Die Tatsache, dass der 3D-Druck vielen Branchen Komfort gebracht hat, ist für alle offensichtlich. In-Mold-Fertigung, 3D-Druck kann auch effektiv sein, vor allem, weil Formen in der Regel in kleinen Chargen hergestellt werden und komplexe Formen haben, die sich sehr gut für den 3D-Druck eignen.
Die Herstellung von Formen mit 3D-Druck hat viele Vorteile:
1. Der Werkzeugherstellungszyklus wird verkürzt
3D-gedruckte Formen verkürzen den gesamten Produktentwicklungszyklus und werden zu einer Quelle der Innovationsförderung. In der Vergangenheit haben sich Unternehmen manchmal dafür entschieden, Produktdesign-Updates aufgrund der hohen Investitionen, die für die Herstellung neuer Formen erforderlich sind, zu verzögern oder darauf zu verzichten. Durch die Reduzierung der Produktionsvorlaufzeit von Formen und die schnelle Aktualisierung bestehender Konstruktionswerkzeuge ermöglicht der 3D-Druck es Unternehmen, sich häufigere Formwechsel und -verbesserungen zu leisten, wodurch die Flexibilität / Anpassungsfähigkeit erhöht wird. Es ermöglicht dem Formkonstruktionszyklus, mit dem Produktdesignzyklus Schritt zu halten.
2. Geringere Herstellungskosten
Wenn die aktuellen Kosten des Metall-3D-Drucks höher sind als die Kosten herkömmlicher Metallherstellungsverfahren, sind Kostensenkungen im Bereich der Kunststoffprodukte leichter zu erreichen.
Metall-3D-gedruckte Formen haben wirtschaftliche Vorteile bei der Herstellung kleiner, diskreter Serien von Endprodukten (da die Fixkosten dieser Produkte schwer zu amortisieren sind) oder für bestimmte Geometrien (optimiert für den 3D-Druck) einen wirtschaftlicheren Vorteil. Der 3D-Druck hat einen Kostenvorteil, insbesondere wenn die verwendeten Materialien sehr teuer sind und der traditionelle Formenbau zu hohen Materialausschussraten führt.
Darüber hinaus wird sich die Fähigkeit des 3D-Drucks, präzise Formen in wenigen Stunden zu erstellen, auch positiv auf die Fertigungsprozesse und Gewinne auswirken. Vor allem, wenn Produktionsausfälle und/oder Werkzeugbestände teuer sind.
Schließlich ist es manchmal üblich, die Form nach Produktionsbeginn modifizieren zu müssen. Die Flexibilität der 3D-Drucktechnologie ermöglicht es Ingenieuren, unzählige Iterationen gleichzeitig auszuprobieren und die Vorlaufkosten aufgrund von Formkonstruktionsänderungen zu senken.
3. Die Verbesserung des Formdesigns fügt dem Endprodukt mehr Funktionalität hinzu.
Oft können spezielle metallurgische Ansätze für den Metall-3D-Druck die Metallmikrostruktur verbessern und vollständig dichte gedruckte Teile mit mechanischen und physikalischen Eigenschaften erzeugen, die denen von geschmiedeten oder gegossenen Materialien entsprechen oder besser sind (abhängig von der Wärmebehandlung und der Testausrichtung). Die additive Fertigung bietet Ingenieuren unbegrenzte Möglichkeiten, das Design von Formen zu verbessern. Wenn das Zielteil aus mehreren Unterkomponenten besteht, hat der 3D-Druck die Möglichkeit, das Design zu integrieren und die Anzahl der Teile zu reduzieren. Dies vereinfacht den Produktmontageprozess und reduziert Toleranzen.
Darüber hinaus ermöglicht es die Integration komplexer Produktfunktionen und ermöglicht so eine schnellere Herstellung hochfunktionaler Endprodukte mit weniger Produktfehlern. Beispielsweise wird die Gesamtqualität eines Spritzgussteils durch die Wärmeübertragungsbedingungen zwischen dem eingespritzten Material und der kühlen Flüssigkeit, die durch das Werkzeug fließt, beeinflusst. Bei der Herstellung mit herkömmlichen Techniken sind die Kanäle, die zum Kühlmaterial führen, im Allgemeinen gerade, was zu einem langsameren und ungleichmäßigen Kühleffekt im Formteil führt.
Der 3D-Druck kann Kühlkanäle jeder Form ermöglichen, um eine optimalere und gleichmäßigere Kühlung zu gewährleisten, was letztendlich zu qualitativ hochwertigeren Teilen und niedrigeren Ausschussraten führt. Darüber hinaus reduziert eine schnellere Wärmeabfuhr die Zykluszeit des Spritzgießens erheblich, da die Abkühlzeit in der Regel bis zu 70% des gesamten Spritzgießzyklus ausmachen kann.
4. Das Optimierungstool ist ergonomischer und verbessert die Mindestleistung
Der 3D-Druck senkt die Hürden für die Validierung neuer Werkzeuge, die unerfüllte Anforderungen im Fertigungsprozess erfüllen, und ermöglicht es, mehr mobile und stationäre Vorrichtungen in die Fertigung zu investieren. Traditionell wurden Werkzeuge und entsprechende Geräte so konzipiert, dass sie aufgrund des erheblichen Aufwands und Aufwands, der für ihre Neukonstruktion und Herstellung erforderlich ist, so lange wie möglich halten. Mit der Anwendung der 3D-Drucktechnologie können Unternehmen jederzeit jedes Werkzeug aufarbeiten, nicht nur solche, die verschrottet und nicht konform sind.
Mit wenig Zeit und Anschaffungskosten macht es der 3D-Druck wirtschaftlicher, Werkzeuge für eine bessere Grenzleistung zu optimieren. Techniker können dann mit Blick auf mehr Ergonomie entwerfen, um den Bedienerkomfort zu verbessern, die Handhabungszeit zu verkürzen und die Bedienung und Lagerung komfortabler zu gestalten. Während es möglich sein kann, nur ein paar Sekunden Montagezeit zu sparen, summiert es sich nicht. Neben der Optimierung der Werkzeugkonstruktion kann auch die Ausschussrate der Teile reduziert werden.
5. Kundenspezifische Formen helfen, das Endprodukt anzupassen
Kürzere Produktionszyklen, die Fähigkeit, komplexere Geometrien herzustellen, und niedrigere Endgültige Herstellungskosten ermöglichen es Unternehmen, eine große Anzahl personalisierter Werkzeuge herzustellen, um die Herstellung kundenspezifischer Teile zu unterstützen. 3D-gedruckte Formen sind sehr vorteilhaft für die kundenspezifische Produktion, wie z.B. medizinische Geräte und die medizinische Industrie. Es bietet Chirurgen 3D-gedruckte personalisierte Instrumente wie chirurgische Schablonen und Werkzeuge, mit denen sie die chirurgischen Ergebnisse verbessern und die Operationszeit verkürzen können.
