Vakuové lití (polyuretanový odlitek) je dokonalým řešením pro rychlé prototypování a nízkonákladovou malosériovou výrobu plastových dílů. Hlavní forma je levná na výrobu a je tak jemně zpracovaná, že výsledné plastové díly nevyžadují žádnou až žádnou postprodukci. Každá hlavní forma může vyrobit asi 25-30 kopií, které lze rychle vyrobit v krátkém čase. Pro malosériovou výrobu plastových dílů je odlévání polyuretanu ekonomičtější než vstřikování. Vakuové lití kontrastuje s tvrdými formami potřebnými pro vstřikování. Zatímco vstřikování vyžaduje drahé a pracné nástroje, polyuretanové odlévání používá flexibilní silikonové matrice, které výrobcům umožňují vyrábět vysoce kvalitní plastové díly pro konečné použití s kratšími dodacími lhůtami a nižšími náklady. To je důvod, proč se vakuové lití běžně používá pro mostní formy, malosériovou výrobu, rychlé prototypování, výrobu spojů a výrobu plastových dílů s jemnými detaily.
Poznámka: Vakuové lití se také nazývá polyuretanové lití nebo uretanové lití. Tento článek bude tyto termíny používat zaměnitelně.
Proces odlévání polyuretanu nejprve zahrnuje vytvoření hlavního modelu – v podstatě repliky finálního dílu (obvykle 3D tištěného nebo CNC obrobeného). Vakuové lití je výrobní proces podobný vstřikování, při kterém se polyuretanová pryskyřice odlévá do dutiny mezi dvěma silikonovými polovinami formy. Při vysoce kvalifikovaném postupu je hlavní model replikován nalitím silikonové formy kolem něj. Hlavní forma je rozříznuta na polovinu a po odstranění hlavní formy jsou přidány systémy nalévání a ventilace. Rychlý zpracovatel pak do výsledné dutiny nalije pryskyřici na bázi polyuretanu a vytvrdí ji ve vakuu, aby se zabránilo pronikání vzduchových bublin.
Výsledek: vysoce přesná reprodukce originálního produktu.
Výroba prototypu vakuově litého polyuretanu zahrnuje 3 klíčových kroků: vytvoření hlavního modelu, vytvoření formy a odlití součásti:
Krok 1. Hlavní model nebo hlavní vzor
Hlavní vzor je fyzická entita návrhu CAD. Musí odolávat teplotám do 40°C. Obvykle se vyrábějí pomocí CNC obrábění or 3D tisk technologie jako SLA/SLS. Protože tyto technologie vytvářejí produkty s vysokým rozlišením a přirozeně hladké.
Krok 2. Vytvořte formu
K výrobě odlévacích forem se používá tekutý silikon. Nalijte tento silikon do odlévací krabice kolem hlavního modelu. Silikon zapouzdřuje všechny vlastnosti hlavního modelu a vytvrzuje v troubě po dobu 16 hodin. Když je forma vytvrzená, je rozříznuta a hlavní forma je odstraněna, přičemž zůstane dutina negativního tvaru, která je přesně stejná jako originál.
Krok 3. Odeslání kopie
V konečné fázi procesu se do silikonové formy nalije tekutý polyuretan. Forma se poté umístí do komory, aby se odstranily vzduchové bubliny v kapalné hmotě. U neprůhledných dílů je komora obvykle natlakovaná. U čirých dílů se komora často evakuuje, aby se snížily vzduchové bubliny a zlepšila se průhlednost. Silikonové poloviny se oddělí a nově vytvořený úsek se po vytvrzení odstraní. Pokračujte v tomto procesu, dokud nedosáhnete požadovaného množství. Silikonové formy mohou obvykle vyrobit přibližně 25 replik hlavního modelu.
Aplikace vakuového lití
Vakuové lití je ideální proces pro výrobu plastových dílů pro maloobjemové výrobky, které vyžadují kvalitu blízkou výrobní úrovni. Tento proces vytváří vysoce detailní master modely, které jsou prakticky k nerozeznání od finálního produktu. Díky tomu jsou modely odlévané z polyuretanu ideální pro prezentace investorů, veletrhy a komerční fotografie. Vzhledem k tomu, že jedna silikonová forma může vyrobit přibližně 25 odlitků, vakuové lití také umožňuje společnosti uvést na trh první sérii produktů pro včasné testování na trhu.
Pokud projekt vyžaduje větší množství plastových dílů, existuje několik různých možností:
- Stejnou hlavní formu lze znovu použít k vytvoření dalších silikonových forem.
- K vytvoření vícedutinových forem lze použít více hlavních modelů.
- Výrobci forem mohou místo silikonu pro vulkanizaci při pokojové teplotě (RTV) použít silikon nebo pryž pro vysokoteplotní vulkanizaci (HTV). Díky tomu jsou formy odolnější a prodlužuje se životnost každé formy až na 300-500 odlitků.
S dodací lhůtou pouhých 10 dnů od výroby hlavního modelu po obdržení odlévaného plastového produktu je vakuové lití vhodné nejen pro rychlé prototypování, ale také pro výrobu mostů bez velkých počátečních investic, které přicházejí s průmyslovou kvalitou. výrobní procesy, jako je vstřikování. , tvarování za tepla a rotační lití.
Vzhledem k tomu, že vakuovým litím lze vytvořit extrémně detailní plastové díly s dokonalou povrchovou úpravou za použití různých materiálů s širokou škálou mechanických vlastností, je vhodné pro maloobjemové koncové produkty, jako jsou:
- Zakázková zdravotnická zařízení, jako jsou protetika, ortotika a sluchadla
- Autodíly: palubní desky, knoflíky, měřidla, odznaky, ozdoby na kapotě, čočky osvětlení, sací potrubí
- Spotřební elektronika: skříně, ovladače, panely uživatelského rozhraní, integrace senzorů
- Důležité komponenty a náhradní díly pro roboty a průmyslové stroje
- Spotřební zboží: limitovaná edice slunečních brýlí, pera, pouzdra na telefon
- Umělecká díla, sochy, makety, rekvizity
Konstrukce pro vyrobitelnost pro vakuové lití
Polyuretanové licí materiály jsou schopné poskytovat výkonnostní charakteristiky srovnatelné s termoplasty používanými při vstřikování. Stejně jako jiné výrobní metody však proces vakuového lití vysoce kvalitních dílů, které splňují všechny požadavky na výkon, také vyžaduje, aby konstrukční týmy dodržovaly design pro vyrobitelnost (DFM) osvědčené postupy. Zde jsou některé z nejdůležitějších pokynů, které je třeba mít na paměti:
Tolerance odlévání uretanu
Během procesu vakuového lití při výrobě plastových dílů je určitý stupeň odchylek nevyhnutelný. Typické tolerance pro lité polyuretanové díly jsou typicky přibližně ± 0.015 palce na palec nebo ± 0.003, podle toho, která hodnota je větší. AN-Prototype může případ od případu poskytnout užší tolerance.
Obecně řečeno je typické smrštění +0.15 %. To je způsobeno tepelnou roztažností polyuretanového odlévacího materiálu a odpovídajícím ohřevem pružné silikonové formy.
Kromě toho je důležité poznamenat, že zatímco polyuretanové lité díly mohou být dobře zpracovány (ačkoli další procesy, jako je leštění nebo zakázková úprava mohou rychle zvýšit výrobní náklady), určité konstrukční prvky, jako jsou ostré rohy nebo nápisy, mohou mít mírné zaoblení . Proces chlazení ovlivňuje definici jemnějších detailů. To znamená, že k hlavnímu vzoru lze přidat povrchovou úpravu, která napodobuje povrchovou úpravu SPI nebo texturu. Můžete také natřít polyuretanové odlitky tak, aby odpovídaly barvám Pantone, a určité barvy a pigmenty lze také přidat přímo do odlévacího materiálu.
| Popis | Popis |
|---|---|
| Rozměry vzdálenosti | Typické tolerance jsou +/- 0.010” nebo +/- 0.003” na palec, podle toho, která hodnota je větší. Nepravidelné nebo příliš silné geometrie mohou způsobit odchylky ve smrštění nebo průhyb. |
| Zmírnění zmenšení | V důsledku tepelné roztažnosti kapaliny a odezvy pružné formy bude míra smrštění +0.15 %. |
| Kvalita povrchu | Povrchová úprava je z vnějšku vyhlazena, aby poskytla saténový nebo matný vzhled. Na vnitřních nebo obtížně dosažitelných prvcích se mohou objevit rýhy. |
| Definice funkce | Text a ostré rohy mohou vypadat poněkud zaobleně. |
| Doporučení velikosti | Můžeme poskytnout uretanové odlitky až do délky 1900 mm. |
tloušťka stěny
Plastové díly vyrobené za použití polyuretanového odlitku by měly mít minimální tloušťku stěny 0.040 palce (1 mm), ačkoli některé malé díly mohou mít tloušťku stěny až 0.020 palce (0.5 mm). Větší díly obvykle vyžadují silnější stěny, aby byla zajištěna strukturální integrita součásti.
Polyuretanové odlévání umožňuje, aby díly měly různé tloušťky stěn nebo nepravidelné geometrie, ale takové návrhy dílů by měly být prováděny pouze tehdy, když je to absolutně nezbytné. Udržování konzistentní tloušťky pomáhá minimalizovat možnost nežádoucího smršťování a deformace během procesu vytvrzování.
Podřezávání a tažení
Zatímco podříznutí může komplikovat návrhy vstřikovacích forem, flexibilní povaha silikonových forem používaných při odlévání polyuretanu často umožňuje snadno a bez poškození vyjmout díly.
Totéž platí pro úhly úkosu: jsou nezbytné pro vysunutí obrobku z kovové formy, ale jsou méně důležité pro polyuretanové odlitky. To znamená, že začlenění úhlu úkosu 3-5 stupňů do návrhu součásti může výrazně snížit namáhání formy a prodloužit její životní cyklus.
Žebrová klec
Žebra dodávají stabilitu a pevnost, ale je důležité zajistit, aby byla orientována tak, aby byla maximalizována ohybová tuhost stěny, kterou podpírají. Obecně platí, že výška žebra by neměla být větší než trojnásobek jeho šířky a šířka, kde se žebro setkává se stěnou součásti, by měla být mezi 40-60 % tloušťky stěny. Konečně, aby se maximalizovala pevnost žebra, poloměr zaoblení všech vnitřních rohů by měl být alespoň 25 % tloušťky stěny součásti.
Šéfové
Náboje umožňují bezpečné spojení součástí pomocí šroubů, kolíků a dalších spojovacích prvků. Stejně jako u žeber by měl být poloměr základny asi 25 % tloušťky stěny součásti, což má v tomto případě další výhodu v tom, že pomáhá zabránit spálení spojovacího prvku při instalaci do výstupku.
Pro rohy vnitřních výstupků by měl být použit poloměr zaoblení 0.060 palce (1.5 mm), aby se minimalizovala tloušťka a snížilo se riziko promáčknutí. Zajištění, že výstupek nepřesáhne 60 % jmenovité tloušťky stěny, také pomůže minimalizovat smrštění.
Využijte dnešních výhod polyuretanového lití
Výhody polyuretanového odlévání – krátké dodací lhůty, nízké náklady, flexibilita designu a materiálu a další – se mohou skutečně vyplatit pouze tehdy, budete-li dodržovat osvědčené postupy návrhu a výroby. To znamená věnovat pozornost proměnným, jako jsou vlastnosti polyuretanového odlévacího materiálu, obecné tolerance pryžových dílů a vše mezi tím, co se může rychle zkomplikovat bez pomoci zkušeného výrobního partnera.