Apr 23, 2015, 2:27:00 PM

3d geprint matrijs

In een tijd van kortere levenscycli van producten en de trend van massa individualisering waarbij producten meer en meer op maat gemaakt moeten worden, dient u hier snel op in te kunnen spelen met uw producten. Voor het spuitgieten van kunststof onderdelen zijn hiervoor matrijzen nodig. Deze zijn echter duur om te realiseren en tijdrovend, waardoor het lastig is om kleinere series rendabel te kunnen produceren.

Een alternatief is het 3D printen van deze onderdelen, maar kan de bouwsnelheid een beperkende factor zijn en is er nog niet in elke kunststof te printen.

Door de ontwikkeling van de 3D print techniek en, minimaal zo belangrijk, de materialen die te printen zijn, is het echter mogelijk om de matrijzen te 3D printen en wordt er daarmee een brug geslagen tussen bovengenoemde uitdagingen. Het produceren van een matrijs voor kleine series is hiermee rendabel geworden.

Voordelen van een 3D geprinte matrijs

De voordelen van 3D geprinte matrijzen ten opzichte van traditionele matrijzen zijn legio:

Allereerst worden de productiekosten van een 3D geprinte matrijs ten opzichte van metalen matrijzen enorm gereduceerd. Het Duitse bedrijf Seuffer die PolyJet matrijzen gebruikt, laat een reductie in kosten zoen van een factor 40!

Een tweede zeer belangrijk voordeel is de productietijd van de matrijs. Voor een metalen matrijs duurt dit weken versus 1-2 dagen voor 3D printen. Wederom laat gebruiker Seuffer dit zien. In overzicht:

 

Methode

Productietijd

Kosten

Metalen matrijs*

56 dagen

€ 47.450,--

PolyJet matrijs

2 dagen

€ 1.190,--

BESPARING

 

56 dagen (96%)

 

€ 46.260,--

(40 keer goedkoper)

*) productiematrijs

Met regelmaat komen na productie van de matrijs wijzigingen voor in het feitelijke ontwerp, waardoor ook de matrijs aangepast moet worden. Met het 3D printen van matrijzen is dit snel gerealiseerd – zie bovenstaande tijden.

PolyJet techniek voor matrijzen:

De methode die gebruikt wordt voor het 3D printen van matrijzen is de zogenaamde PolyJet techniek .Polyjet met laagdiktes van 16 micron waarmee hoge oppervlakte nauwkeurigheid gerealiseerd wordt die nodig is voor matrijzen.

Het ontwikkelen van 3D geprinte matrijzen is vrijwel hetzelfde als reguliere matrijzen. Wel zijn er een aantal zaken waar rekening mee gehouden moet worden. De materialen waarin 3D geprint wordt, hebben een laag warmtegeleidingsvermogen, waardoor koeltijden hoger zullen zijn. Koelkanalen toevoegen aan de matrijs heeft hierdoor geen zin. Ook de matrijs zelf zal tussen de spuitgiet ‘shots’ gekoeld moeten worden, meestal met lucht.

De 3D geprinte matrijs heeft niet dezelfde duurzaamheid al een stalen matrijs, maar dat is ook niet de intentie. Wel is dit uiteraard een factor om rekening mee te houden. De matrijs zal sneller slijten, waarbij dit ook afhankelijk is van de kunststof waarmee gespuitgiet wordt en de complexiteit van het ontwerp. Uit ervaring geldt dat een 3D geprinte matrijs tussen 50 tot 100 onderdelen kan produceren, afhankelijk van materiaal en geometrie.

Meest geschikte materialen om de spuitgieten mbv 3D geprinte matrijzen:

De kunststoffen waarmee gespuitgiet kan worden, zijn die met een redelijk matrijs temperatuur (< 300 graden) en goeie flow eigenschappen. De materialen zijn onder te verdelen in de volgende categorieën en de grafiek geeft een indicatie van te realiseren aantallen per matrijs:

 te realiseren aantallen per matrijs per 3d printmateriaal

Categorie

 

Materialen

A:

 

 

  • Polyethyleen (PE)
  • Polypropyleen (PP)
  • Polystyreen (PS)
  • ABS
  • Thermoplastisch elastomeer (TPE)

B:

 

 

  • Glasgevulde Polypropyleen (PP + G)
  • Polyamide (PA)
  • Acetal (POM)
  • Polycarbonaat + ABS (PC+ABS)

C:

 

  • Glasgevulde Polyamide (PA+G)
  • Polycarbonaat (PC)
  • Glasgevulde Acetal (POM + G)

D:

 

  • Glasgevulde Polycarbonaat (PC+G)
  • Polyphenyleen oxide (PPO)
  • Polyphenyleen sulfide (PPS)

Naast de materialen, spelen ook de complexiteit van de geometrie en matrijs instellingen een rol in de aantallen.

Conclusie:

3D geprinte matrijzen bieden veel voordelen voor kleine series. Het biedt het beste van beiden door de lage kosten en snelle productie aan de ene kant en de mogelijkheid om in productie kunststoffen te spuitgieten aan de andere kant.

Download gratis eBook: Alles over 3D geprinte matrijzen

Gratis adviesgesprek

Ontdek de voordelen van het 3D printen voor jouw bedrijf en processen.