Druk 3D czy wtrysk – które rozwiązanie lepsze w produkcji części do wózków dziecięcych?

Części do wózków dziecięcych mogą być tworzone w ramach wielu metod. Obecnie na rynku dominują dwie: druk 3D oraz wtrysk tworzyw sztucznych. Obie mają swoje wady i zalety oraz pozwalają osiągnąć różne efekty. Dowiedz się, która z nich lepiej pasuje do Twojego modelu biznesowego i zainwestuj w nią już dziś!

 

W jaki sposób wykonuje się części do wózków metodą wtrysku?

Metoda wtrysku to jedna z najpopularniejszych technologii stosowanych w produkcji części z tworzyw sztucznych. Polega ona na przekształceniu granulatu polimerowego w płynny materiał poprzez podgrzanie go do wysokiej temperatury, a następnie wtryskiwanie pod dużym ciśnieniem do formy o pożądanym kształcie. Po schłodzeniu i stwardnieniu materiału gotowy element jest wyjmowany z formy i poddawany ewentualnym procesom wykończeniowym, takim jak usuwanie nadlewek czy kontrola jakości.

Najważniejsze etapy procesu wtrysku:

• Przygotowanie materiału

Granulat polimerowy, np. polipropylen (PP) lub poliwęglan (PC), jest suszony w celu usunięcia wilgoci, która mogłaby wpłynąć na jakość produktu.

• Topienie i homogenizacja

Materiał trafia do cylindra maszyny wtryskowej, gdzie pod wpływem grzałek i ruchu ślimaka ulega stopieniu, osiągając temperaturę rzędu 200–300°C, w zależności od rodzaju tworzywa.

• Wtrysk

Stopiony polimer jest wtłaczany pod ciśnieniem wynoszącym od 500 do 2000 barów do zamkniętej formy.

• Chłodzenie

Tworzywo w formie stygnie, co pozwala na utrwalenie kształtu. Czas chłodzenia zależy od grubości ścianek produktu i wynosi zazwyczaj od kilku do kilkunastu sekund.

• Wyjęcie produkt

Po stwardnieniu materiału forma otwiera się, a gotowa część jest automatycznie lub ręcznie wyjmowana.

 

Przykład produkcji uchwytu na kubek do wózka dziecięcego

Aby lepiej zrozumieć, jak działa metoda wtrysku, prześledźmy produkcję uchwytu na kubek – popularnego dodatku w nowoczesnych wózkach dziecięcych.

• Projektowanie i przygotowanie formy

Projekt uchwytu jest opracowywany w programie CAD (np. SolidWorks). Na tym etapie inżynierowie uwzględniają grubość ścianek (np. 2 mm, by zapewnić wytrzymałość), ergonomiczny kształt oraz właściwości materiału. Następnie tworzy się formę wtryskową ze stali narzędziowej, która może wytrzymać setki tysięcy cykli. Koszt wykonania takiej formy wynosi od 20 000 do 50 000 zł.

• Dobór materiału

Do produkcji uchwytu wybiera się poliwęglan (PC), charakteryzujący się wysoką odpornością na uderzenia i stabilnością wymiarową. Materiał jest suszony w temperaturze 110°C przez 2 godziny, aby wyeliminować wilgoć.

• Proces wtrysku

Granulat poliwęglanu trafia do cylindra maszyny wtryskowej, gdzie jest topiony w temperaturze 250°C. Stopiony materiał jest następnie wtryskiwany do formy o pojemności 50 cm³ z prędkością 100 cm³/s, pod ciśnieniem 1200 barów. Proces wtrysku trwa około 1,5 sekundy.

• Chłodzenie

Czas chłodzenia uchwytu wynosi 8 sekund. W tym czasie system chłodzący formy (zazwyczaj oparty na wodzie przemysłowej) odprowadza ciepło, zapobiegając deformacji elementu.

• Wyjęcie i wykończenie

Po zakończeniu cyklu forma otwiera się, a robot przemysłowy wyjmuje uchwyt. Nadlewki i pozostałości po kanale wlewowym są usuwane za pomocą noża termicznego lub frezarki. Gotowy produkt waży około 120 g i jest poddawany kontroli jakości, która obejmuje pomiar wymiarów oraz test wytrzymałościowy, np. obciążenie 2 kg bez deformacji.

Dzięki metodzie wtrysku możliwe jest uzyskanie precyzyjnych, trwałych elementów o dużej powtarzalności, co czyni tę technologię idealną dla produkcji masowej akcesoriów do wózków dziecięcych.

 

Druk 3D w produkcji komponentów do wózków dziecięcych

Druk 3D, znany również jako addytywna technologia wytwarzania, polega na tworzeniu obiektów poprzez nakładanie kolejnych warstw materiału zgodnie z cyfrowym modelem 3D. Metoda ta pozwala na szybkie prototypowanie, personalizację produktów oraz produkcję małoseryjną bez konieczności inwestowania w kosztowne formy wtryskowe.

Najczęściej stosowane technologie druku 3D w produkcji części do wózków dziecięcych to:

• FDM (Fused Deposition Modeling) – użycie termoplastów w postaci filamentów, takich jak PLA, ABS czy PETG;
• SLS (Selective Laser Sintering) – spiekanie proszków poliamidowych (PA) za pomocą lasera;
• SLA (Stereolithography) – utwardzanie żywic światłoutwardzalnych przy użyciu wiązki laserowej.

 

Najważniejsze etapy procesu druku 3D:

• Projektowanie

Model 3D tworzony jest w oprogramowaniu CAD i zapisywany w formacie STL. Następnie przygotowywany jest w slicerze, który dzieli model na warstwy i generuje instrukcje dla drukarki (G-code).

• Drukowanie

Materiał jest nanoszony warstwa po warstwie z dokładnością od 0,05 mm do 0,3 mm, w zależności od technologii.

• Post-processing

Gotowy element jest oczyszczany, wygładzany i ewentualnie malowany lub poddawany innym obróbkom wykończeniowym.

 

Przykład produkcji rączki do wózka dziecięcego

Aby zobrazować proces druku 3D, prześledźmy produkcję ergonomicznej rączki, dostosowanej do indywidualnych potrzeb użytkownika (np. rodziców o mniejszych dłoniach).

• Projektowanie i przygotowanie modelu

Projekt rączki powstaje w programie CAD (np. Fusion 360), uwzględniając wymiary dłoni użytkownika. Model ma długość 30 cm, grubość 3 cm i ergonomiczne wyżłobienia dla palców. Przygotowany plik STL trafia do slicera, gdzie ustawia się parametry druku, takie jak:

• grubość warstwy – 0,2 mm (dla dokładności i estetyki),
• wypełnienie – 40% (dla wytrzymałości),
• materiał – TPU (termoplastyczny poliuretan) o wysokiej elastyczności.
  
  

• Proces druku

Drukarka FDM, wyposażona w dyszę o średnicy 0,4 mm, zaczyna nakładanie warstw materiału. Temperatura dyszy wynosi 220°C, a stół roboczy jest podgrzewany do 60°C, co zapobiega odkształceniom materiału. Cały proces drukowania trwa około 5 godzin.

• Post-processing

Po zakończeniu drukowania rączka jest delikatnie odklejana od stołu roboczego. Resztki materiału (np. podpory) są usuwane za pomocą noża precyzyjnego, a powierzchnia jest wygładzana papierem ściernym o gradacji 400. Dla zwiększenia trwałości rączka może zostać pokryta warstwą lakieru poliuretanowego.

• Testowanie i personalizacja

Gotowy produkt przechodzi testy wytrzymałościowe, np. obciążenie do 10 kg oraz próby w warunkach zbliżonych do codziennego użytkowania. Dzięki zastosowaniu druku 3D rączka może być personalizowana – np. poprzez dodanie imienia dziecka lub logo producenta, nanoszonego na powierzchnię elementu już w trakcie drukowania.

Druk 3D pozwala na wytwarzanie komponentów o skomplikowanej geometrii i wysokim stopniu personalizacji przy jednoczesnym zachowaniu niskich kosztów jednostkowych w produkcji małoseryjnej. Dzięki temu staje się coraz bardziej popularnym rozwiązaniem w branży akcesoriów dziecięcych.

 

Która metoda jest lepsza - Wtrysk vs druk 3D?

Wybór pomiędzy metodą wtrysku a drukiem 3D w produkcji części do wózków dziecięcych zależy od specyficznych potrzeb producenta, wymagań projektowych oraz skali produkcji. Poniżej dokonujemy szczegółowego porównania tych technologii w najważniejszych aspektach.

 

Efektywność produkcji

• Metoda wtrysku

Wtrysk tworzyw sztucznych jest niezwykle wydajny w produkcji masowej. Po przygotowaniu formy proces jest szybki – jeden cykl może trwać od kilku do kilkunastu sekund, a pojedyncza forma pozwala na wyprodukowanie setek tysięcy identycznych elementów.

• Druk 3D

Druk 3D jest stosunkowo wolny. Czas wydruku jednego elementu może wynosić od kilku godzin do nawet kilkunastu, co czyni tę technologię mniej efektywną w dużej skali. Drukarki 3D mogą jednak pracować jednocześnie w niewielkich farmach drukarskich, co częściowo zwiększa ich wydajność.

Werdykt: Wtrysk wygrywa w przypadku dużych wolumenów produkcji.

 

Precyzja wykonania

• Metoda wtrysku

Wtrysk zapewnia wysoką precyzję i powtarzalność, szczególnie przy produkcji elementów o niewielkich tolerancjach. Typowa dokładność wynosi ±0,1 mm.

• Druk 3D

Druk 3D może osiągnąć równie wysoką precyzję, zwłaszcza w technologii SLA (dokładność ±0,05 mm). Jednak niektóre technologie, jak FDM, mogą generować widoczne linie warstw, co wymaga dodatkowego wygładzania powierzchni.

Werdykt: Wtrysk zapewnia lepszą powtarzalność, ale druk 3D pozwala na uzyskanie większej szczegółowości w pojedynczych egzemplarzach.

 

Koszty

• Metoda wtrysku

Wtrysk wymaga dużej inwestycji początkowej w formy wtryskowe, które mogą kosztować od kilkudziesięciu do kilkuset tysięcy złotych. Koszt jednostkowy w masowej produkcji jest jednak niski – nawet poniżej 1 zł za małe elementy.

• Druk 3D

Koszty początkowe są minimalne, ponieważ druk nie wymaga form. Cena jednostkowa zależy od materiału i czasu druku, co sprawia, że jest wyższa (np. 10–50 zł za element w przypadku TPU czy nylonu).

Werdykt: Wtrysk jest bardziej opłacalny przy dużych nakładach, a druk 3D – w przypadku krótkich serii lub prototypów.

 

Bezpieczeństwo i trwałość

• Metoda wtrysku

Elementy wykonane metodą wtrysku charakteryzują się wysoką trwałością i jednorodnością strukturalną. Są zgodne z rygorystycznymi normami bezpieczeństwa, co jest kluczowe w produkcji części dla dzieci.

• Druk 3D

Trwałość elementów zależy od technologii i materiału. Elementy drukowane w FDM mogą mieć słabsze wiązania między warstwami, co wpływa na ich wytrzymałość. Jednak technologie SLS czy SLA oferują wyższe standardy bezpieczeństwa i trwałości.

Werdykt: Wtrysk jest bardziej niezawodny pod kątem bezpieczeństwa i trwałości, ale druk 3D może być wystarczający przy mniej obciążonych elementach.

 

Możliwości projektowe i personalizacja

• Metoda wtrysku

Wtrysk umożliwia produkcję skomplikowanych form, ale wymaga ich wcześniejszego opracowania, co ogranicza możliwość szybkich zmian w projekcie.

• Druk 3D

Druk 3D oferuje niemal nieograniczoną swobodę projektowania, pozwalając na szybkie modyfikacje i personalizację produktów, np. nanoszenie indywidualnych napisów lub tworzenie unikatowych form.

 

Na co stawiają firmy i marki dziecięce?

Firmy produkujące wózki dziecięce od lat wybierają technologie wytwarzania, które najlepiej odpowiadają ich potrzebom, uwzględniając takie czynniki jak wydajność, jakość, koszty oraz bezpieczeństwo. Na podstawie obserwacji branży oraz sprawozdań producentów, zdecydowanie częściej wybieraną metodą jest wtrysk tworzyw sztucznych. Niemniej jednak druk 3D coraz częściej zyskuje na znaczeniu w określonych obszarach produkcji.

 

Dlaczego firmy wybierają metodę wtrysku?

• Produkcja masowa i optymalizacja kosztów

Firmy produkujące wózki dziecięce operują na dużą skalę. Ważnym czynnikiem przy wyborze technologii jest możliwość szybkiego wytwarzania dużych ilości identycznych komponentów przy niskim koszcie jednostkowym. Metoda wtrysku idealnie wpisuje się w te potrzeby. Po wykonaniu kosztownej formy (często wielogniazdowej) produkcja jest niezwykle wydajna, a koszt pojedynczego elementu, np. plastikowego łącznika czy uchwytu, może wynosić zaledwie kilkanaście groszy.

• Bezpieczeństwo i trwałość

Producenci wózków dziecięcych muszą przestrzegać rygorystycznych norm bezpieczeństwa, takich jak EN 1888 w Europie czy ASTM F833 w USA. Elementy wykonane metodą wtrysku charakteryzują się jednorodnością strukturalną (minimalizuje ryzyko pęknięć) oraz precyzją wykonania, która zapewnia idealne dopasowanie części, takich jak ramy czy mechanizmy składania wózków.

• Szeroka gama materiałów

Metoda wtrysku pozwala na wykorzystanie różnych polimerów, takich jak polipropylen (PP), poliwęglan (PC) czy ABS, które spełniają konkretne wymagania: od elastyczności po odporność na uderzenia. Dzięki temu producenci mogą dopasować materiał do specyfikacji technicznej części.

• Powtarzalność i niezawodność

Dzięki wtryskowi producenci mogą liczyć na doskonałą powtarzalność w produkcji nawet milionów sztuk jednego elementu ( ma to znaczenie dla budowania jednolitego standardu jakości produktów).

 

Druk 3D – rosnące zainteresowanie

Choć wtrysk dominuje w branży wózków dziecięcych, coraz więcej firm korzysta z druku 3D w określonych obszarach, szczególnie tam, gdzie wymagana jest elastyczność projektowa lub małe nakłady produkcyjne.

• Szybkie prototypowanie

Druk 3D pozwala firmom na testowanie nowych projektów bez konieczności inwestowania w kosztowne formy wtryskowe. Dzięki temu nowe prototypy można opracować i przetestować w ciągu kilku dni, a nie tygodni, a inżynierowie mogą wprowadzać szybkie poprawki do projektu. To z kolei przyspiesza proces wdrożenia produktu na rynek.

• Personalizacja

Niektóre firmy oferują personalizowane akcesoria, takie jak imienne tabliczki, ozdobne elementy czy unikalne dodatki do wózków. Druk 3D sprawdza się w tym przypadku doskonale, ponieważ umożliwia łatwą modyfikację projektów bez dodatkowych kosztów.

• Produkcja małoseryjna

Firmy niszowe, które tworzą wózki w limitowanych seriach, chętnie korzystają z druku 3D. Jest to rozwiązanie bardziej ekonomiczne przy produkcji kilku lub kilkudziesięciu sztuk jednego elementu, eliminujące konieczność inwestowania w formy wtryskowe.

 

Limak – wtrysk tworzyw sztucznych i prototypowanie 3D

Szukasz sprawdzonego zakładu produkcyjnego, które stosuje obie metody? Postaw na Limak!

Jesteśmy przedsiębiorstwem z wieloletnim doświadczeniem w produkcji artykułów syntetycznych do produkcji wózków dziecięcych. Stosujemy nowoczesne technologie, w tym prototypowanie 3D, dzięki którym nasze produkty są precyzyjnie zaprojektowane i wykonane. Same elementy z tworzyw sztucznych wykonujemy nowoczesną metodą wtrysku.

Do druku wykorzystujemy obecnie urządzenia w technologii FDM, która pozwala na wykonywanie modeli z różnego rodzaju materiałów syntetycznych oraz uzyskiwanie maksymalnie prawdziwych modeli. Przypominają one gotowe wyroby i są wspaniałą bazą do testów i analiz produktowych.

Sprawdź nasze portfolio produktowe i zapytaj naszych konsultantów o usługi wtrysku oraz prototypowania 3D.