil, sehingga biasanya ditempatkan pada permukaan yang tidak kritis. Pastikan ada cukup pin untuk melepaskan bagian tanpa distorsi. Pertimbangkan ejeksi alternatif (penari telanjang, ejeksi udara) untuk bagian yang halus atau sangat datar.

• Baris Perpisahan:Putuskan di mana cetakan terbelah. Garis perpisahan biasanya di sepanjang flat atau fitur terbesar di bagian ini. Garis perpisahan yang dipilih dengan baik meminimalkan jahitan yang terlihat pada bagian akhir dan membuat cetakan lebih mudah untuk mesin.

• Undercuts and Slide:Jika bagian memiliki pelepasan (fitur yang akan menjebaknya di cetakan), desain slide atau pengangkat ke dalam cetakan. Sisipan cetakan yang bergerak ini dapat membentuk undercuts tetapi menambah kompleksitas alat dan biaya. Lokasi dan mekanisme untuk slide tersebut harus direkayasa dengan hati -hati.

• Toleransi dan Selesai:Tentukan toleransi kritis dan lapisan permukaan pada gambar cetakan. Pelapis tinggi atau bertekstur pada bagian plastik memerlukan pemolesan atau tekstur cetakan yang sesuai. Toleransi dimensi yang ketat (± 0,01mm, misalnya) membutuhkan pemesinan dan inspeksi yang lebih tepat.

Standar yang relevan ：

• ISO 2768 (Standar Toleransi Umum)
• DIN 7168 (Toleransi Dimensi Pemesinan)
• GB/T 1804 (Standar Toleransi Dimensi Cina)

• Pilihan materi:Pilihan bahan cetakan (tingkat baja) harus mencerminkan kehidupan cetakan yang diharapkan dan bahan yang akan dicetak. Baja yang lebih keras untuk plastik abrasif atau gelas; Baja tahan korosi jika cetakan resin korosif.

• Simulasi dan Analisis:Desain cetakan modern hampir selalu menggunakan aliran cetakan atau FEA untuk memprediksi pola pengisian, efisiensi pendinginan, dan warpage. Menyesuaikan desain berdasarkan hasil simulasi dapat mencegah kesalahan yang mahal.

Pertimbangan ini memastikan cetakan berfungsi dengan baik. Desainer sering beralih antara insinyur bagian dan pembuat cetakan pada tahap awal. Faktanya, banyak perusahaan menawarkan aDFM gratisAnalisis (Desain untuk Manufaktur) untuk menangkap masalah seperti draft yang tidak memadai atau iga tebal sebelum perkakas dimulai. Memasukkan praktik terbaik pada tahap desain mengurangi coba-coba nanti.

Misalnya, pedoman akademik menekankan menjaga dinding samping sejajar untuk memudahkan draft dan menghindari tulang rusuk sempit yang menyulitkan ventilasi. Singkatnya, desain cetakan yang baik menyeimbangkan persyaratan bagian, kendala manufaktur, dan proses cetakan yang dipilih untuk mencapai alat yang andal dan hemat biaya.

Masalah umum dalam pembuatan cetakan khusus

Meskipun desain yang cermat, beberapa masalah dapat muncul selama pembuatan jamur atau produksi cetakan. Tim pengadaan harus menyadari masalah umum ini:

• Cacat bagian:Bahkan dengan cetakan yang dibuat dengan baik, cacat dapat terjadi pada bagian yang dicetak. Cacat umum termasuk warpage (bagian distorsi karena pendinginan atau penyusutan yang tidak rata), tanda wastafel (area cekung di mana bagian tebal didinginkan lebih lambat), dan flash (bahan berlebih di sepanjang garis pemisahan dari penjepit yang tidak lengkap). Cacat ini biasanya mengarah kembali ke desain cetakan atau pengaturan proses (misalnya keseimbangan pendinginan yang tidak memadai, gaya penjepit yang tidak memadai, ventilasi yang buruk). Seperti yang dicatat oleh insinyur industri, cetakan yang cacat atau desain bagian, fluktuasi suhu, atau pemilihan material yang tidak tepat dapat menyebabkan ketidaksempurnaan tersebut.

• Tembakan pendek (isian tidak lengkap):Tembakan pendek terjadi ketika rongga cetakan tidak sepenuhnya diisi (seringkali karena kecepatan injeksi tinggi tanpa tekanan yang cukup atau oklusi). Ini menghasilkan bagian yang tidak lengkap. Ini dapat berasal dari gerbang kecil, pendingin yang terlalu cepat, atau udara yang terperangkap (ventilasi buruk).

• Garis aliran dan garis las: Garis aliran(Garis -garis yang terlihat di permukaan) terjadi ketika kecepatan depan meleleh bervariasi.Garis lasterjadi di mana dua bidang aliran bertemu dan tidak menyatu dengan sempurna, melemahkan bagian. Ini biasanya dapat dipecahkan dengan menyesuaikan lokasi gerbang atau suhu cetakan.

• Masalah materi:Kelembaban dalam plastik higroskopis dapat menyebabkanmelebarkan(Streak perak) atau luka bakar. Kontaminan dalam pelet dapat menyebabkan rongga atau bintik hitam di beberapa bagian. Menggunakan bahan kering dan berkualitas tinggi dengan benar sangat penting.

• Toleransi pemesinan:Selama fabrikasi, kesalahan dalam pemesinan dapat menyebabkan misalignment bagian cetakan, menghasilkan flash atau bagian yang tidak cocok. Diperlukan CNC dan EDM yang sangat tepat; Finishing yang tidak mencukupi dapat meninggalkan tanda alat atau kesalahan dimensi.

• Keausan cetakan dan kerusakan:Seiring waktu, cetakan dapat dipakai (tepi bulat, gerbang yang terkikis) atau menjadi rusak (retakan dari stres tinggi, korosi jika kelembaban). Pemeliharaan yang tidak memadai (misalnya, tidak membersihkan ventilasi, atau menjalankan bahan abrasif tanpa pelapis) dapat memperpendek kehidupan cetakan. Pembuat cetakan yang terampil sering menerapkan pelapis permukaan (seperti pelapisan NIP) pada area kritis untuk memperpanjang umur.

• Biaya dan penundaan tinggi:Cetakan khusus yang kompleks mahal dan memakan waktu. Meremehkan kompleksitas selama mengutip atau desain dapat menyebabkan pembengkakan biaya dan jadwal slip. Ubah pesanan setelah pembuatan cetakan dimulai (misalnya perubahan desain bagian) sangat mahal.

• Kesenjangan komunikasi:Karena pembuatan cetakan bersifat teknis, miskomunikasi antara pembeli dan produsen tentang spesifikasi dapat menyebabkan masalah. Misalnya, tidak mengklarifikasi toleransi atau kualitas permukaan dapat menyebabkan ketidakcocokan antara harapan dan perkakas yang disampaikan.

Perencanaan yang cermat, memilih pembuat cetakan yang berpengalaman, dan kontrol kualitas yang berkelanjutan dapat mengurangi masalah ini. Banyak pembuat jamur (seperti Huazhi) menekankan analisis DFM dimuka dan beberapa putaran pengambilan sampel untuk menangkap dan menyelesaikan masalah sejak dini. Dengan memahami tantangan umum ini, tim pengadaan dapat mengajukan pertanyaan yang tepat dan bekerja dengan produsen untuk memastikan proyek yang lancar.

Kesimpulan:

Sebagai kesimpulan, pembuatan cetakan khusus adalah perpaduan canggih antara teknik, ilmu material, dan manufaktur. Ini memungkinkan produksi massal yang konsisten dari bagian -bagian kompleks dengan membuat alat presisi yang disesuaikan untuk setiap desain. Artikel ini telah mencakup ruang lingkup penuh: dari definisi dan riwayat pembuatan cetakan, melalui langkah -langkah teknis dan peralatan yang terlibat, hingga biaya, jadwal, tips desain dan perangkap umum. Dengan hampir setiap sektor manufaktur modern yang mengandalkan cetakan khusus, tim pengadaan yang terinformasi dapat membuat keputusan strategis tentang desain dan pemasok.

Mengapa Memilih Huazhi untuk Pembuatan Cetakan Kustom

Cetakan huazhimuncul sebagai pilihan yang kuat untuk pembuatan cetakan khusus. Dengan pengalaman industri selama 20 tahun, Huazhi mengklaim keahlian mendalam dalam cetakan otomotif dan industri. Mereka menawarkan analisis DFM gratis untuk mengoptimalkan desain Anda untuk produksi dan biaya. Proses mereka termasuk kontrol kualitas 16 poin yang ketat dari desain ke pengiriman dan berfokus pada efisiensi: lokasi gerbang dan saluran pendingin direkayasa untuk meminimalkan deformasi dan waktu siklus. Huazhi juga menekankan harga kompetitif, mengoptimalkan setiap langkah untuk menghemat hingga 20% dalam biaya dan waktu keseluruhan untuk klien.

Saat Anda memilih Huazhi, Anda bermitra dengan tim yang menyediakan dukungan desain konsultatif dan manajemen proyek yang menyeluruh. Rekam jejak solusi yang disesuaikan (dari manifold asupan otomotif hingga cetakan perumahan yang terperinci) menunjukkan kemampuannya. Singkatnya, Huazhi menggabungkan teknologi canggih, kualitas yang ketat, dan layanan yang berfokus pada pelanggan untuk memastikan cetakan khusus Anda memenuhi persyaratan.

Jika proyek Anda berikutnya melibatkan cetakan khusus - baik untuk injeksi, casting, atau proses cetakan lainnya - keahlian Huazhi bisa sangat berharga. Tim mereka siap memandu Anda dari konsep ke produksi, memastikan pengiriman cetakan berkinerja tinggi yang efisien.Hubungi HuazhiHari ini untuk penawaran atau konsultasi dan mengubah proyek pembuatan cetakan khusus Anda menjadi kenyataan.

FAQ

T: Faktor apa yang menentukan biaya pembuatan cetakan khusus?
A: Biaya tergantung pada banyak variabel. Faktor-faktor kunci termasuk kompleksitas cetakan (geometri, jumlah rongga, pelepasan), bahan cetakan (biaya baja lebih dari aluminium), dan jumlah bagian/volume (berjalan volume tinggi membenarkan cetakan berkualitas lebih tinggi).

Waktu mesin adalah driver besar: cetakan besar atau detail halus membutuhkan lebih banyak jam CNC/EDM. Fitur tambahan seperti pelari panas, pelapis khusus, atau toleransi yang sangat ketat juga menambah biaya. Singkatnya, cetakan prototipe sederhana mungkin hanya beberapa ribu dolar, sedangkan cetakan baja produksi penuh untuk volume tinggi dapat dengan mudah melebihi enam angka.

T: Berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk membangun cetakan saya?
A: Waktu tunggu bervariasi. Cetakan prototipe rongga tunggal dapat dikirim dalam sekitar 3-4 minggu. Cetakan produksi rongga 2-4 standar sering memakan waktu 6-12 minggu. Cetakan multi-slide atau multi-rongga yang sangat kompleks dapat memakan waktu 3-6 bulan.

Garis waktu ini termasuk desain, permesinan, dan uji coba. Memilih aluminium untuk cetakan cepat atau menyediakan data desain yang lengkap dan jelas dapat memperpendek garis waktu. Rencanakan sesuai, karena setiap rongga tambahan atau tindakan geser menambah waktu.

T: Bahan apa yang dapat dicetak dengan cetakan khusus?
A: Cetakan khusus dapat memproses berbagai bahan. Dalam plastik, setiap termoplastik khas (ABS, PP, nilon, PC, dll.) Dan termoset (epoksi, fenolik) dapat dicetak injeksi. Elastomer dan silikon cair (LSR) juga umum. Untuk bagian logam, cetakan die-cast memungkinkan paduan seperti aluminium, seng dan magnesium.

Beberapa cetakan khusus dibuat untuk karet, keramik, atau bahkan komposit. Pada dasarnya, jika suatu bahan dapat dilemparkan atau disuntikkan dan didinginkan dalam rongga, itu dapat ditangani dengan cetakan khusus. Desain cetakan yang dipilih akan mencerminkan bahan - misalnya, cetakan untuk karet perlu ventilasi berbeda dari cetakan plastik.