Vacuümform tool ontwikkeld & 3D geprint als proof of concept
In opdracht van een klant ten behoeve van een proof al concept hebben wij een vacuümvorm tool ontwikkeld door deze op wens te designen en in productie te nemen. Deze tool is ontwikkeld om de volgende stappen te testen:
- Het 3D printen van een tool en deze ook in een specifiek materiaal
- De impact van dikke polycarbonaat platen en de vacuümvorm techniek
- De impact van de vacuümvormkracht
- Het testen van de print kwaliteit door een specifieke printer
- Het testen van de vacuümvorm machine op verschillende machines van Formech
Deze blog geeft een helder en beknopt overzicht van het het vacuümvorm proces en het maken van een tool. In dit geval ondersteunen wij in het ontwerpen van de tool, het 3d printen van deze mal, het leveren van de mal, het leveren van de vacuümvorm machine en het leveren van de 3D printer.
Voor deze blog maken wij gebruik van een andere tool in het beeldmateriaal aangezien de tool niet voor publicatie gebruikt mag worden.
Ontwerpen van de vacuümvorm tool
Voor de ontwikkeling van de vacuümvorm tool moet je met diverse omstandigheden rekening houden. Uitganspunten bij deze ontwikkeling zijn o.a. de volgende punten:
- Aantal productie cyclus met de tool per productie runs.
- Machine waarmee wordt ge-vacuümvormd
- Hoge temperaturen
- Vacuümlucht stromingen
- Formaten
- Specifieke eisen en wensen van het product
- Kosten
- Eventueel de manier van productie van de tool
In dit voorbeeld gaan wij uit van de specifieke wens van de klant om een tray met negatief model te vormen zonder gebruik te maken van een plug-(assist), een specifiek materiaal en materiaal dikte. De tool dient niet al productie tool gebruikt te worden maar als prototyping en test tool.
Voor de eerste test onderzoeken wij de maximale scherpte in een 4-6 mm PC plastic zonder luchtkanalen rondom de logo’s. Als tweede tool ontwikkelen wij specifiek een tool met logo waarbij wij rekening houden met extra luchtkanalen voor het extra aantrekken van de plasticplaat door vacuüm.
Luchtkanalen:
Om scherpe vormen te verkrijgen in de negatieve secties maar ook rondom eventuele logo’s of detaillering maken wij gebruik van luchtgaten om deze vacuümkrachten van onderaan te stimuleren.
M10 – draad
De tool wordt geplaatst en vastgemaakt op een baseplate. Deze baseplate wordt aan de tafel van de machine vast geschroefd om een makkelijkere en snelle lossing te kunnen krijgen. In de tool is er vooraf een uitsparing met draad gemaakt die tijdens de productie van de tool wordt megeprint. Hierbij zijn wij uitgegaan van een M10 grootte zodat deze met goede kwaliteit mee geprint kan worden.
Vooraf hebben wij bepaald dat wij gaan printen met een FDM grootformaat printer uit ons assortiment op een 200 micron (0.2 mm) laag dikte. Een M6 zal dus te gedetailleerd zijn voor deze instelling. Daarnaast heeft een Polycarbonaat PC materiaal met bijvoorbeeld 44 mm dikte een behoorlijk kracht bij het ontmallen.
Productie van de tool
Na goedkeuring van het ontwerp wordt de tool in productie genomen. Wij hebben om de volgende redenen gekozen voor een bepaald print proces en specifieke printer:
- kosten aspect van zowel print service door ons als door derden.
- kosten aspect bij aanschaf een een printer en het gebruik van deze machine bij in huis productie
- de grootte van het vacuümvorm tafelbed. Er is mogelijk om grote tools de gebruiken. Hierbij is er gekozen voor een printer met een bepaald formaat
- materiaal keuze in kracht en temperatuurbestendigeheid
- kwaliteit van printen
- Snelgheid is bij deze projecten niet aan de orde.
Printer keuze
Er is gekozen voor de industrie composiet printers van Loop 3D. De Loop 3D printers zijn specifieke industriële printers extra grootformaten die printen met specifieke composiet materialen. Bij grootformaat ook mogelijkheid om automatisch de haspels te wisselen en door te printen wanneer de spoel leeg is. Een robuuste behuizing volledig ge cnc gefreesde materialen. De maximale printbed ruimte tot aan 500 x3 50 x 500 mm. Laag dikte variërend van 100 -263 microns.
Carbon Fiber Reinforced Polyamide 3D Print
Testen van de mal op vacuümvorm machines
Nadat de mal was geprint is er een mogelijkheid van verschillende afwerkingen. In het geval van deze tool op beeld hebben wij geen afwerking verricht omdat wij willen onderzoeken wat de impact is van de laagopbouw op 200 micron op de verschillende platen kunststof. Wij gebruiken voor de testen van deze tool diverse vacuümvorm machines van het merk Formech die wij in huis hebben. Uit de categorie desktop machine de 450DT, groot formaat machine de 1372 en volautomatische machine met dubbele heater de HD1000c-T.
Voor de eerste testen met de kleine mal hebben wij gekozen om verschillende materialen te gebruiken en te onderzoeken wat er met minimaal gebruik van luchtkanalen voor definitie scherpte in het kunststof haalbaar is. Wij gebruiken diverse kunststof soorten en diktes zoals PETG, HIPS (high impact polystyreen en Polycarbonaat PC. Diktes variërend van 0.5 – 4.0 – 6.0 mm.
6 mm Polycarbonaat voorbeeld.
Zelf met een 6 mm dikte polycarbonaat plaat zie je aan de buitenzijde nog de countouren van de details zoals logo’s in de mal. Er is bij dit voorbeeld geen gebruik gemaakt van extra vacuüm stimulans door extra luchtgaten te maken rondom de gewenste detaillering. Aan de binnenzijde van de mal zie je de logo’s behoorlijk strak. Houdt wel rekening mee dat inde ruimtes minder dan 10 mm geen goede definitie komt. Wanneer de kunststof pc vanuit plooien in de details willen vormen krijg je 2 x 6 mm materiaal wat om deze plaats wordt aangetrokken. Dat kan dus te gedetailleerd zijn om deze kunststof kwijt te kunnen.
Gebruikte machine
Formech HD 1000C-T
Vacuumvorm machine met 960 x 560 mm vorm gebied. Maximale dieptrekking van 500 mm (zonder gebruk van dubbele heaters).
Loop 3D FDM Printer
Maximaal 500 x 350 x 500 mm printformaat. 100-263 micron laagdikte en automatische materiaal wisselaar.
De perfecte printer of vacuümvorm machine voor u.
Bent u op zoek naar een 3D printer, een vacuümvorm machine of wilt u gebruik maken van onze dienstverlening voor het maken van het ontwerp, engineering en/of productie neem dan contact met ons op.
Tevens leveren wij diverse kunststof materialen op vel en op rol in bijvoorbeeld ABS, PET, Apet, petg, gpet, ps en high impact poystyreen in verschillende kleuren en diktes.