Optimering af sprøjtestøbning med konform køling

Hvordan selve 3D printet af metal indsatser reducerer cyklustiden og forbedrer bundlinjen i dansk plastproduktion

Konform køling beskriver en metode hvor kølekanaler i en sprøjtestøbeform følger geometrien på selve emnet præcist. Hvor traditionelle kølekanaler består af borede huller i lige linjer som ofte efterlader kritiske områder uden køling gør selve 3D printet af værktøjsindsatser det muligt at placere køling i en konstant afstand fra hele overfladen. Denne teknik sikrer en ensartet temperaturfordeling i værktøjet og fjerner termiske flaskehalse. Teknologien bag industriel 3D print i metal har eksisteret i over 27 år og er i dag en gennemtestet løsning til professionel værktøjsfremstilling. Danske plastproducenter bør anvende denne metode for at sikre deres konkurrenceevne i en global økonomi hvor hastighed og præcision er afgørende.

Moderne plastemner kræver i dag langt højere kompleksitet end for blot ti år siden. En nutidig sprøjtestøbeform indeholder ofte et hav af bevægelige dele som liftere og skydere hvilket gør det indre af formen sammenligneligt med en schweizerost. Traditionel fræsning og boring begrænser ingeniører til lige linjer som ikke kan navigere udenom disse mekaniske dele. Dette resulterer i dårlig køling i de mest trange områder. En 3D printer løser problemet ved at opbygge kanalerne lag for lag udenom alle forhindringer. Køling driver normalt mellem 80 og 85 procent af den samlede cyklustid i plaststøbning. Ved at optimere denne fase bør virksomheder forvente en reduktion i cyklustiden på mellem 20 og 80 procent. Selve 3D printet af indsatser i værktøjsstål fjerner varmen hurtigere så maskinen åbner formen tidligere. Dette øger produktionen fra hver enkelt sprøjtestøbemaskine uden behov for at købe flere maskiner.

Et hot-spot opstår når varmen ophobes i værktøjet og ikke bliver ledt væk hurtigt nok. Disse varmeområder skaber ofte skævheder i emnet eller forlænger selve 3D print tid og køletid i produktionen. Hos 3D actions i Odense identificerer vi disse områder med termiske kameraer direkte på eksisterende forme. Herefter designer vi specifikke indsatser i værktøjsstål med interne kølespiraler baseret på avancerede flow- og termiske simuleringer. Udover varmeproblemer løser selve 3D printet også udfordringer med luftlommer som kaldes gas traps. Luftlommer opstår når gasser bliver fanget i formen og skaber brændemærker. En 3D printer kan skabe porøse strukturer i stålet som tillader gasser at slippe ud mens plasten bliver inde i formen. Denne teknik forbedrer den kosmetiske finish og reducerer spild i produktionen markant.

Mange virksomheder tøver med at starte nye projekter på grund af de høje udgifter til værktøjer. Man bruger ofte store summer på 3D printede prototyper som ikke kan bruges i selve serieproduktionen. Ved at vælge en 3D print service til fremstilling af rigtige værktøjsindsatser i stål skaber man en direkte vej til produktion. Man bør overveje et fastprisprogram som Supermold hvor man modtager et stålværktøj med livstidsgaranti. For emner under 50,8 mm i diameter koster de første 1.000 emner cirka 34 DKK per styk. Efterfølgende falder prisen til omkring 4,50 DKK per styk plus materialepris fordi kunden selv ejer værktøjet. For større emner op til 127 mm gange 127 mm bør man forvente en værktøjspris på omkring 51.500 DKK. Denne model gør det økonomisk muligt at starte med lave styktal og skalere op til serieproduktion uden at spilde den indledende investering.

Fysiske varelagre koster danske virksomheder millioner af kroner i bundet kapital hver eneste måned. Et digitalt varelager hos 3D actions erstatter de tunge lagerhylder med digitale filer. Når behovet for en reservedel opstår aktiverer vi produktionen med det samme. En 3D printer fremstiller de nødvendige dele på 2 til 4 dage hvilket fjerner behovet for warehousing. Man bør digitalisere en fast del af sit varelager for at øge likviditeten. Selve 3D printet sker i materialer som titanium eller værktøjsstål i højeste kvalitet. Prisen på titanium er halveret de seneste år og prisen på stålpulver er nu fuldt ud konkurrencedygtig med massive stålblokke til fræsning. Den største økonomiske gevinst ligger dog i at man fordobler outputtet fra sine eksisterende forme.

I produktion af medicinsk udstyr kræver en form med 96 kaviteter at alle emner er 100 procent identiske. Traditionelle forme oplever ofte temperaturforskelle mellem de yderste og inderste dele af formen hvilket skaber variation i kvaliteten. Gennem selve 3D printet af hver enkelt kerne opnår man en ensartet temperatur i hele værktøjet. Dette sikrer ensartede emner og øger den samlede udnyttelse af maskinen. Processen starter med en grundig analyse af jeres STL-filer. Vi kontrollerer om opløsningen er korrekt og om geometrien passer til den valgte 3D printer. Vi benytter en hybrid metode hvor vi kombinerer traditionel fræsning af formbasen med selve 3D printet af de komplekse kølekerner. Alle processer fra analyse til varmebehandling og højpolering foregår in-house hos 3D actions. Denne kontrol sikrer levering inden for få dage.

FAQ: Optimering af sprøjtestøbning

Denne oversigt hjælper dig med at forstå hvordan moderne teknologier som konform køling og avancerede 3D print løsninger kan forbedre din produktion og reducere dine samlede omkostninger.

Fremtidssikring af jeres produktion med industrielle 3D print løsninger

3D printer teknologi ændrer fundamentalt på hvordan man bør tænke værktøjsdesign og logistik. Ved at fjerne de geometriske begrænsninger og reducere cyklustiden med op til 80 procent opnår man en hurtigere tilbagebetaling på sin investering. Integrationen af et digitalt varelager fjerner lageromkostninger og sikrer en agil forsyningskæde. Man bør vælge en lokal 3D print service i Danmark for at sikre den nødvendige tekniske ekspertise og hurtig levering. Kontakt 3D actions i dag for at få analyseret jeres sprøjtestøbeværktøjer og hør hvordan vi kan hjælpe med at optimere jeres produktion med værktøjsstål og konform køling.