Waarom 3D-geprinte maskeringstools steeds populairder worden
Maskergereedschappen, die worden gebruikt voor strategisch maskeren in een verscheidenheid aan afwerkingsstappen, zoals verven, schilderen of zandstralen, zijn van het grootste belang in een aantal industrieën.
Deze maskers zijn onderworpen aan zeer strenge eisen, omdat ze bijdragen aan de rationalisering van de productie op grote schaal en een defect of zelfs minimaal onnauwkeurig aangebracht masker een onderdeel onbruikbaar kan maken, of in het geval van sterk geautomatiseerde productieprocessen, zelfs een hele batch componenten.
Er zijn verschillende productiemethoden voor traditioneel vervaardigde maskeergereedschappen, van spuitgieten, ponsen en thermovormen tot handmatig snijden, maar ze gaan allemaal gepaard met lange doorlooptijden en, voor het grootste deel, hoge kosten, vooral als het gaat om productie in kleine series.
Een ander groot nadeel van de traditionele productie van deze gereedschappen zijn de ontwerpbeperkingen, waardoor complexe geometrieën het niet mogelijk maken de pasvorm nauwkeurig aan te passen aan het onderdeel. Als gevolg hiervan worden vervolgens plakstrips gebruikt om het masker op zijn plaats te houden, maar dit leidt niet altijd tot perfecte resultaten.
Er is onlangs echter een lang genegeerde oplossing naar voren gekomen als kampioen voor deze specifieke toepassing: additive manufacturing, met zijn unieke voordelen die bijzonder geschikt zijn voor deze toepassing.
In deze blogpost bespreek ik de voordelen van 3D-printen voor maskeergereedschappen en de specifieke toepassingen waarvoor 3D-geprinte maskers geschikt zijn.
Sneller, nauwkeuriger en kostenefficiënter met 3D-printen
De redenen voor het steeds toenemende gebruik van 3D-printen voor maskeringstools zijn talrijk, dus laten we beginnen met de voordelen van 3D-printen en hoe deze vooral merkbaar zijn bij de productie van maskeertools.
Vrijheid van ontwerp en precisie
Zoals vermeld in de inleiding zijn de ontwerpbeperkingen een van de grootste nadelen van traditionele productiemethoden, die een aanzienlijk negatief effect kunnen hebben op de ongetwijfeld meest essentiële eigenschap van maskergereedschappen, namelijk precisie.
3D-printen blinkt in dit opzicht uit om verschillende redenen. Eén daarvan is het vermogen van additieve productie om zelfs de meest complexe geometrieën en structuren met uitstekende precisie te produceren. Dit betekent dat maskeergebieden zeer individueel kunnen worden ontworpen, waardoor potentiële nauwkeurigheidsproblemen worden voorkomen, zelfs bij zeer onregelmatige of complexe componenten.
Een andere factor is het gemak van het digitaal creëren van de maskeertool. Met behulp van een CAD-programma of andere modelleringssoftware kunnen de tools snel worden gemaakt en als er al een digitaal model van het te maskeren onderdeel bestaat, wordt de precieze aanpassing van de maskeertool nog verder vereenvoudigd, omdat het digitale model eenvoudig kan worden gebruikt als basis voor het maken van de tool in een 3D-modelleringsprogramma naar keuze.
De laatste factor in termen van ontwerpvrijheid en precisie waarin 3D-printen uitblinkt, is het gemak waarmee de pasvorm kan worden aangepast, zonder dat er externe hulpmiddelen nodig zijn. het. Naast de nauwkeurige pasvorm op het te maskeren onderdeel kunnen bijvoorbeeld ook bevestigingslippen of bevestigingsnokken direct in het ontwerp worden geïntegreerd om nauwkeurigheid te garanderen, zelfs onder hoge mechanische belastingen.
Productiesnelheid en doorlooptijden
Conventionele productiemethoden voor maskeergereedschappen hebben te maken met lange doorlooptijden en soms lage productiesnelheden, wat ernstige problemen oplevert voor volatiele industrieën waar trends snel veranderen.
In deze context heeft 3D-printen bewezen een uitstekende methode te zijn om deze uitdagingen te overwinnen. De mogelijkheid om on-demand te produceren, zonder de noodzaak van tools en met uitstekende printsnelheden, betekent dat snelle marktveranderingen in hun voordeel kunnen worden omgezet door snel de nieuwste consumentenvoorkeuren te implementeren.
Het werken met gedigitaliseerde modellen is hier bijzonder nuttig, omdat deze met slechts een paar klikken kunnen worden aangepast, afhankelijk van de complexiteit van de aanpassing, zodat de nieuwe maskers in de kortst mogelijke tijd kunnen worden geproduceerd en gebruikt.
En dit voordeel van additive manufacturing biedt ook enorme ondersteuning bij het prototypen van maskerende hulpmiddelen. Dit betekent dat verschillende iteraties in een veel kortere tijd kunnen worden geproduceerd, waardoor er meer tijd overblijft om ze in gebruik te testen en indien nodig wijzigingen aan te brengen.
Kostenefficiëntie
Maskers zijn meestal in kleine batches nodig. Dit levert problemen op voor veel traditionele productieprocessen, vooral spuitgieten, omdat deze bijzonder kosteneffectief zijn voor grote batches, terwijl voor individuele stukken of kleine batches de kosten per stuk relatief verschrikkelijk zijn.
3D-printen is daarentegen perfect voor het kosteneffectief produceren van kleine series. Door de noodzaak voor dure matrijzen en gereedschappen, die een groot deel van de kosten in traditionele productieprocessen uitmaken, te elimineren, worden de kosten per onderdeel enorm verlaagd en wordt tegelijkertijd de productie versneld.
Maar het is niet alleen de eliminatie van productiegereedschappen die het mogelijk maakt om kosten te besparen. Een andere factor is de verminderde materiaalverspilling, omdat bij additive manufacturing alleen het materiaal wordt gebruikt dat daadwerkelijk nodig is voor het onderdeel, waardoor zowel de productiekosten als het milieu worden bespaard.
Een laatste kostenbesparingspunt bij het gebruik van 3D-printen, dat vaak over het hoofd wordt gezien, is het elimineren van de behoefte aan grote opslagruimtes. Zowel de eliminatie van de behoefte aan productiehulpmiddelen als de perfectie van de on-demand productie van de maskeergereedschappen zelf kunnen de opslagkosten en risico's tot een minimum beperken, waardoor verder wordt bijgedragen aan een verlaging van de productiekosten.
Materiaalflexibiliteit
Alle bovengenoemde voordelen van additieve productie zijn al een tijdje bekend. Dus waarom is deze technologie pas onlangs ingeburgerd voor deze toepassing? Dit is te danken aan het laatste voordeel dat pas de afgelopen jaren naar voren is gekomen: het uitstekende aanbod aan verschillende materialen.
Nu kan 3D-printen worden gebruikt om een breed scala aan verschillende eigenschappen te produceren die nodig zijn voor de productie van maskers, waaronder in het bijzonder een hoge sterkte-gewichtsverhouding, hoge duurzaamheid, hitte- en slijtvastheid.
Hoogwaardige thermoplastische kunststoffen, zoals PEEK of ULTEM™, kunnen nu ook worden verwerkt met behulp van additieve productie. Dit maakt het mogelijk om maskers te produceren voor hoogwaardige toepassingen, bijvoorbeeld in de auto- of ruimtevaartindustrie, die gemakkelijk bestand zijn tegen de hoge mechanische, thermische en chemische belastingen van deze toepassingen.
Ook de flexibiliteit van het materiaal mag niet ontbreken, evenals de snelle wisseling tussen verschillende materialen bij 3D-printen. Terwijl bij conventionele processen vaak lange insteltijden moeten worden gepland, maakt 3D-printen het eenvoudig om tussen verschillende materialen te wisselen, waardoor verschillende maskergereedschappen na elkaar kunnen worden geproduceerd zonder lange stilstandtijden.
Geschikt voor gebruik in alle sectoren en toepassingen
Nu we in het eerste deel de vele voordelen van het gebruik van 3D-printen voor de productie van maskeringstools hebben uitgelegd, gaan we nu kijken naar de specifieke toepassingen die mogelijk zijn voor deze maskers.
Vernissen en spuitcoaten
Als het gaat om het verven of spuiten van componenten, vereisen maskeergereedschappen uitstekende precisie en pasvorm om overspray te voorkomen, zelfs op gebogen of schuine oppervlakken, en om scherpe randen tussen de gecoate en bedekte gebieden te garanderen.
De mogelijkheid om de pasvorm van het masker met de hoogste mate van precisie op het onderdeel uit te lijnen met behulp van het digitale model of een 3D-scanner betekent dat zelfs complexe, ongelijke vormen nauwkeurig kunnen worden gemaskeerd om hoge kwaliteit te garanderen resultaten.
Industrieën waarin 3D-geprinte maskers voor dit doel worden gebruikt zijn talrijk, maar ze zijn vooral geschikt voor de auto-industrie, bijvoorbeeld voor deurgrepen, of voor de consumentengoederenindustrie, voor complexe elektronische behuizingen.
Zandstralen
Bij het zandstralen van componenten worden maskers gebruikt die niet alleen uiterst nauwkeurig moeten zijn, wat ook onder krachtuitoefening moet worden gegarandeerd, maar ook een verhoogde slijtvastheid moeten hebben om deze kracht over een langere periode te kunnen weerstaan.
Verschillende 3D-printmaterialen zijn geschikt voor een uitstekende slijtvastheid, zoals nylon of TPU, wat een langdurige bruikbaarheid garandeert en dus ook de productiekosten verlaagt.
Hier, ook het scala aan industriële toepassingen is breed. Vooral in de machinebouw, waar bepaalde componenten slechts gedeeltelijk door middel van zandstralen bewerkt hoeven te worden, zijn 3D-geprinte maskeringstools ideaal om een veilig en kosteneffectief proces mogelijk te maken.
Poedercoaten
Voor poedercoaten en vooral voor het uithardingsproces bij deze methode zijn maskers nodig die bestand zijn tegen hoge temperaturen, omdat deze maskeergereedschappen samen met het werkstuk in de oven moeten worden geplaatst om onbedoelde besmetting van de niet-gecoate gebieden met poeder te voorkomen.
Vooral bij poeder-3D-printen wordt gebruik gemaakt van een verscheidenheid aan materialen die bestand zijn tegen temperaturen in de oven van ongeveer 160 tot 200 °C. Bovendien biedt dit soort printen een uitstekende reproductie van details, waardoor zelfs de kleinste vormen, zoals draden of gaten, nauwkeurig kunnen worden gerepliceerd.
De combinatie van poedercoating en 3D-geprinte maskers heeft al enige voorkeur gevonden voor voertuigonderdelen met complexe structuren, zoals velgen of chassis, of voor metalen meubels en huishoudelijke apparaten, en wordt momenteel steeds wijdverspreider, vooral dankzij de ideale eigenschappen, kosteneffectieve productie en verminderde opslagvereisten.
Anodiseren
Tijdens het anodiseren worden de componenten in een zeer agressief chemisch bad geplaatst waarin vervolgens elektrolyse wordt uitgevoerd om de oxidelaag op een metaal te versterken. Maskeergereedschappen in dit proces vereisen maximale weerstand tegen het gebruikte zuur, bijvoorbeeld zwavel- of chroomzuur, maar ook tegen elektrolyten.
Vooral op het gebied van 3D-printen met hars zijn er nu verschillende materialen op de markt gekomen die deze eigenschappen nauwkeurig kunnen nabootsen en tegelijkertijd de nodige precisie bezitten om de componenten efficiënt te beschermen op de noodzakelijke punten vóór het anodiseren.
De luchtvaartindustrie maakt veelvuldig gebruik van het anodiseerproces om de corrosieweerstand van componenten te vergroten. De componenten zijn echter vaak relatief groot en hebben verschillende functies. Daarom moeten bepaalde gebieden, waarvan sommige ook groot zijn, tijdens het anodiseren bedekt worden – en dit is waar 3D-geprinte maskers ideaal zijn, omdat ze hun uitstekende precisie behouden, zelfs op grote formaten.
Galvanisatie
Voor galvaniseren zijn ook maskers nodig die een uitstekende chemische bestendigheid hebben. Daarnaast speelt echter ook de elektriciteitsstroom een cruciale rol in dit proces. Daarom moeten maskeergereedschappen ook elektrisch isolerend zijn om specifieke delen van het werkstuk te beschermen tegen galvaniseren.
Zowel filament- als hars-3D-printen kan indruk maken met buitengewone materialen die chemische bestendigheid en isolerende eigenschappen combineren en tegelijkertijd uitstekende precisie mogelijk maken.
Het voordeel van ontwerpvrijheid is vooral voordelig in de elektronica-industrie, waar veel verschillende metalen, zoals koper, tin en aluminium, worden gebruikt. gegalvaniseerd, waarvoor allemaal maskeergereedschappen van verschillende diktes nodig zijn. 3D-printen maakt het bovendien mogelijk om op korte termijn productiewijzigingen door te voeren zonder de bescherming van de componenten in gevaar te brengen.
Conclusie
Hoewel maskeringstools nog steeds een relatief nieuwe toepassing zijn binnen additive manufacturing, had deze blogpost moeten laten zien waarom deze toepassing zich recentelijk uitbreidt naar steeds meer industrieën en toepassingsgebieden.
Vooral kleinere bedrijven zijn echter vaak niet in staat om te profiteren van 3D-printen omdat de kosten van industriële machines hun middelen te boven gaan. Maar wij bij PartsToGo hebben hiervoor de ideale oplossing met onze service!
Laat ons uw maskeergereedschappen afdrukken – stuur het digitale model eenvoudig naar info@parts-to-go.com en een van onze experts neemt binnenkort contact met u op om de laatste details te bespreken.
Bedankt voor uw aandacht – en tot ziens in de volgende blogpost!
Klaar om uw productie te transformeren?
Upload uw CAD-bestanden en ontvang direct een prijs, ondersteund door Europa’s toonaangevende dienstverlener in additieve manufacturing.
- 1-4 dagen
- productietijd
- 98%
- tijdige levering
- 200+
- beschikbare materialen