Kann der 3D-Druck das Spritzgießen ersetzen?

Wenn es um Kunststoffteile geht, sind Spritzgießen und 3D-Druck zwei der am häufigsten verwendeten Herstellungsverfahren für die Produktion. Wenn Sie über Ihr nächstes Teileprojekt nachdenken, haben Sie wahrscheinlich Fragen dazu, welches dieser Verfahren am besten für Ihr Design geeignet ist. In diesem Artikel vergleichen wir das Spritzgießen mit dem 3D-Druck und beantworten die Frage, ob der 3D-Druck das Spritzgießen tatsächlich ersetzen kann.

Was ist 3D-Druck?

3D-Druck ist ein additives Fertigungsverfahren, bei dem Teile und Prototypen Schicht für Schicht im Drucker hergestellt werden. Beim 3D-Druck werden Teile hergestellt, indem Computerdesignanweisungen empfangen und dann das Teil mit Filament oder Pulvermaterial gedruckt wird.

Was ist Spritzgießen?

Spritzgießen ist ein Fertigungsverfahren, bei dem geschmolzenes Baumaterial in eine Form gegossen wird, die das Gegenteil des Teiledesigns darstellt. Nachdem das geschmolzene Material abgekühlt ist, wird es in der Form fest, und die Form wird entfernt, wobei das hergestellte Teil zurückbleibt.

Produktionsvolumen

Das Produktionsvolumen ist einer der wichtigsten Faktoren bei der Entscheidung, welches Verfahren für Ihr Projekt das richtige ist. Das Spritzgießen ist sehr kosteneffizient für die Produktion von Teilen in großen Mengen - im Allgemeinen definiert als 1.000 Teile oder mehr pro Lauf. Bei geringeren Produktionsmengen hingegen ist der 3D-Druck in der Regel die kostengünstigste Lösung. Beispielsweise sind 3D-Druckverfahren wie FDM oder SLS, bei denen kostengünstige Kunststoffe wie ABS, PC und Nylon zum Einsatz kommen, eine hervorragende Option für die Produktion kleinerer Mengen von Teilen - unabhängig davon, ob die Teile identisch sind oder nicht. Für mittelgroße Produktionsserien ist der MJF-3D-Druck aufgrund seiner Kosteneffizienz und relativ skalierbaren Arbeitsabläufe eine Option, die in Betracht gezogen werden sollte.

Komplexe Geometrien und Merkmale

Das Spritzgießen erfordert naturgemäß die Herstellung einer Form, die dem Design des Teils entspricht. Ingenieure und Produktdesigner wissen aus erster Hand, dass die Erstellung von CAD-Modellen für das Spritzgießen keine leichte Aufgabe ist und viele Faktoren zu berücksichtigen sind. Zum Beispiel erschweren rechte Winkel im Teil die Entnahme des Teils aus der Form, und auch komplizierte Merkmale mit feinen Details müssen äußerst sorgfältig aus den Formen entfernt werden. All diese Faktoren tragen dazu bei, dass das Spritzgießen bei der Herstellung von Teilen mit kompliziertem Design und komplexen Geometrien seine Schwierigkeiten hat. Im Gegensatz dazu leistet der 3D-Druck erstaunliche Arbeit bei der Herstellung komplexer Teile. Unabhängig davon, wie kompliziert die Merkmale sind, kann der 3D-Druck diese Teile mit großer Leichtigkeit herstellen. Wenn Ihr Teil komplex ist und sein Design nicht an die Kompatibilität mit dem Spritzgussverfahren angepasst werden kann, ist es daher am besten, Ihr Teil im 3D-Druckverfahren herzustellen.

Vorlaufzeit

Im Allgemeinen hat das Spritzgießen längere Vorlaufzeiten, da das Design verfeinert werden muss, um die richtige Form zu bauen. Aus diesem Grund kann das Spritzgießen bis zu 2-3 Wochen dauern. Der 3D-Druck hingegen ist viel schneller. Sobald die Entwürfe eingereicht sind, kann Ihr 3D-gedrucktes Teil in nur wenigen Tagen geliefert werden.

Änderung des Entwurfs während der Produktion

Nachdem eine Form für den Spritzguss erstellt wurde, ist es sehr zeit- und kostenaufwändig, die Form zu ändern. Aus diesem Grund kann es sich beim Spritzgießen als schwierig erweisen, bestimmte Merkmale Ihres Teils zu ändern und anzupassen. Für Prototypen und Teile, die während der Produktion angepasst werden müssen, ist der 3D-Druck eine viel bessere Lösung, da Sie nur die CAD-Datei anpassen müssen, die dann in den 3D-Drucker hochgeladen wird.

Festigkeit der Teile

Einer der größten Vorteile des Spritzgießens ist, dass die Teile aus einer einzigen gegossenen Schicht hergestellt werden. Diese zusammenhängende Struktur verleiht den Teilen zusätzliche Festigkeit, da es weniger Schwachstellen gibt. Beim 3D-Druck werden die Teile Schicht für Schicht gedruckt, was die Gesamtfestigkeit verringert. Der 3D-Druck kann sogar zu strukturellen Fehlern führen, die beim Kunststoffspritzguss normalerweise nicht vorkommen. Wenn die Festigkeit eine der wichtigsten Prioritäten für Ihr Teil ist, ist es daher am besten, wenn Sie Ihr Teil im Spritzgussverfahren herstellen, wenn möglich.

Oberflächengüte

Ein weiterer Vorteil des Spritzgießens gegenüber dem 3D-Druck ist die Oberflächengüte. Der Grund dafür ist, dass der 3D-Druck spürbare Schichten in Ihrem Teil erzeugt, was eine etwas raue Oberfläche zur Folge hat. Diese Rauheit kann bei bestimmten Anwendungen, die aneinander reiben, wie z. B. Maschinenteile, problematisch sein. Für diese Anwendungen müssen Sie Ihren 3D-Druck nachbearbeiten, um eine glatte Oberfläche zu erhalten. Im Gegensatz dazu gibt es beim Spritzgießen nicht mehrere Schichten, so dass die Oberfläche von Spritzgussteilen sehr glatt ist. Wenn Ihr Teil eine glatte Oberfläche haben soll, ist es aus diesen Gründen am einfachsten, Spritzguss statt 3D-Druck zu verwenden.

Verschwendetes Material

Der 3D-Druck erfordert zur Herstellung einiger Teile die Verwendung von Stützstrukturen. Daher kann bei der Massenproduktion eine Menge Material verschwendet werden, weil diese Stützstrukturen entfernt werden. Diese Materialverschwendung führt zu höheren Kosten für Ihr Projekt. Im Gegensatz dazu wird beim Spritzgießen nur sehr wenig Material verschwendet, da nur das Material gegossen wird, das zum Füllen der Form benötigt wird. Aus diesen Gründen ist das Spritzgießen bei der Großserienproduktion dem 3D-Druck überlegen, da weniger Material verschwendet wird.

 

The question is sometimes asked, could 3D printing replace injection molding? The short answer is no. The truth is each of these manufacturing processes has distinct advantages over the other. What this means is that deciding between injection molding and 3D printing should be done on a case-by-case basis depending on the specific priorities of each part.