熱成形による変形

3D プリント金型は、時間とコストの最適化によって熱成形プロセスをどのように変革するのでしょうか。

供給途絶のため、メーカーは品質を維持しコストを削減しながら生産プロセスを加速するために、積層造形 (AM) に注目しています。 多くのプラスチック熱成形会社は現在、AM を活用して従来の真空および熱成形プロセスを支援し、プロセスの高速化、コスト効率の向上、および機敏性の向上を図っています。

従来の熱成形プロセスでは、多くの場合真空を利用してプラスチック シート材料を金型上で成形し、最終部品を製造します。 型は、鋳造セラミックの使用や、金属、木材、ツーリングボードの CNC 加工、または木材の手彫りなど、さまざまな方法で製造できます。 所望の形状を作成するために、これらのサブトラクティブプロセスでは、スピンドルを使用してブロックまたはビレットから材料を選択的に除去します。

あるいは、AM メソッドにより、部品を層ごとに構築します。 これは、標準および高性能の熱可塑性プラスチック、熱硬化性樹脂、充填樹脂およびフォトポリマー樹脂、さらには金属を含む広範囲のポリマーを使用して行われます。 積層造形による金型は、従来の手段に比べて設計の自由度が高くなります。 また、AM は効率も向上し、従来の製造では数週間から数か月を必要とすることが多かったのに対し、数時間から数日で金型やプロトタイプを作成できます。

金型の製作にはどの 3D プリント技術が最適かを検討することが重要です。 中規模から大規模の部品の場合、ペレット押出には、時間の最適化、金型製造コストの削減、生産の柔軟性など、多くの利点が実証されています。

熱可塑性ペレットは、AM 用の最も低コストの原材料とみなされており、熱可塑性フィラメントなどの他の印刷材料よりも最大 10 分の 1 のコストがかかります。 材料コストの節約に加えて、ペレット押出 3D プリンタは、高性能かつ高温の材料を使用して、毎秒 0.5 メートルに達する速度で最大 1270 x 1270 x 1820 mm (50 x 50 x 72 インチ) の金型を印刷できます。

高品質の最終部品を実現するには、熱成形用の 3D プリント生産金型では金型の歪みを最小限に抑える必要があります。 たとえば、Duo Form などの熱成形会社は、炭素繊維入り ABS ペレットや一部のナイロン ペレット原料に加えて、ガラス入りポリカーボネート ペレットがそのような用途向けの実績のある材料として検証されています。

AM 金型用のペレット原料を選択する際には、形成される最終シートのゲージ、最終材料の温度要件、ペレット原料の入手可能性とコストなど、いくつかの要素を考慮する必要があります。 たとえば、最終成形シートとしてより薄いゲージが使用される場合、CF-ABS ペレットなどの低温の成形材料が許容されます。 より厚いゲージや高温の最終シート材料が必要な用途では、GF-PC や充填ナイロン材料などの高温のペレット原料を金型の印刷に使用する必要があります。

もう 1 つの利点は、印刷部品の多孔質表面を利用できることで、真空穴を作るために特別なツールを使用することなく、真空を金型に通過させることができます。 Duo Form によると、3D プリントされた金型の固有の多孔質の性質は、金型の製造プロセスにペレット押出 3D プリントを採用する場合に大きな利点をもたらします。 意図する最終熱成形部品によっては、成形プロセスで望ましい結果を得ることができるように、金型の特定のゾーンを通る真空の流れを優先することが重要な場合があります。 この目標は、印刷前にツール パス パラメータを調整することで達成できます。

多くの業界の熱成形における米国のリーダーである Duo Form は、プロセスを革新してリードタイムとコストを削減し、顧客により良いサービスを提供し、新しいビジネスを獲得できるように継続的に努力しています。 このテクノロジーを製造プロセスに統合するために、Duo Form は 3D Systems と協力しました。 AM は、熱成形および真空成形用の製造金型、ツール、および代表的なサンプルを 3D プリントすることで、同社の機敏性を向上させました。