5 Dicas de Design de Especialistas para Fundição de Uretano Bem-Sucedida

A fundição de uretano (urethane casting) é um processo de fabricação tradicional versátil que usa um padrão mestre impresso em 3D e um molde de silicone para criar peças plásticas de uso final. Durante o processo de fundição de uretano, o padrão mestre é colocado dentro de uma caixa selada, coberto com silicone líquido e então curado. Após o silicone ter definido, um fabricante o corta ao meio para liberar o padrão mestre — neste ponto, o molde de uretano fundido está pronto para uso.

Para criar peças de uretano fundido personalizadas, engenheiros vertem resina de fundição de uretano — tipicamente um material de poliuretano que pode imitar as propriedades físicas do plástico usado na moldagem por injeção — no molde e curam em um forno. A peça final geralmente requer pouco, ou nenhum, pós-processamento.

Menos caro e menos demorado que ferramentas duras, a fundição de uretano é ideal para prototipagem rápida e produções de baixo a médio volume de construções complexas. Para obter o máximo deste processo de fabricação, as equipes de produto devem projetar para fabricabilidade e otimizar o design do molde no início para agilizar o processo de produção e manter custos baixos. Aqui estão cinco dicas essenciais de design para criar peças de uretano fundido personalizadas limpas e funcionais:

5 principais dicas de design para fundição de uretano

1. Dê espessura de parede uniforme

Muitos engenheiros preferem fundição de uretano sobre moldagem por injeção porque o primeiro processo permite maior variação nas espessuras de parede, mas ainda é importante garantir que um determinado design de molde de uretano tenha paredes uniformes. Paredes uniformes reduzem o risco de deformação durante a cura, garantem que o molde será preenchido completa e precisamente, e mitigam outros problemas de design.

Uma espessura mínima de parede de 0,040" (1mm) é recomendada, mas existem casos em que as paredes podem ser tão finas quanto 0,020" (0,5mm) em peças pequenas. Para peças maiores, a espessura da parede deve sempre aumentar em proporção ao tamanho da peça para garantir que as paredes possam fornecer suporte adequado.

2. Contabilize a retração

Quando duas paredes com espessuras diferentes se intersectam em um design de molde de uretano, a retração pode ocorrer. Como paredes mais espessas solidificam mais lentamente que paredes mais finas, a área à qual estão anexadas na parede nominal encolherá à medida que a projeção — uma nervura ou um boss — encolhe. Isso causa uma área afundada na parede nominal. Para minimizar a retração e prevenir áreas afundadas, engenheiros devem garantir que a espessura da nervura esteja entre 50% e 60% das paredes às quais estão anexadas.

Ainda assim, às vezes peças fundidas de uretano encolhem por razões diferentes de uma falha no design do molde de uretano. As dimensões finais de uma peça fundida de uretano dependem da precisão do padrão mestre e do molde, geometria da peça, bem como materiais de fundição de uretano. Uma taxa de retração de 0,15% é considerada aceitável, mas engenheiros devem revisitar seu design de molde de uretano se a taxa de encolhimento exceder este limite.

3. Use nervuras (ribs)

Adicionar nervuras a um design de molde de uretano pode aumentar a força e rigidez da peça final sem adicionar espessura. Para usar nervuras corretamente, engenheiros devem aderir às seguintes diretrizes:

Altura

Nervuras mais longas fornecem maior reforço, mas fundir uma nervura longa pode tornar a peça difícil de moldar. Por esse motivo, uma nervura não deve exceder uma altura que seja três vezes sua espessura. Para evitar o problema de altura completamente, engenheiros podem usar múltiplas nervuras curtas em vez de uma nervura longa para aumentar a rigidez da peça.

Largura

A largura da nervura na interseção da peça deve ser 40% a 60% da espessura da peça. Se um raio de filete for incluído no design, deve ser pelo menos 25% da espessura da peça. Esses parâmetros ajudam a tornar a nervura o mais forte possível.

Ângulo de extração (Draft Angle)

Engenheiros devem dar um ângulo de extração a uma nervura projetada para reduzir a possibilidade de afundamento. Ângulos de extração para cada lado devem estar entre 0,25 e 0,5 graus e o ângulo de extração de cada lado deve ser igual. Para superfícies texturizadas, adicione um grau adicional de extração para cada 0,025 (0,001 polegada) de profundidade de textura.

Espaçamento

Engenheiros devem definir nervuras consecutivas a pelo menos duas vezes a espessura de distância uma da outra para distribuir uniformemente o peso da peça através de todas as nervuras.

Orientação

A orientação da nervura determina como e onde a peça experimenta estresse, então engenheiros devem ter cuidado para arranjar nervuras de forma que maximize a rigidez à flexão da peça. Se as nervuras forem colocadas na posição errada, elas não terão nenhum impacto positivo na força da peça.

Equipes de produto também devem estar atentas a interseções e afundamento ao trabalhar com nervuras. No ponto onde uma nervura intersecta com a peça, uma nervura pesada pode causar um afundamento na peça. Para evitar afundamento na interseção da nervura, engenheiros podem usar filetes para aliviar o estresse na superfície da peça e reduzir o afundamento no lado oposto da peça. Os raios dos filetes devem ser pelo menos um quarto da espessura da peça. Além disso, escavação (coring) ou leveza da peça reduz a quantidade de material usada e ajuda a manter uma espessura de parede uniforme ao longo da peça.

Nervuras podem melhorar dramaticamente o desempenho de uma peça final, mas engenheiros e equipes de produto não devem se deixar levar. Nervuras são úteis apenas quando a peça requer reforço extra. Em situações onde este não é o caso, nervuras são frequentemente colocadas inadequadamente e pouco fazem para melhorar a força ou rigidez da peça. Além disso, nervuras desnecessárias aumentam o peso e o preço da peça, causam problemas de moldagem e contribuem para desperdício de material. Engenheiros e equipes de produto devem manter essas considerações em mente ao decidir se seu design de molde de uretano requer uma nervura.

4. Considere ângulos de extração e undercuts

Ângulos de extração e undercuts não são uma preocupação com fundição de uretano porque o silicone líquido pode assumir a forma de qualquer molde. No entanto, se um engenheiro está usando fundição de uretano para construir um protótipo que eventualmente será fabricado usando um processo diferente, como moldagem por injeção, eles devem criar o design como pretendido para produção de uso final. Isso pode incluir incorporar ângulos de extração e undercuts. Características de extração zero longas vêm com um leve risco de quebra da peça ao extraí-la do molde, então um leve ângulo pode ser útil, especialmente para produções maiores.

5. Inclua espaço suficiente entre letras e logos

Com fundição de uretano, é fácil para designers moldar letras e logos em relevo ou recuados de alta qualidade em peças de uretano fundido personalizadas. Para garantir que as letras sejam tão bonitas e legíveis quanto possível, designers devem manter em mente a altura ou profundidade da característica, largura da característica, raios na característica e o espaço entre características.

Equipes de produto devem deixar pelo menos 0,050" entre características, embora isso possa variar dependendo das particularidades do design. Todos os raios devem ser pelo menos iguais à metade da altura da característica, mas raios maiores são ainda melhores. Finalmente, a largura de todos os logos ou letras deve ser o dobro de sua altura.

Otimize suas peças fundidas de uretano

Com fundição de uretano e design para fabricabilidade, algumas pequenas alterações de design vão longe. Engenheiros e designers devem buscar manter espessuras de parede uniformes, contabilizar retração e garantir que estão usando nervuras efetivamente. Equipes de produto podem otimizar ainda mais a fabricabilidade criando designs como pretendidos para produção de uso final e certificando-se de deixar espaço suficiente entre letras e logos para melhorar a estética.

Um parceiro de fabricação experiente como a Fast Radius pode ajudar equipes de produto a simplificar o design para fabricabilidade. Somos apaixonados por desenvolver produtos que uma vez foram considerados impossíveis de fazer, e fazemos questão de acompanhar as mais recentes tecnologias de design digital.

Equipes de produto que buscam desenvolver uma aplicação inovadora ou otimizar um design de molde de uretano existente podem se beneficiar dos anos de experiência de nossa equipe de design em processos de fabricação. Entre em contato conosco hoje para começar em suas peças de uretano fundido personalizadas.

Para mais dicas de design e informações sobre fundição de uretano, confira os artigos relacionados no centro de aprendizado da Fast Radius.

Pronto para fabricar suas peças com a Fast Radius?