Progettazione per lo stampaggio a iniezione a forma libera

Massimizzazione della stampabilità

Progettazione dello stampo passo dopo passo

01 Regola il restringimento della parte Il restringimento della parte è il cambiamento dimensionale che si verifica in una parte stampata mentre si raffredda dopo l'iniezione. Il restringimento può variare molto e dipende principalmente dal tipo di materiale e dalla temperatura durante l'iniezione.
02 Rimuovi la parte dallo stampo Quasi tutti i sistemi CAD 3D dispongono di molteplici strumenti per assistere gli utenti durante l'intero processo di progettazione dello stampo. Questi strumenti possono essere utilizzati per rimuovere la parte dall'inserto dello stampo.
03 Controlla l'orientamento della parte L'orientamento della parte deve ridurre il più possibile la presenza di sporgenze. Fai attenzione all’orientamento della stampa sull'asse Z, poiché influirà su quale lato verrà stampato per primo.
04 Seleziona le dimensioni dello stampo e del telaio Scegli le dimensioni ottimali dello stampo in base alle dimensioni della parte e assicurati che siano adatte a quelle del telaio dello stampo standard. Lo spessore della parete tra la cavità e la superficie esterna dovrebbe essere di almeno 5 mm.
05 Posiziona il canale di ingresso Il posizionamento del canale di ingresso deve garantire che il materiale raggiunga tutte le aree dello stampo prima della polimerizzazione. Scegli la sezione trasversale più profonda per garantire il miglior flusso e ridurre al minimo vuoti e avvallamenti.
06 Posiziona i canali di uscita I canali di uscita devono essere posizionati preferibilmente sul lato opposto a quello di ingresso e in corrispondenza o in prossimità dei punti in cui termina il riempimento. Inoltre, i canali di uscita catturano qualsiasi potenziale residuo solidificato e consentono all'operatore di verificare se lo stampo è stato riempito correttamente.
07 Controlla il flusso I principali fattori che influenzano il flusso in uno stampo sono: la velocità di flusso del materiale, il volume della parte, il design della parte, il tipo e la qualità del materiale e le condizioni del processo.
08 Posiziona i punti di iniezione Posiziona i punti di iniezione dove i canali si collegano alla parte. I punti di iniezione sono un restringimento dei canali, diminuiscono la dimensione dei segni di iniezione sulla superficie della parte e aiutano a guidare il materiale nella cavità della parte con la giusta angolazione e pressione.
09 Salva lo stampo come file STL Dopo aver progettato l'inserto dello stampo, salvalo nel formato file STL. Il software della stampante 3D è quindi in grado di sezionare il modello e creare il programma per la stampante 3D.

Orientamento di stampa

Quando si orienta la parte nella stampante, è necessario tenere presente che ogni singolo strato è molto sottile. Ciò è legato ai concetti di sporgenze e ponti. In questa sezione vengono mostrati modi semplici per stampare una parte esagonale.

Rotazione Una semplice rotazione della parte può prevenire grandi sporgenze.
Divisione dello stampo La divisione dello stampo in due consente di produrre la parte senza stampare una grande sporgenza. La divisione dello stampo viene utilizzata solo per aumentare la stampabilità. La rimozione dallo stampo verrà comunque eseguita attraverso la dissoluzione della resina dello stampo, quindi le considerazioni sulla rimozione associate agli stampi divisi convenzionali possono essere ignorate.
Supporto della parte interna Se la parte non può essere ruotata o divisa, una soluzione potrebbe essere quella di stampare pilastri di materiale di supporto da rimuovere manualmente.
Condotti per prevenire la formazione del vuoto Se il design di uno stampo include una grande cavità chiusa, essa potrebbe agire come una ventosa sulla membrana nel serbatoio durante la stampa, deformando la membrana all’aggiunta di ogni strato. Ciò aumenterà l'usura della membrana e può anche portare alla delaminazione della parte. L’espansione del foro di uscita del canale tramite un condotto che previene la formazione del vuoto è un’ottima soluzione per mitigare questo fenomeno.
Cos'è una sporgenza Una sporgenza di stampa 3D è la parte di una stampa che si estende verso l'esterno, oltre lo strato precedente, senza alcun supporto diretto. Ogni strato in una sporgenza di 45 gradi è supportato al 50% dallo strato sottostante. Le sporgenze fino a 45 gradi, e talvolta superiori, possono essere stampate senza compromettere la qualità. I potenziali effetti collaterali dell'inclinazione di una stampa includono l'alterazione della rugosità superficiale e delle tolleranze della parte.
Aggiunta di smussature ai bordi verso il piano di stampa L'aggiunta di una smussatura sui bordi verso il piano di stampa facilita la rimozione dello stampo dal piano di stampa. Posiziona una spatola nella scanalatura creata tra il bordo smussato e il piano di stampa per separare lo stampo dal piano di stampa.

Stampi divisi

Dividere gli stampi in due o più pezzi e assemblarli con dadi e bulloni presenta

diversi vantaggi.

Inoltre, permette al designer di sfruttare il fatto che l'ultimo strato stampato ha sempre una finitura a specchio.
Risolve potenzialmente i problemi di ponti o sporgenze durante la stampa.
La pulizia degli stampi dopo la stampa diventa più facile poiché vi sono meno posti in cui la resina può rimanere intrappolata.
L'ispezione dei difetti di stampa negli stampi, ad esempio sfiati chiusi o perdita di dettagli, diventa più facile.
La resistenza dei dettagli dello stampo aumenta in quanto sono tutti disponibili per il processo di polimerizzazione post-stampa UV.
La linea di separazione può fungere da sfiato, come nello stampaggio a iniezione convenzionale.
L'ispezione del risultato stampato diventa più facile e veloce.
Alcuni design possono anche consentire la rimozione manuale completa direttamente dopo lo stampaggio, evitando del tutto la fase di dissoluzione.

Questa guida è destinata alle attrezzature stampate in 3D che utilizzano specificamente la resina dissolvibile di Nexa3D. Quindi, non è necessario progettare la rimozione dallo stampo. Nei casi in cui si desiderano risultati rapidi, si può scegliere la rimozione manuale, poiché quella tramite dissoluzione richiede 24-72 ore. Gli stampi realizzati tramite stampaggio sono diversi dagli stampi metallici in quanto la loro superficie non è liscia, ma leggermente ondulata per via della fusione dello strato. Pertanto, il rilascio manuale di un componente dagli stampi stampati può risultare più difficile.

Scanalature intorno alle linee di separazione

Aggiungi delle scanalature nelle linee di separazione per facilitare la separazione. La scanalatura agevola l'inserimento di una spatola o di uno strumento di separazione simile tra le due sezioni dello stampo.

Limitazione della dissoluzione

Nei casi in cui gli aspetti del design del componente possono essere liberati dallo stampo solo tramite dissoluzione, o alcune aree sono troppo fragili per la rimozione dallo stampo manuale, è possibile applicare un metodo misto. Lo stampo deve quindi essere progettato in modo che le sezioni possano essere rimosse manualmente. Minore è la quantità di resina da dissolvere, più rapida sarà la dissoluzione.

Rimozione manuale delle parti

A volte, la rimozione manuale completa delle parti ha maggiori probabilità di andare a buon fine con le plastiche più morbide, purché il design dello stampo lo consenta. Per i materiali che tollerano +80 °C, parte dello stampo può essere rimossa dopo il riscaldamento della parte e delle restanti sezioni dello stampo. In questo modo lo stampo sarà più flessibile e faciliterà la rimozione manuale completa.

Sformi e angoli

In uno stampo convenzionale vengono utilizzati sformi per agevolare la rimozione. Ciò non sempre è valido per gli stampi realizzati tramite stampaggio. Poiché l'angolo di sformo è composto da strati, gli sformi presentano dislivelli che, a seconda del posizionamento e dell'angolo, possono complicare la rimozione dallo stampo.

Uso di lubrificante

In alcuni casi, l’utilizzo di lubrificante negli stampi in resina può essere utile per rilasciare il componente. Tuttavia, alcuni lubrificanti possono reagire con la resina o compromettere le tolleranze del componente iniettato. Il lubrificante può anche rimanere intrappolato in piccole fessure in modo simile all’aria, determinando un riempimento incompleto delle parti.

Test delle opzioni disponibili

La divisione degli stampi può presentare alcune sfide, poiché la superficie ondulata può causare l'ingresso di materiale nello stampo e, in generale, aumenta l'aderenza dei componenti allo stampo. Pertanto, quando si realizza una nuova parte, è una buona idea stampare e riempire 4-8 stampi di prova, per determinare in modo sicuro l'approccio ottimale per la rimozione dallo stampo in termini di tempo, tolleranze e qualità.

Massimizzazione lo stampaggio

Elementi incisi Se una parte contiene un elemento inciso come un foro cieco, bisogna tenere in considerazione la resistenza del materiale stampato. In generale ci si può aspettare che un nucleo stampato resista, se la lunghezza non supera il diametro del nucleo.
Dettagli cavi con pareti sottili Quando si iniettano dettagli cavi con pareti sottili, i migliori risultati si ottengono con nuclei in acciaio. I nuclei stampati sono applicabili quando sono ben supportati e hanno una massa sufficiente per resistere all'impatto termico del processo di stampaggio a iniezione.
Riduzione al minimo dello spostamento del nucleo Quando si applicano nuclei stampati, è importante considerare attentamente il flusso del polimero fuso per evitare spostamenti del nucleo durante il processo di stampaggio a iniezione. Ciò viene generalmente ottenuto mediante la creazione di un flusso uniforme lungo la lunghezza del nucleo.
Supporto dei nuclei I nuclei stampati o in acciaio devono essere supportati a entrambe le estremità, possibilmente da un'estremità all'altra dello stampo.
Assemblaggi multistampo Alcuni nuclei possono avere fori o altri dettagli che devono essere posizionati con precisione in uno stampo. Se il nucleo viene stampato separatamente, l’aggiunta di un elemento anti-rotazione aiuterà l'operatore ad assemblare le parti dello stampo. Una differenza di dimensioni di 0,03 mm conferirà un’aderenza stretta. Quando si progetta uno stampo costituito da più linee di separazione e/o nuclei, si consiglia di aggiungere elementi a incastro per garantire un assemblaggio preciso. Questi creano interfacce che possono connettersi solo in un modo.
Coesione di tutte le parti dello stampo L'applicazione di abbondanti perni e bulloni garantirà che tutte le parti dello stampo rimangano nella posizione corretta durante lo stampaggio a iniezione. La pressione di chiusura dell'apparecchio per lo stampaggio rappresenta la soluzione di fissaggio più efficace. Orienta quindi l'assemblaggio dello stampo in modo da sfruttarla al meglio.
In caso di dubbio, crea un canale di uscita Il riempimento di una cavità durante lo stampaggio a iniezione può essere paragonato al gonfiaggio di un palloncino. Per assicurarsi che il materiale raggiunga tutti gli angoli senza lasciare vuoti d'aria, potrebbe essere necessario includere un canale di uscita. Potrebbe anche non essere necessario, ma tale aggiunta non comporta problemi.
Manicotto stampato Riducendo lo spessore della parete dello stampo orientato e lasciando che segua i contorni della parte, è possibile ridurre il tempo di rimozione dallo stampo e il consumo di resina.
Spessore della parete esterna Durante la progettazione dello stampo, è importante tenere d'occhio lo spessore della parete. Lo stampo potrebbe rompersi durante lo stampaggio a iniezione se le pareti non sono abbastanza resistenti. In generale, le pareti dovrebbero essere spesse quanto la cavità al loro interno.
Aderenza dello stampo Durante lo stampaggio a iniezione, lo stampo è supportato dal telaio metallico che lo circonda. Progetta lo stampo con uno spazio di 0,05 mm per iniziare. Nel corso del tempo potrebbe essere necessario regolare le dimensioni dello spazio in base all'usura dei telai. Nota: uno spazio troppo grande causerà la rottura dello stampo durante lo stampaggio a iniezione.
Gli stampi cilindrici sono più facili da gestire Gli stampi devono essere supportati da un telaio metallico strettamente aderente. Spesso è possibile progettare lo stampo per telai sia quadrati che cilindrici. In questo caso, è una buona idea scegliere uno stampo cilindrico, in quanto consente un’aderenza più semplice.
Linee di saldatura Una linea di saldatura si verifica quando due fronti di materiale fuso si incontrano a una temperatura alla quale non riescono a fondersi completamente tra loro. Sulla parte risultante sarà visibile una crepa o una linea di debolezza. Per evitare che ciò accada, sposta l'uscita o aggiungi altri canali di ingresso.
Vuoti d'aria L'aria all'interno dello stampo deve avere degli sfiati per fuoriuscire durante lo stampaggio. L’assenza di sfiati può produrre angoli arrotondati nella parte o comportare l'assenza di elementi in corrispondenza del bordo. Risolvi il problema aggiungendo degli sfiati.
Dispositivo di fresatura Dopo lo stampaggio a iniezione, la parte è completamente racchiusa e supportata dallo stampo. Ciò consente una facile lavorazione meccanica o levigazione per raggiungere le dimensioni o finiture superficiali richieste.