Prototypowe formy wtryskowe – czym tak właściwie są?

Prototypowe formy wtryskowe to uproszczone wersje klasycznych form produkcyjnych. Aby obniżyć ich koszt i skrócić czas realizacji, często konieczne jest uproszczenie geometrii wyrobu. Do ich budowy stosuje się inne materiały – najczęściej stopy aluminium lub tańsze gatunki stali. Coraz częściej mówi się również o formach drukowanych w technologii 3D, o których opowiemy w dalszej części artykułu.

Formy wtryskowe klasyczne vs. prototypowe – porównanie

Cecha	Formy stalowe	Formy prototypowe
Żywotność	Bardzo wysoka – projektowane na miliony cykli	Ograniczona – od kilku do kilkuset tysięcy cykli (w zależności od potrzeb)
Zastosowanie	Produkcja wielkoseryjna – formy działające przez wiele lat	Testy prototypów, produkcja serii próbnych i uproszczonych elementów, badania wytrzymałościowe i materiałowe
Dokładność wymiarowa	Bardzo wysoka	Może być równie wysoka, jeśli jest to wymagane
Technologie wykonania	Frezowanie, toczenie, elektrodrążenie wgłębne i drutowe, druk 3D z metalu	Głównie frezowanie CNC; w niektórych przypadkach możliwy druk 3D wkładek formujących
Jakość powierzchni	Doskonała	Może być bardzo dobra – jeśli projekt tego wymaga
Czas realizacji	Średni czas to ok. 3 miesiące (dla prostych i średnio skomplikowanych form)	Bardzo krótki czas realizacji – liczony w dniach

Dla kogo są prototypowe formy wtryskowe?

Prototypowe formy wtryskowe to idealne rozwiązanie, jeśli:

• potrzebujesz krótkiej serii produkcyjnej – od kilkuset do kilkuset tysięcy sztuk, a nie milionów,
• chcesz zweryfikować projekt wyrobu przed wykonaniem drogiej formy stalowej – każda późniejsza zmiana w formie produkcyjnej to dodatkowe koszty i czas,
• zależy Ci na szybkim uruchomieniu projektu.

Wady prototypowych form wtryskowych

Ze względu na zastosowane materiały, prototypowe formy są bardziej podatne na uszkodzenia. Wymagają też ostrożniejszego podejścia do ustawień procesu – konieczne jest ograniczenie sił i ciśnień wtrysku, by nie uszkodzić formy.

Nie nadają się również do przetwórstwa każdego rodzaju tworzywa. Materiały z wysoką zawartością włókna szklanego lub węglowego mogą znacząco przyspieszyć zużycie formy.

Dodatkowo, formy prototypowe nie umożliwiają realizacji każdej geometrii – np. bardzo wysokie słupki, cienkie żebra czy skomplikowane tekstury mogą ulec uszkodzeniu w trakcie wtrysku. Trudne do uzyskania są również powierzchnie o wysokim połysku, możliwe w klasycznych formach stalowych.

Czy zobaczę różnicę pomiędzy wyrobem z formy stalowej i prototypowej?

Jest to bardzo skomplikowane pytanie i należy uwzględnić wiele aspektów. Bardzo wiele zależy od dostawcy formy. Firma wyspecjalizowana w produkcji prototypowych form wtryskowych jak 3DForce bez problemu jest w stanie wykonać formę prototypową, która jakociowo nie będzie niczym odbiegała od standardowych form stalowych a w wielu wypadkach udawało nam się uzyskać znacząco lepsze rezultaty. Nawet wprawione oko nie zobaczy różnicy w większości aplikacji. Gdy chodzi jednak o formy specjalistyczne na wyroby bardzo wymagające jak soczeki, części automotive itp. sytuacja jest zdecydowanie na korzyść form stalowych.

Jak widać na powyższym zdjęciu powierzchnia formy aluminiowej po fakturowaniu jest jednolita i wygąda doskonale.

Ciekawostka - formy prototypowe drukowane w 3D

Jednym z coraz częściej poruszanych tematów są formy drukowane w 3D. W rzeczywistości nie drukuje się całych form, a jedynie wkładki formujące, które montuje się w dedykowanych skrzynkach formierskich.

To interesująca, ale wciąż bardzo ograniczona technologia – zwłaszcza pod kątem geometrii. Cienkie słupki, żebra i inne delikatne elementy łatwo ulegają wyłamaniu. Nasze doświadczenie pokazuje, że takie formy są bardzo delikatne i wymagają znacznych uproszczeń projektu.

Można stosować bardzo ograniczoną gamę materiałów a jakość powierzchni pozostawia wiele do życzenia.

W naszej ocenie to technologia raczej niszowa, sprawdzająca się jedynie w bardzo specyficznych przypadkach – jej popularność jest częściowo efektem „mody” na druk 3D, a nie praktycznej przewagi nad innymi rozwiązaniami.

Powyższe zdjęcie przestawia wkładki formujące wykonane w technologii PolyJet. Jest to do tej pory najbardziej zaawansowana i najlepsza technologia do produkcji tego typu wyrobów.