プラスチック用 3D プリント射出成形ツール: 作り方は?

3D プリントされた射出成形ツールは、プラスチック部品を製造するためのコスト効率に優れた迅速なソリューションを提供し、特に試作や少量生産に適しています。ここでは、プラスチック用の 3D プリントされた射出成形ツールを作成する方法についての詳細なガイドを紹介します。

3Dプリント射出成形金型の理解

今日製造されているプラ​​スチック製品の大部分は、 射出成形射出成形は、効率が良く、高品質の部品を製造できることで知られています。射出成形は、溶融した材料を金型に注入して部品を製造する製造プロセスです。ただし、金型を製造する従来の方法は、非常に高価で時間がかかり、多くの場合、金属（通常はアルミニウムまたは鋼）の大規模な機械加工が必要になります。

しかし、3D プリントの進歩により、高強度ポリマーを使用して金型を印刷できるようになり、現実的で経済的な代替手段が生まれました。これには、3D プリンターを使用して、射出成形プロセスの圧力と温度に耐えられる金型を作成することが含まれます。一般的な材料には、耐熱樹脂、ABS、またはその他の特殊なポリマーがあります。

3Dプリント射出成形金型の一般的な方法

3 つのアプローチは、XNUMXD プリントで金型部品を製造し、それをアルミニウム フレームに統合することです。この構成は、高精度と安定性が求められる用途でよく使用されます。アルミニウム フレームは、射出プロセスからの圧力と熱を支え、繰り返し使用しても金型が変形するのを防ぎます。

もう3つの構成は、追加のアルミフレームサポートなしで金型全体を3Dプリントすることです。この方法では、より複雑な冷却チャネル設計を統合できますが、より多くのXNUMXDプリント材料が必要になるため、製造コストと時間が増加します。さらに、長期間使用すると、この方法で構成された金型は、 反り.

3D プリント射出成形金型を製造するには?

3D プリントされた射出成形金型を製造するには、手頃な価格のプロ仕様の 3D プリンター、高温 3D プリント材料、射出成形機を活用して、これらの金型を社内で作成できます。

これらの金型は、プラスチックの機能プロトタイプや小ロットの機能部品（10〜1000個）の製造に適しています。従来の高価な金属金型と比較して、このアプローチは時間とコストを大幅に節約し、より柔軟な製造方法を提供します。

SLA 3D 印刷技術は、表面が滑らかで精度が高いため、成形に最適です。これらの特性により、最終部品の高品質が保証されるだけでなく、型から取り出すのも容易になります。SLA 印刷された 3D 部品は化学結合によって形成されるため、完全に高密度で等方性があり、FDM 技術では実現できない機能的な金型を製造できます。

設計および印刷プロセスでは、高温樹脂と高解像度の SLA 3D プリンターを使用して、印刷パラメータと UV 硬化や表面研磨などの後処理手順を最適化し、金型の耐久性と表面の滑らかさを確保します。印刷された金型を射出成形機に取り付け、適切な射出パラメータを設定し、プラスチックの射出、冷却、および排出を実行し、最終的に高品質のプラスチック部品を製造します。

3D プリント射出成形金型に適した樹脂を選択するにはどうすればよいでしょうか?

3D プリント射出成形金型の性能と耐久性を確保するには、適切な樹脂を選択することが重要です。3D プリント射出成形金型用の樹脂を選択する際に考慮すべき重要な要素をいくつか紹介します。

1. 熱たわみ温度（HDT）

熱たわみ温度 (HDT) は、高温で樹脂の形状と性能を維持する能力を測定します。射出成形では、金型は溶融プラスチックの射出時の高温に耐える必要があります。したがって、射出成形中の金型の変形を防ぐために、理想的には 200°C を超える高 HDT の樹脂を選択することが重要です。

2.機械的性質

引張強度、曲げ強度、耐衝撃性などの樹脂の機械的特性によって、射出成形中に金型が機械的ストレスに耐えられるかどうかが決まります。金型が損傷や故障なく複数サイクルに耐えられるように、強度と剛性の高い樹脂を選択してください。

3. 耐摩耗性

射出成形金型 金型は繰り返しプラスチックの射出・排出操作を受けるため、耐摩耗性が重要になります。耐摩耗性に優れた樹脂を選択することで、金型の寿命を延ばし、摩耗による金型交換の頻度を減らすことができます。

4.表面仕上げ

SLA 3D 印刷技術では表面が滑らかな部品を製造できますが、樹脂の特性も金型の最終的な表面品質に影響します。最終的なプラスチック部品の品質を確保するには、高い表面の滑らかさを実現できる樹脂を選択してください。

5. 化学的適合性

樹脂は、射出成形プロセス中に使用されるさまざまな化学物質や潤滑剤に耐える必要があります。化学的侵食によって金型の性能が損なわれないように、化学的適合性に優れた樹脂を選択してください。

6. 寸法安定性

金型は、製造されるプラスチック部品の一貫性を確保するために寸法安定性を維持する必要があります。使用中の熱膨張と収縮による変形を最小限に抑えるために、寸法安定性に優れた樹脂を選択してください。

3Dプリント射出成形用樹脂オプション

樹脂タイプ	特性	アプリケーションシナリオ
高温樹脂	高い熱たわみ温度（HDT）> 200°C、優れた熱安定性	高温射出成形、長時間熱処理
耐久性のある樹脂	優れた耐摩耗性と耐衝撃性	繰り返し射出成形、長期使用
エンジニアリングレジン	高強度、高剛性、優れた寸法安定性	高い機械的ストレス環境、機能プロトタイプ、小ロット生産
モールド樹脂	金型用途向けに特別に設計されており、高い熱安定性、耐薬品性を備えています。	金型製作、小～中ロット生産
クリアレジン	高い透明性、良好な表面仕上げ	光学部品、流体力学研究など透明性が求められる金型
高精度樹脂	優れたディテール再現と表面仕上げ	精密金型製作、高いディテールが求められる用途
弾性樹脂	高い弾力性と柔軟性	弾力性と耐衝撃性を必要とする用途、柔軟な部品製造

これらの要素を慎重に考慮し、適切な樹脂を選択することで、3D プリントされた射出成形金型が射出成形の高温高圧条件下でも良好な性能を発揮し、耐久性を維持し、高品質のプラスチック部品を製造できるようになります。

3Dプリント射出成形金型設計のヒント

射出成形用の3Dプリント金型で最高の結果を得るには、積層造形の原理と標準の両方に従うことが重要です。 射出成形金型設計ガイドラインポリマープリント金型の設計に関する専門家のヒントとユーザーの推奨事項を以下に示します。

寸法精度の向上

• 後処理の計画:後処理と寸法調整を可能にするために、金型設計に余分な材料を含めます。テスト金型を印刷して寸法の偏差を特定し、それを CAD モデルに組み込みます。
• 寸法補正:金型で試運転を実行して寸法の不一致を特定し、それに応じて CAD モデルを調整します。

金型寿命の延長

• ゲートのデザイン:オープンゲートを使用してキャビティ圧力を低減し、射出中の金型の摩耗を最小限に抑えます。
• フラットなデザインサイド:金型の片側を平らに設計し、もう片側に設計機能を含めることで、位置ずれやバリのリスクを軽減します。
• 換気：キャビティの端から金型の端まで大きな通気口を追加して、空気が簡単に逃げられるようにし、空気の流れを改善して圧力の上昇とオーバーフローを減らし、サイクル時間を短縮します。
• 薄いセクションを避ける:熱による変形が発生しやすいため、薄い断面（1～2 mm 未満）の設計は避けてください。

印刷プロセスの最適化

• 材料の最小化:キャビティをサポートしない領域を最小限に抑えることで、金型の裏側の材料使用量を削減し、樹脂コストを節約し、印刷の失敗や反りのリスクを軽減します。
• 面取りと位置合わせ:Add 面取り ビルド プラットフォームからパーツを簡単に取り外せるようにします。2 つの金型の半分が適切に位置合わせされるように、コーナーに位置合わせピンを含めます。
• 構造的完全性:重要な領域に、射出プロセスの圧力に耐える十分な材料があることを確認します。

高度な考慮事項

• 材料の選択:射出成形のストレスに耐えるためには、高温用樹脂やエンジニアリンググレード樹脂など、熱たわみ温度が高く機械的特性が強い樹脂を選択してください。
• 熱管理：金型設計に冷却チャネルを組み込むことで、射出成形中の熱を効果的に放散し、寸法安定性を維持し、サイクル時間を短縮できます。
• 表面処理：金型の表面を研磨して後処理し、滑らかな仕上がりを実現することで、最終的なプラスチック部品の品質が向上し、型から簡単に取り出せるようになります。

これらのガイドラインとベスト プラクティスを慎重に検討することで、3D プリントされた金型のパフォーマンスと寿命を向上させ、射出成形部品の品質を向上させ、生産プロセスを効率化することができます。

3D プリント以外に射出成形金型を製造するための他の技術は何ですか?

3Dプリントされた金型、ダイ、パターンを使用して成形プロセスを支援すると、 CNC加工、シリコン型よりもシンプルで効率的です。さらに、3Dプリントされた型は、射出成形に適しているだけでなく、熱成形、真空成形、シリコン成形、加硫ゴム成形、ジュエリー鋳造、金属鋳造など、さまざまな成形および鋳造プロセスにも適用できます。

申し込み	Advantages	詳細な説明
熱成形と真空成形	複雑な形状の迅速な生産、耐高温性、柔軟な設計	3D プリントされた金型を使用すると、熱成形や真空成形プロセスに適した複雑な形状を素早く作成できます。これらの金型は耐熱性があり、調整が容易なため、効率的な生産が可能になります。
シリコーン成形	複雑な形状、高い表面精度、高品質の最終製品の作成	3D プリントされた金型はシリコン成形に適しており、高い表面精度で複雑な形状を生成できるため、高品質の最終製品が保証されます。
加硫ゴム成形	生産効率の向上、金型設計の最適化	加硫ゴム成形では、3D プリントされた金型は金型設計を最適化することで非常に優れた性能を発揮し、生産効率と製品品質を向上させます。
ジュエリー鋳造	高精度と詳細要件を満たす、複雑で複雑なデザインの実現	ジュエリーの鋳造では、3D プリントされた金型により、複雑で精巧なデザインを実現し、高精度と詳細要件を満たすと同時に、コストを削減し、生産サイクルを短縮できます。
金属鋳造	高温環境でも安定しており、小ロットの高精度製造に適しています。	金属鋳造用の 3D プリント金型は、高温環境でも安定性を維持するため、小ロットの高精度金属部品の製造に適しており、従来の金型製造の時間とコストを削減します。

3D プリントは製造業における金型製作の未来となるでしょうか?

金型に 3D プリントを利用するかどうかは、20 個の部品の小規模生産から 20,000 個までの大規模生産まで、生産規模によって異なります。従来、金型には、射出成形における高精度と耐久性を実現するために、アルミニウムやスチールなどの金属の CNC 加工が必要でした。ただし、これらの方法には、多額の初期費用がかかります。

少量生産の場合、3D プリントには利点があります。マテリアル ジェッティングや SLA などの技術は、複雑なデザインと滑らかな仕上げの金型の作成に優れています。最新の耐熱性材料は、射出成形におけるその有用性をさらに高めます。

さらに、3D プリントにより、金型設計の迅速な反復が可能になり、従来の金型の修正に伴うリスクとコストが削減されます。これは、短納期 (1 ～ 2 週間)、少量生産 (100 ～ 1000 個の部品)、および設計の柔軟性が求められるアプリケーションに最適です。

金属金型は依然として重要であり、 大量生産3D プリントされた金型は、射出成形における小ロット生産や反復プロセスにコスト効率の高いソリューションを提供します。

3Dプリントプラスチック金型の長所と短所

この表は、さまざまな製造シナリオで 3D プリントされたプラスチック金型を使用する利点と欠点を明確に比較しています。

メリット	デメリット
一般的に従来の金属金型よりも手頃な価格で、試作や少量生産に最適です。	特に大量生産環境では、金属金型に比べて寿命が限られます。
リードタイムが短縮されると、金型設計の迅速な反復とテストが可能になります。	金属に比べて耐熱性と機械的強度が低いため、特定の高温または高圧プロセスでの使用が制限されます。
従来の方法では困難またはコストがかかる複雑で入り組んだ形状を生成できます。	一部の成形用途では、必要な滑らかさを実現するために後処理が必要になる場合があります。
高温樹脂や耐久性のあるプラスチックなど、材料選択の柔軟性。	金属金型に比べて耐久性とサイクル時間の制限があるため、小規模から中規模の生産量に最適です。
特定の生産ニーズに合わせて簡単にカスタマイズできる金型設計。	少量生産の場合はコスト効率が高くなりますが、大量生産の場合は従来の金属金型の方が経済的です。
生産のセットアップと反復中に材料の無駄が少なくなります。	金型設計を最適化し、互換性を確保するには、3D 印刷技術と材料に関する専門知識が必要です。

従来の金型、3Dプリントプラスチック金型、3Dプリント金属金型の比較

スペクトラム	従来の金型	3Dプリントプラスチック金型	3Dプリント金属金型
生産速度	長く、大規模な機械加工と仕上げが必要	短時間で迅速な3Dプリントプロセスで迅速な反復を実現	試作の場合は短く、本格的な生産の場合は長くなります
金型の耐久性	高い、大量生産に適している	低いため、大量生産には適さない	従来の金属金型と同等の高い
設計の柔軟性	従来の加工能力による制限	高いため、複雑な形状や迅速な設計変更が可能	高い、従来の機械加工では実現が難しい複雑な設計に適しています
生産コスト	材料費と加工費が高い	低、試作や少量生産に最適	さまざまです。プロトタイプの場合は低く、量産グレードのアプリケーションの場合は高くなります。
金型冷却時間	さまざまです。冷却チャネルで最適化できます。	熱伝導率が低いため、一般的に長い	金属金型は一般的に熱伝導率が高いため、短い
生産コスト	高額、材料費と加工費が高額	低コストなので、小ロットや試作にコスト効率が良い	コストはプロトタイプの場合は安価ですが、堅牢で生産可能な金型の場合は高額になります。
金型冷却時間	特定の金型設計と使用する材料に応じて、短くすることも長くすることもできます。	プラスチックの熱伝導率が低いため、通常は長くなります。	金属の優れた熱特性を考えると、一般的に短い
設計の柔軟性	低い、従来の機械加工の限界に制約される	従来の方法では難しい複雑なデザインを可能にする	高いため、洗練された形状を作成できる

BOYIを使用した精密射出成形金型の製造

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質疑応答

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