Spritzguss vs. 3D-Druck: Ein professioneller Leitfaden zur Auswahl der Fertigungstechnologie

Im Kontext der rasanten Entwicklung der modernen FertigungDie Wahl zwischen Spritzgießen und 3D-Druck (Additive Manufacturing) ist für Unternehmen in der Produktentwicklung und Produktion zu einer entscheidenden Entscheidung gewordenDieser Artikel vergleicht systematisch die beiden Technologien aus technischen Gründen, Anwendungsszenarien und Kosteneffizienz, ergänzt durch branchenspezifische Fälle.Bereitstellung einer beruflichen Referenz für die Projektentscheidung.

Technische Grundsätze und Kernmerkmale

Spritzgießerei: Massenproduktion auf der Grundlage von Materialschmelzen undVerformung

• Schlüsselprozessindikatoren:
  • Formzyklus: im Allgemeinen 10-60 Sekunden pro Stück (je nach Größe und Komplexität der Teile)
  • Steuerung der Toleranz: Kann bei Präzisionsteilen ±0,02 mm erreichen
  • Materialnutzungsrate: Mehr als 95% (bei angemessener Konstruktion)

3D-Druck: Schichtweise Konstruktion auf Basis digitaler Modelle

Hauptvorteile Vergleich

Spritzgießerei: Effizienz und Konsistenz in der Massenproduktion

1. Größenvorteile: Sobald die Formen fertiggestellt sind, sinken die Stückkosten mit zunehmendem Produktionsvolumen erheblich.000 Yuan wird nur 1 Euro kosten..2 Yuan, wenn die Produktion 100.000 Stück erreicht (einschließlich der Abbuchung der Formen).
2. Materielle Vielseitigkeit: Kompatibel mit mehr als 80% der technischen Kunststoffe, einschließlich PP (Polypropylen) für Lebensmittelbehälter, ABS (Acrylonitrilbutadienstyrol) für elektronische Gehäuse,und POM (Polyoxymethylen) für stark verschleißbare Teile wie Zahnräder.
3. Oberflächenqualität: Erreicht eine Oberflächenrauheit von Ra 0,8-1,6 μm ohne Nachbearbeitung und erfüllt die Anforderungen von Innenbauteilen für Automobil und Unterhaltungselektronik.

3D-Druck: Flexibilität bei Komplexität und kleinen Chargen

1. Freiheit des Entwurfs: Ermöglicht die Herstellung von Strukturen, die mit Spritzgießen schwierig oder unmöglich sind, wie z. B.:
   • Gitterkonstruktionen zur Leichtbauung (z. B. Luftfahrtstützen mit 40% Gewichtsreduzierung)
   • Innere Strömungskanäle mit komplexen Kurven (z. B. Anlagen für medizinische Geräte)
   • integrierte Baugruppen, die keine Montageabschnitte erfordern (z. B. mehrere Teile umfassende Mechanismen, die als ein Stück gedruckt werden)
2. Schnelle Iteration: Verkürzt den Produktentwicklungszyklus von der Konzeption bis zur physikalischen Prüfung.Ein Unternehmen für Unterhaltungselektronik hat den Zyklus zur Verifizierung von Prototypen von 8 Wochen (mit herkömmlichen Methoden) auf 3 Tage verkürzt, indem es den 3D-Druck von SLA eingeführt hat..
3. AnpassungsfähigkeitEin Zahnlabor produziert beispielsweise täglich 50 kundenspezifische kieferorthopädische Ausrichtungssysteme mit gleicher Qualität und gleicher Kosten.

Analyse der technischen Beschränkungen

Einschränkungen der Spritzgießerei

• Hohe Anfangsinvestition: Präzisionsformen für komplexe Teile (z. B. Fahrzeug-Armaturenbrettrahmen) können 200.000-500.000 Yuan kosten und haben einen Produktionszyklus von 8-12 Wochen.
• Konstruktionsbeschränkungen: Unterschnitte und komplexe innere Hohlräume erfordern häufig Split-Formen, was die Kosten erhöht und die Strukturfestigkeit verringert.Ein Wasserpumpengehäuse mit einem spiralförmigen Innenkanal erfordert eine 5-teilige Form, was die Komplexität der Produktion erhöht.
• Hohe Änderungenkosten: Eine geringfügige Änderung der Produktmaße (z. B. eine Anpassung von 0,5 mm in einem Handygehäuse) kann eine Umarbeitung der Form erfordern, die 30% bis 50% des ursprünglichen Formpreises kostet.

Einschränkungen des 3D-Drucks

• Materialleistungsschwächen: Die meisten 3D-Druckmaterialien weisen geringere mechanische Eigenschaften auf als ihre Spritzgussmaterialien.während Spritzguss ABS 40-45MPa erreicht.
• Produktionseffizienz: Ein 10cm×10cm×10cm-Teil benötigt 4-6 Stunden, um mit FDM gedruckt zu werden, während Spritzgießen 50-100 Stück in der gleichen Zeit produzieren kann.
• Anforderungen nach der Verarbeitung: SLA-gedruckte Teile benötigen Harzreinigung und UV-Härtung, und FDM-Teile benötigen Schichtlinienpolieren, um eine glatte Oberfläche zu erzielen, was der gesamten Produktionszeit um 20% bis 30% entspricht.

Praktische Anwendungsfälle

Automobilindustrie: Hybride Anwendung beider Technologien

• Entwicklungsphase: 10 Prototypen wurden mit SLS 3D-Druck (Nylonmaterial) hergestellt, wobei die Durchflusswirksamkeit und die Strukturfestigkeit in einer Woche überprüft wurden, wodurch das Risiko einer Formänderung vermieden wurde.
• Massenproduktion: Nach Fertigstellung des Designs wechselte man zum Spritzgießen (PA6+GF30-Material), wodurch die Stückkosten von 50 USD (3D-Druck) auf 7 USD gesenkt wurden, um der Nachfrage nach Massenproduktion gerecht zu werden.

Medizinische Geräte: 3D-Druck für Personalisierung

• 3D-Drucklösung: Einführung der SLM-Technologie (Selective Laser Melting) mit Titanlegierung Ti6Al4V, die Implantate direkt aus 3D-Modellen herstellt.und das gesamte Projekt wurde in 3 Wochen abgeschlossen.
• Unmöglichkeit der Spritzgießerei: Individuelle Formen für jedes Implantat würden 50.000 Yuan pro Satz kosten, was zu einer Gesamtkosten von über 10 Millionen Yuan führt, was wirtschaftlich nicht machbar ist.

Verbraucherelektronik: Spritzgießerei zur Kostenkontrolle

• Spritzgießlösung: Verwendetes PC/ABS-Material mit einer 2-Hohlraum-Form (Kosten 180.000 Yuan).
• 3D-Druck-Vergleich: Die Verwendung der SLA-Technologie würde zu einer Stückkosten von 65 Yuan und einer Produktionszeit von 2 Stunden pro Stück führen, was es unmöglich macht, die jährliche Produktionsnachfrage zu decken.