Dicas de design de fundição de poliuretano

serviço de fundição de poliuretano da 3ERP permite que você faça pequenos lotes de peças plásticas a um custo muito menor do que a moldagem por injeção. Esses protótipos de alta qualidade têm um ótimo acabamento superficial e podem fornecer um caminho para peças moldadas produzidas em massa.

Muitos designers de produtos, no entanto, não estão familiarizados com a fundição de poliuretano, o que requer um conjunto exclusivo de considerações de projeto - tanto para a fabricação do padrão mestre quanto para as próprias fundições de plástico. Projetar peças fundidas de poliuretano não é o mesmo que projetar peças moldadas por injeção, portanto, os projetistas devem se familiarizar com o processo antes de ficarem presos em seus projetos CAD.

Este artigo fornece informações sobre como projetar peças fundidas de poliuretano . Ele fornece conselhos para o design de recursos, analisa as tolerâncias típicas de fundição de poliuretano e observa as diferenças entre o design de fundição de poliuretano e o design de moldagem por injeção.

O que é fundição de poliuretano?

Também conhecida como fundição a vácuo, a fundição de poliuretano é uma prototipagem e fabricação de baixo volume técnica adequada para a criação de lotes de até 25 unidades. É o mesmo que fundição de uretano, um termo alternativo para o processo.

O processo de fundição de poliuretano compreende três etapas principais:fabricação do mestre, fabricação do molde de silicone e fabricação das peças fundidas.

1. Mestre :Usando um processo como usinagem CNC ou impressão 3D SLA, o designer cria um padrão mestre positivo das peças. Alternativamente, uma peça pré-existente, feita de praticamente qualquer material sólido que possa suportar temperaturas de 40 °C (para a etapa de cura de silicone), pode ser usada como padrão.
2. Molde :Uma caixa de fundição é preenchida pela metade com silicone líquido com o padrão no centro. O silicone é curado em fogo baixo em um forno por 16 horas até ficar sólido, fazendo a primeira metade do molde. Em seguida, o restante da caixa de fundição é preenchido com silicone líquido, que é curado para fazer a segunda metade do molde. As metades do molde são removidas e o padrão reservado para uso futuro.
3. Transmissão :Os moldes de silicone flexíveis são preenchidos com uma resina de poliuretano, que se solidifica dentro do molde e assume uma forma sólida idêntica à do molde original. O molde de silicone pode ser usado cerca de 25 vezes antes de precisar ser substituído.

A fundição de poliuretano é uma técnica de fabricação valiosa porque os moldes de silicone são incrivelmente baratos fazer em comparação com ferramentas de metal. Eles duram apenas cerca de 25 castings , mas isso geralmente é suficiente para prototipagem de pequenas peças plásticas.

Embora as resinas de poliuretano fundido não levem a peças funcionais fortes, elas possuem pontos fortes únicos, como produzir um excelente acabamento superficial, permitir uma variedade de cores e transparências e ser altamente econômica em volumes baixos.

Criando o padrão mestre

A primeira coisa que um designer de produto deve considerar durante o projeto de fundição de poliuretano é o padrão mestre. As técnicas comuns usadas para fazer padrões de fundição incluem impressão 3D (SLA, PolyJet, etc.) e usinagem CNC. Técnicas tradicionais de modelagem, como escultura manual, também podem ser usadas, embora isso tenha um custo maior.

Ao usar um processo de fabricação digital como impressão 3D ou usinagem CNC, os designers devem considerar efetivamente as restrições de projeto de dois processos separados ao mesmo tempo:o processo de modelagem e a fundição, embora este artigo se concentre principalmente em dicas de design que levam a uma fundição eficaz (em vez de impressão 3D eficaz ou usinagem CNC).

As vantagens dos padrões mestres de poliuretano de impressão 3D são:

• Nível mais alto de liberdade geométrica
• Mais rápido de fazer do que usinagem CNC

As vantagens dos padrões mestres de usinagem CNC são:

• Tolerâncias mais rígidas do que a impressão 3D
• Requer menos acabamento de superfície
• Vida útil mais longa do que os padrões impressos em 3D

Tolerâncias e dimensões

Ao projetar peças fundidas de poliuretano, os projetistas devem estar cientes das tolerâncias padrão e das dimensões mínimas/máximas, que não são as mesmas da moldagem por injeção.

No entanto, ao usar a fundição de poliuretano como prototipagem técnica para futuras peças moldadas por injeção, pode fazer sentido criar um design que também possa ser moldado por injeção (incorporando ângulos de inclinação, etc.).

• Tolerância :3ERP pode fazer peças de poliuretano com uma precisão de ± 0,3% , com um limite inferior de ± 0,3 mm em dimensões menores que 100 mm.
• Encolhimento :As peças grossas são mais suscetíveis ao encolhimento, que ocorre devido a mudanças de temperatura durante o processo de moldagem. Os designers devem planejar uma taxa de redução de cerca de +0,15% .
• Tamanho da peça :As peças fundidas de poliuretano podem ter dimensões de até 1900 x 900 x 750 mm e um volume máximo de 10 litros.

Espessura da parede

A espessura mínima da parede de fundição de poliuretano é 0,75 mm — adequado para o preenchimento adequado do molde, embora 1,5+ mm levará aos melhores resultados. Se forem necessárias paredes mais finas que 0,75 mm, entre em contato conosco para discutir seu projeto.

Assim como na moldagem por injeção, a espessura consistente da parede leva a melhores resultados, pois diminui as mudanças de deformação induzidas pela temperatura. No entanto, espessura de parede variada é menos prejudicial do que com moldagem por injeção.

Rascunho

Uma das vantagens da fundição de poliuretano é a flexibilidade de seus moldes de silicone. Como os moldes são flexíveis, as peças de poliuretano acabadas podem ser facilmente removidas do molde sem pinos ejetores. Isso também significa que o calado — lados cônicos que permitem a ejeção fácil — não é necessário como é com moldagem por injeção.

Dito isto, um pequeno ângulo de inclinação de até 5° pode prolongar ligeiramente a vida útil do molde de silicone, de modo que a tiragem pode ser vantajosa ao realizar execuções de produção de volume médio em peças que não exigem lados perfeitamente retos. Isso também torna o design de fundição de poliuretano mais adaptável à moldagem por injeção (para aumentar a produção).

Raios

Ao projetar peças de poliuretano, cantos internos afiados devem ser evitados para maximizar a resistência e a estabilidade da peça. Recomendamos adicionar filetes aos cantos internos com um raio de 3 mm .

Observe que usar usinagem CNC para fazer o padrão mestre é ideal para adicionar filetes a peças fundidas de poliuretano, porque as ferramentas de corte CNC têm uma forma cilíndrica e criam cantos internos arredondados naturais ao cortar um bolso.

Costelas

Para adicionar rigidez às peças fundidas de poliuretano sem aumentar a espessura da parede, os projetistas podem incorporar nervuras, que aumentam o momento de inércia. Geralmente, é melhor usar várias nervuras curtas do que uma única nervura alta, e é importante orientar as nervuras adequadamente em relação a onde a peça pode dobrar.

As nervuras devem ter grandes raios de canto e uma espessura inferior a 60% da espessura da parede para evitar marcas de encolhimento e afundamento. A altura de cada nervura deve ser menor que 3x sua espessura para evitar a quebra.

Chefes

As peças fundidas de poliuretano podem ter saliências – pequenas saliências que acomodam fixadores ou insertos rosqueados. Esses ressaltos podem ser suportados por reforços ou nervuras de conexão.

Para evitar marcas de pia, a espessura da parede de uma saliência deve ser inferior a 60% da espessura da parede da peça (como nas nervuras). O raio base da saliência deve ser de pelo menos 25% da espessura da parede da peça.

Fios e furos

A fundição de poliuretano pode acomodar furos passantes e roscas, e isso é melhor alcançado com o uso de inserções em vez de serem adicionadas ao padrão mestre. No entanto, esses recursos complexos podem aumentar o custo do projeto e podem não ser necessários para protótipos.

Para furos passantes, hastes pode ser colocado no molde de silicone. Para roscas, é melhor incorporar inserções roscadas de metal através de moldagem por inserção.

Juntas

A fundição de poliuretano pode ser usada para fazer peças multicomponentes com juntas macho-fêmea. Uma pequena lacuna de revelação devem ser incorporados na junta entre os componentes.

Recursos de superfície

Recursos de superfície como texto e logotipos podem ser incorporados em peças fundidas de poliuretano. Em geral, esses recursos - especialmente em forma de recesso (gravado) - são muito mais fáceis de adicionar usando padrões mestres usinados em CNC do que com impressos em 3D.

Para melhores resultados, letras e números devem ser espaçados pelo menos 1,3 mm separado.