Vakuumgießen (Polyurethanguss) ist eines der kostengünstigen Verfahren zur Herstellung starrer oder gummiartiger Kunststoffteile. Urethanguss eignet sich für Prototypen und bestimmte Endverbrauchsteile, für die keine teuren Hartformen erforderlich sind. Stattdessen werden Silikonformen verwendet, um eine begrenzte Anzahl von Kopien des Meistermodells anzufertigen. Der Prozess des Polyurethangießens umfasst die Erstellung einer Silikongussform aus einem Urmodell des Teils (CNC-gefräst oder 3D-gedruckt) und das anschließende Schneiden der Form in zwei Hälften für die Produktion. Urethanguss ist mit einer Vielzahl möglicher Teiledesigns kompatibel und wird häufig für die Prototypenerstellung von Kunststoffteilen, den Brückenguss und die Herstellung von Kunststoffteilen mit feinen Details, unterschiedlichen Wandstärken und komplexen Geometrien verwendet.
Einer der wesentlichen Vorteile des Polyurethangusses ist die schnellere Markteinführung, da die meisten Kunststoffteile in weniger als zwei Wochen hergestellt werden können. Darüber hinaus neigen Gussteile dazu, weniger zu schrumpfen als Teile, die durch Verfahren wie Spritzguss hergestellt werden. Da es sich bei Polyurethanguss um ein äußerst vielseitiges Herstellungsverfahren handelt, können bei der Materialauswahl verschiedene Faktoren eine Rolle spielen. Beim Polyurethan-Guss haben Kunden vielfältige Möglichkeiten. Sie haben nicht nur die Wahl zwischen starren oder flexiblen Teilen, sondern können ihren Gussteilen auch während oder nach der Fertigung ganz einfach Farbe hinzufügen und sogar transparente Materialien verwenden, um maßgeschneiderte Kunststoffteile wie durchsichtige Gehäuse und Präsentationsboxen herzustellen. Produktteams müssen ihre Sorgfaltspflicht erfüllen, um sicherzustellen, dass für ein bestimmtes Projekt das am besten geeignete Vakuumgussmaterial ausgewählt wird, was sich auf die Qualität des endgültigen Kunststoffteils auswirken kann.
Polyurethan-Guss ist mit einer Vielzahl von starren und flexiblen Kunststoffen kompatibel, sodass Polyurethan-Gussteile in einer Vielzahl von Farben, Texturen und Oberflächen hergestellt werden können. Bei der großen Auswahl an Optionen ist es jedoch wichtig, bei der Auswahl der Materialien die Best Practices des Design for Manufacturability (DFM) zu befolgen. Sie werden eine Reihe komplexer Faktoren abwägen, darunter:
1. Erforderliche Eigenschaften des Endprodukts:
Die erste Überlegung bei der Auswahl eines Materials für den Polyurethanguss sind die gewünschten Eigenschaften des Endprodukts. Verschiedene Polyurethan-Gussmaterialien weisen unterschiedliche Eigenschaften auf, wie z. B. Schlagfestigkeit, Hitzebeständigkeit, UV-Stabilität und Härte. Wenn Sie beispielsweise ein Produkt herstellen, das extremem Druck ausgesetzt ist, ist es wichtig, ein Polyurethan-Gussmaterial zu wählen, das diesem Druckbereich standhält.
2. Betriebsumgebung des Produkts:
Polyurethan-Gussmaterialien reagieren unterschiedlich auf unterschiedliche Umgebungen. Bei der Auswahl von gießbaren Polyurethanmaterialien muss die Umgebung berücksichtigt werden, in der das Produkt verwendet wird. Einige Polyurethan-Gussmassen sind beispielsweise anfällig für Feuchtigkeit, was zu einer Verschlechterung der Produktleistung führen kann. Dennoch ist die Wahl eines feuchtigkeitsbeständigen Polyurethan-Gussmaterials von entscheidender Bedeutung, wenn Sie Produkte herstellen, die regelmäßig Feuchtigkeit ausgesetzt sind.
3. Kosten
Die Kosten für Polyurethan-Gussteile sind ein weiterer zu berücksichtigender Faktor. Auch wenn der Preis kein wesentlicher Faktor sein sollte, ist es dennoch sehr wichtig, ein kostengünstiges Polyurethan-Gussmaterial zu wählen. Es ist möglich, kostengünstige Materialien zu verwenden, ohne die Qualität des Endprodukts zu beeinträchtigen.
Letztendlich ist die Identifizierung des am besten geeigneten Materials für eine bestimmte Anwendung entscheidend für den Erfolg im gesamten Produktionszyklus. Polyurethan-Gussmaterialien, darunter Silikon-, Schaum- und Polyurethan-Gießharze, können im Allgemeinen nach der Härte des Materials klassifiziert werden. Nachfolgend finden Sie einen kurzen Überblick über Durometer, Shore-Härte und einige der gängigsten Polyurethan-Gussmaterialien.
Eine Anmerkung zum Durometer und zur Shore-Skala
Ein Durometer ist ein standardisiertes Maß für die Härte eines Materials, also wie widerstandsfähig es gegenüber örtlicher Verformung ist. Die Härtewerte für die meisten vakuumgegossenen Materialien fallen in eine von drei Kategorien: Shore 00, Ufer A oder Shore D stehen jeweils für einen Härtebereich, wobei Shore 00 am weichsten und Shore D am härtesten ist. Die Härte von Urethanmaterialien liegt typischerweise zwischen 25 Shore 00 (ähnlich einem Sofa) und 75 Shore D (ähnlich einer Bowlingkugel).
Starres Polyurethan-Material
ABS-ähnliches Polyurethan ist ein kostengünstiges Allzweckharz, das in Festigkeit und Schlagfestigkeit mit Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) vergleichbar ist. Acrylnitril-Butadien-Styrol ist ein thermoplastisches Polymer, das häufig im Außenbereich von Automobilen verwendet wird.
Mit einer typischen Härte von 80–85 Shore D eignen sich ABS-ähnliche Harze hervorragend als Produktgehäuse und Komponenten, die starker Beanspruchung standhalten (z. B. Controller für Spielekonsolen). Polyurethan ist anfällig für UV-Strahlung und erfordert daher bei Außenanwendungen Stabilisatoren oder Beschichtungen.
Acrylurethan ist ein weiteres gängiges Material für Gipsverbände. Diese harten und transparenten Harze haben ähnliche Eigenschaften wie Polymethylmethacrylat (PMMA), ein leichtes Acrylharz, das häufig als Glasersatz verwendet wird. Diese Materialien haben eine Härte von etwa 87 Shore D und eignen sich daher ideal für langlebige, transparente Teile wie Lichtröhren.
Weichere, steifere Harze, beispielsweise solche mit einer Durometer-Härte zwischen 60 und 75 Shore D, können auch zur Herstellung stabiler Teile mit einer gewissen Flexibilität verwendet werden, beispielsweise Autoreifen oder Schutzhelme. Diese Harze haben eine niedrige Viskosität und eignen sich daher ideal zum Füllen komplexer Formenkonstruktionen.
Elastomeres Polyurethan
Elastomere Polyurethane haben ähnliche Eigenschaften wie flexible Materialien wie TPE, TPU und Silikonkautschuk und eignen sich daher ideal für Produkte wie Verschleißteile und Stoßfängerpolster.
Ebenso wie starre Harze bieten elastische Polyurethane viele mechanische Vorteile. Materialien mit einer Härte von 50 Shore A und darunter bieten eine hohe Zugfestigkeit, Zähigkeit und Flexibilität, während Materialien mit einer Härte von 60 bis 80 Shore A gut für die Herstellung verschleißfester Teile und Vorrichtungen mit etwas Flexibilität geeignet sind. Shore-A-Harze können auch zur Herstellung von Polyurethan-Gießformen verwendet werden, die langlebiger sind als ihre Silikon-Gegenstücke.
Starre Elastomer-Polyurethan-Materialien sind in einem Härtebereich von 90 Shore A bis 60 Shore D erhältlich und eignen sich daher ideal für anspruchsvolle Industrieanwendungen wie die Herstellung von Formen und Zahnrädern. In einigen Fällen sind diese Harze haltbarer als Metallmodelle.
Liste der am häufigsten verwendeten Vakuumgussmaterialien
Werkstoff | Uferhärte | Beschreibung | Technische Information. |
Allgemeiner Zweck | 76-80 | Ein schlagfestes, ABS-ähnliches Material, das von Gehäusegehäusen bis hin zu Konzeptmodellen verwendet wird. | TC-878, TC-852 oder gleichwertig |
Starr, klar | D 80 | Ein vielseitiges, klares Polyurethan. | Poly-Optic 1410 oder gleichwertig |
ABS-ähnlich, FR | 78-82 | Ein robustes, flammhemmendes Shore 80D-Material, das UL-gelistet ist und eine Entflammbarkeitsklasse von 1/16″ (1.6 mm) aufweist. | TC-891-FR oder gleichwertig |
Polypropylenähnlich | 65-75 | Ein zähes und abriebfestes flexibles Urethan mit polypropylenähnlicher Duktilität. | TC-872, HP-2270D oder gleichwertig |
Polycarbonat-ähnlich | 82-86 | Ein steifes, schlagfestes Material mit hohem HDT und vielfältigen Einsatzmöglichkeiten. Simuliert Polycarbonat (nicht durchsichtig), Shore 84D. | TC-854 oder gleichwertig |
Glasgefülltes Nylon-ähnliches Material | D 85 | Ein steifes Hochleistungsurethan der USP-Klasse VI mit hoher Schlagfestigkeit und einem HDT von 190 °F (88 °C). | PT8902 oder PT8952 (FR) |
Gummiartiges Polyurethan | Ein 25-95 | Ein Shore-A-Elastomer mit hoher Bruchdehnung. | F-130 bis F-190 oder gleichwertig |
Klares, gummiartiges Polyurethan | Ein 40-95 | Ein farbloses Shore-A-Elastomer mit hoher Bruchdehnung. | WC-540 bis WC-595 oder gleichwertig |
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1. Was ist Vakuumgießen und warum ist es wichtig?
Beim Vakuumgießen handelt es sich um einen Prozess, bei dem aus einem dreidimensionalen Modell eine Form erstellt und diese dann zum Gießen von Teilen verwendet wird. Diese Methode ist bei der Herstellung komplexer Teile wichtig, insbesondere für Maschinenkonstrukteure. Im Vergleich zu anderen Prototyping-Methoden wie 3D-Druck und CNC-Bearbeitung ist Vakuumguss eine ausgezeichnete Wahl für diejenigen, die qualitativ hochwertige Produktionen in kleinen Stückzahlen benötigen, die einen kostengünstigen Herstellungsprozess erfordern. AN-Prototype bietet diesen Service für mechanische Konstrukteure an und erstellt Teile, die langlebig und maßhaltig sind.
2. AN-Prototype bietet außergewöhnliche Qualität und Fachwissen
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3. Kostengünstiger Service
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