5 причин заменить металлические детали на пластиковые

Почему пластик выгоднее?

1. Снижение веса

Полимерные детали на 50-70% легче металлических, что помогает снижать общий вес конструкций. Это особенно важно в авиации, автомобилестроении, при производстве компонентов для мобильных устройств. Например, решетки радиаторов, вентиляционные корпуса или крепежные элементы в автомобилях могут быть заменены пластиковыми деталями, напечатанными на 3D-принтере.

2. Снижение стоимости

Процесс 3D-печати требует меньше времени и ресурсов, а также позволяет избежать затрат на сложные инструменты и формы для литья, поскольку процесс печати осуществляется прямо по цифровой модели. Кроме того, в случае с металлом требуется дополнительная обработка, что увеличивает стоимость детали.

3. Сокращение сроков

В традиционном производстве металлических деталей только для создания формы может потребоваться несколько недель. Процесс 3D-печати часто занимает лишь несколько часов. Более короткие производственные циклы дают компаниям преимущество в выводе на рынок новых продуктов.

4. Гибкость проектирования

3D-печать позволяет создавать [сложные, детализированные формы]https://globatek.ru/blog/cases/generat-design-v-3d-pechat), которые трудно или невозможно изготовить с использованием традиционных методов обработки металла. Это дает больше возможностей для оптимизации конструкций. Пластиковые детали могут быть напечатаны за несколько часов, что позволяет проводить эксперименты и корректировать проект без длительных и дорогих этапов производства.

5. Коррозионная стойкость

Пластик не подвержен коррозии при длительном контакте с влагой или агрессивными веществами. Поэтому пластиковые компоненты, такие как наружные панели автомобилей, крепежи или детали в системах охлаждения могут служить дольше, чем металлические аналоги, в условиях повышенной влажности или воздействия химикатов.

Высокопрочные пластики

PEEK

Материал обладает отличной прочностью на растяжение, жесткостью и ударной вязкостью. Сохраняет рабочие и эксплуатационные характеристики при рабочих температурах до +310°C. Устойчив к воздействию большинства химических веществ, включая растворители, масла и кислоты. Применение: скважинные инструменты, компоненты двигателей, подшипники, зубчатые передачи и многое другое.

ULTEM

Среди основных свойств ULTEM — высокая механическая прочность и жесткость, что позволяет использовать его в деталях, подвергающихся нагрузкам. Дает возможность конструкторам и производственным инженерам создавать передовые функциональные прототипы и конечные изделия методом 3D-печати. Часто применяется в подшипниках, втулках и других механизмах, где требуется стойкость к трению и износу.

Нейлон (Polyamide, PA)

Нейлон — это пластик с хорошей прочностью на растяжение, устойчивостью к износу и термостойкостью до 180°C. Может быть армирован углепластиком, стекловолокном или другими наполнителями для повышения прочности и устойчивости к нагрузкам. Используется для производства надежных, долговечных и функциональных деталей.

PEI

Термопласт с высокой прочностью, устойчивостью к высоким температурам (до 180–200°C), химическим веществам и радиации. Сферы применения: медицина, автомобилестроение, электроника, авиационно-космическая отрасль.

Технология 5D-печати

Если стандартные 3D-принтеры используют три линейные оси X, Y и Z, то 5-осевые принтеры дополнительно допускают вращение по осям X и Y. По этой причине технология имеет весомые преимущества для печати сложных моделей с высокими функциональными требованиями:

• 5-осевая печать не ограничена укладкой плоских слоев друг на друга, поэтому повышает прочность на изгиб и сжатие до 400% по сравнению с 3D-печатью;

• поддержки либо вообще не нужны, либо нужны минимально. Как следствие, до 80% сокращается расход материала. Изделия готовы к использованию сразу.

5-осевая печать — идеальная технология для аэрокосмической и автомобильной отраслей промышленности, где прочность и точность деталей имеют решающее значение.

Stereotech — отечественный производитель 5-осевых принтеров для изготовления прочных изделий из материалов с армированным углеволокном. Устройства предназначены не только для прототипирования, но и печати готовых промышленных компонентов. Основное применение — производство запасных частей для промышленного оборудования предприятий.

Кейсы

Замена лакосъемников

Одна из московских типографий обратилась в Globatek с задачей изготовить точные копии вышедших из строя деталей печатных машин — инструментов для снятия лака. Специалисты собрали информацию о геометрии деталей с помощью 3D-сканеров, провели реверс-инжиниринг и изготовили копии лакосъемников из инженерного пластика PLA+.

Детали для разных отраслей

Société Parisse специализируется на точном машиностроении для разных отраслей, включая профессиональный авто- и велоспорт, фармацевтику, ракетостроение. Ощутив потребность в более легких деталях, компания обратилась к 3D-печати полимерами PEEK и ULTEM.

Пример — рама для тестирования вагона. Ранее эта деталь собиралась из 17 частей U-образной формы. На промышленном 3D-принтере Intamsys Funmat Pro 610HT удалось напечатать сразу цельную раму — без потери прочности.

Объем рабочей камеры Instamsys — 610х508х508 мм — позволяет печатать как большие изделия, так и мелкие партии. Закрытая камера поддерживает температуру до 300 ℃ — это делает возможной работу с термоустойчивыми инженерными пластиками.

Детали для спортивных автомобилей и мотоциклов

Гоночная команда McLaren использует 3D-печать на всех этапах разработки болидов. Например в коллаборации со Stratasys были напечатаны воздухозаборник и направляющие потоки воздуха элементы. Материал — армированный углеродным волокном Nylon 12. Срок получения деталей сократился с 29 до 5 дней, а сопутствующие расходы снизились на 25%.

3D-печать воздуховодов передних тормозов сократила срок изготовления на 60%, а стоимость — на рекордные 85% по сравнению с традиционными технологиями обработки металла. Кроме того, в аддитивном производстве задействовано меньше людей и расходуется меньше материала.

Еще один пример. Гоночная команда Ducati Corse напечатала теплозащитный экран топливного бака для Ducati Panigale V4 R Superbike. Деталь с термостойкостью до 700 º C удалось напечатать из усиленного углеродным волокном PEEK, полностью исключив оснастку.