Fundición al vacío (fundición de poliuretano) es la solución perfecta para la creación rápida de prototipos y la fabricación de piezas de plástico de bajo coste y bajo volumen. El molde maestro es barato de fabricar y está tan finamente elaborado que las piezas de plástico resultantes requieren poca o ninguna posproducción. Cada molde maestro puede producir entre 25 y 30 copias, que se pueden producir rápidamente en poco tiempo. Para la fabricación de piezas de plástico de bajo volumen, la fundición de poliuretano es más económica que el moldeo por inyección. La fundición al vacío contrasta con los moldes duros necesarios para el moldeo por inyección. Mientras que el moldeo por inyección requiere herramientas costosas y laboriosas, la fundición de poliuretano utiliza moldes maestros de silicona flexible, lo que permite a los fabricantes producir piezas de plástico de uso final de alta calidad con plazos de entrega más cortos y costos más bajos. Esta es la razón por la que la fundición al vacío se usa comúnmente para moldes puente, fabricación de bajo volumen, creación rápida de prototipos, unión y piezas de plástico con detalles finos.
Nota: La fundición al vacío también se llama fundición de poliuretano o fundición de uretano. Este artículo utilizará estos términos indistintamente.
El proceso de fundición de poliuretano implica primero la creación de un modelo maestro, esencialmente una réplica de la pieza final (generalmente impresa en 3D o mecanizada por CNC). La fundición al vacío es un proceso de fabricación similar al moldeo por inyección en el que se cuela resina de poliuretano en una cavidad entre dos mitades de molde de silicona. En un procedimiento altamente especializado, el modelo maestro se replica vertiendo un molde de silicona a su alrededor. El molde principal se corta por la mitad y, una vez retirado el molde principal, se añaden los sistemas de vertido y ventilación. Luego, el fabricante rápido vierte una resina a base de poliuretano en la cavidad resultante y la cura al vacío para evitar la intrusión de burbujas de aire.
El resultado: una reproducción muy precisa del producto original.
Hacer un prototipo de fundición al vacío de poliuretano implica Pasos clave de 3: creación del modelo maestro, creación del molde y fundición de la pieza:
Paso 1. Modelo principal o patrón principal
El patrón maestro es la entidad física del diseño CAD. Deben poder soportar temperaturas de hasta 40°C. Generalmente se fabrican utilizando Mecanizado CNC or impresión 3D tecnologías como SLA/SLS. Porque estas tecnologías crean productos de alta resolución y naturalmente fluidos.
Paso 2. Haz el molde
La silicona líquida se utiliza para fabricar moldes de fundición. Vierta esta silicona en la caja de fundición alrededor del modelo principal. La silicona encapsula todas las características del modelo maestro y cura en el horno durante 16 horas. Cuando el molde se ha curado, se abre y se retira el molde maestro, dejando una cavidad con forma negativa que es exactamente igual a la original.
Paso 3. Copia transmitida
En la etapa final del proceso, se vierte poliuretano líquido en el molde de silicona. Luego se coloca el molde en la cámara para eliminar las burbujas de aire en la masa líquida. Para piezas opacas, la cámara suele estar presurizada. Para piezas transparentes, la cámara suele ser evacuada para reducir las burbujas de aire y mejorar la transparencia. Las mitades de silicona se separan y la sección recién creada se retira después del endurecimiento. Continúe este proceso hasta alcanzar la cantidad deseada. Los moldes de silicona normalmente pueden producir aproximadamente 25 réplicas del modelo maestro.
Aplicaciones de fundición al vacío
La fundición al vacío es un proceso ideal para fabricar piezas de plástico para productos de bajo volumen que requieren una calidad cercana al grado de producción. Este proceso crea modelos maestros muy detallados que son prácticamente indistinguibles del producto final. Esto hace que los modelos de fundición de poliuretano sean ideales para presentaciones de inversionistas, ferias comerciales y fotografías comerciales. Dado que un molde de silicona puede producir aproximadamente 25 piezas fundidas, la fundición al vacío también permite a la empresa lanzar una primera serie de productos para realizar pruebas tempranas en el mercado.
Si un proyecto requiere una mayor cantidad de piezas de plástico, existen diferentes opciones:
- El mismo molde maestro se puede reutilizar para crear moldes de silicona adicionales.
- Se pueden utilizar varios modelos maestros para crear moldes de múltiples cavidades.
- Los fabricantes de moldes pueden utilizar silicona o caucho de vulcanización a alta temperatura (HTV) en lugar de silicona de vulcanización a temperatura ambiente (RTV). Esto hace que los moldes sean más duraderos, extendiendo la vida útil de cada molde hasta 300-500 piezas fundidas.
Con un plazo de entrega de sólo 10 días desde la fabricación del modelo maestro hasta la recepción del producto de plástico fundido, la fundición al vacío no sólo es adecuada para la creación rápida de prototipos sino también para la producción de puentes sin la gran inversión inicial que conlleva la calidad industrial. Procesos de fabricación como el moldeo por inyección. , termoformado y colada por rotación.
Debido a que la fundición al vacío puede crear piezas de plástico extremadamente detalladas con un acabado superficial perfecto utilizando una variedad de materiales con una amplia gama de propiedades mecánicas, es adecuada para productos de uso final de bajo volumen, como:
- Dispositivos médicos personalizados, como prótesis, aparatos ortopédicos y audífonos.
- Autopartes: tableros de instrumentos, perillas, medidores, insignias, adornos de capó, lentes de iluminación, colectores de admisión
- Electrónica de consumo: cajas, controladores, paneles de interfaz de usuario, integración de sensores
- Componentes críticos y repuestos para robots y maquinaria industrial.
- Productos de consumo: gafas de sol de edición limitada, bolígrafos y fundas para teléfonos.
- Obras de arte, estatuas, modelos a escala, accesorios.
Diseño para capacidad de fabricación para fundición al vacío.
Los materiales de fundición de poliuretano son capaces de ofrecer características de rendimiento comparables a las de los termoplásticos utilizados en el moldeo por inyección. Sin embargo, al igual que otros métodos de producción, el proceso de fundición al vacío de piezas de alta calidad que cumplan con todos los requisitos de rendimiento también requiere que los equipos de diseño sigan el diseño para la capacidad de fabricación (DFM) mejores prácticas. Estas son algunas de las pautas más importantes a tener en cuenta:
Tolerancias de fundición de uretano
Durante el proceso de fundición al vacío para la fabricación de piezas de plástico, es inevitable cierto grado de variación. Las tolerancias típicas para piezas fundidas de poliuretano suelen ser de aproximadamente ± 0.015 pulgadas por pulgada o ± 0.003, lo que sea mayor. AN-Prototype puede proporcionar tolerancias más estrictas caso por caso.
En general, lo típico es una contracción del +0.15%. Esto se debe a la expansión térmica del material de fundición de poliuretano y al correspondiente calentamiento del molde de silicona flexible.
Además, es importante tener en cuenta que, si bien las piezas fundidas de poliuretano se pueden posprocesar bien (aunque procesos adicionales como el pulido o el acabado personalizado pueden aumentar rápidamente los costos de producción), ciertas características de diseño, como esquinas afiladas o letras, pueden presentar un ligero redondeo. . El proceso de enfriamiento afecta la definición de detalles más finos. Es decir, se puede agregar al patrón principal un acabado que imite un acabado o textura SPI. También puede pintar piezas fundidas de poliuretano para que coincidan con los colores Pantone, y también se pueden agregar ciertos colores y pigmentos directamente al material de fundición.
| Descripción | Descripción |
|---|---|
| Dimensiones de distancia | Las tolerancias típicas son +/- 0.010” o +/- 0.003” por pulgada, lo que sea mayor. Las geometrías irregulares o demasiado gruesas pueden provocar desviaciones de contracción o deflexión. |
| Mitigación de contracción | Debido a la expansión térmica del líquido y a la respuesta del molde flexible, habrá una tasa de contracción de +0.15%. |
| Calidad de la superficie | El acabado de la superficie se alisa externamente para brindar una apariencia satinada o mate. Las líneas de crecimiento pueden aparecer en elementos internos o de difícil acceso. |
| Definición de característica | El texto y las esquinas afiladas pueden parecer algo redondeados. |
| Recomendación de tamaño | Podemos proporcionar piezas fundidas de uretano de hasta 1900 mm de longitud. |
espesor de pared
Las piezas de plástico fabricadas con fundición de poliuretano deben tener un espesor de pared mínimo de 0.040 pulgadas (1 mm), aunque algunas piezas pequeñas pueden tener espesores de pared de hasta 0.020 pulgadas (0.5 mm). Las piezas más grandes suelen requerir paredes más gruesas para garantizar la integridad estructural de la pieza.
La fundición de poliuretano permite que las piezas tengan diferentes espesores de pared o geometrías irregulares, pero dichos diseños de piezas sólo deben realizarse cuando sea absolutamente necesario. Mantener un espesor constante ayuda a minimizar la posibilidad de contracción y deformación indebidas durante el proceso de curado.
Subcotización y redacción
Si bien los recortes pueden complicar los diseños de moldeo por inyección, la naturaleza flexible de los moldes de silicona utilizados en la fundición de poliuretano a menudo permite que las piezas se retiren fácilmente y sin dañarlas.
Lo mismo ocurre con los ángulos de salida: son necesarios para expulsar una pieza de un molde de metal, pero son menos importantes para piezas fundidas de poliuretano. Dicho esto, incorporar un ángulo de inclinación de 3 a 5 grados en el diseño de la pieza puede reducir significativamente la tensión en el molde y extender su ciclo de vida.
Caja torácica
Las nervaduras añaden estabilidad y resistencia, pero es importante asegurarse de que estén orientadas para maximizar la rigidez a la flexión de la pared que sostienen. Como regla general, la altura de una nervadura no debe ser más de tres veces su ancho, y el ancho donde la nervadura se une a la pared parcial debe estar entre el 40 y el 60 % del espesor de la pared. Finalmente, para maximizar la resistencia de la nervadura, el radio de filete de todas las esquinas interiores debe ser al menos el 25 % del espesor de la pared de la pieza.
Bolsas
Los salientes permiten conectar componentes acoplados de forma segura mediante el uso de tornillos, pasadores y otros sujetadores. Al igual que con las nervaduras, el radio de la base debe ser aproximadamente el 25 % del espesor de la pared de la pieza, lo que en este caso tiene el beneficio adicional de ayudar a evitar que el sujetador se queme cuando se instala en la protuberancia.
Se debe utilizar un radio de filete de 0.060 pulg. (1.5 mm) para las esquinas interiores del saliente para minimizar el espesor y reducir la posibilidad de abolladuras. Asegurarse de que la protuberancia no exceda el 60% del espesor nominal de la pared también ayudará a minimizar la contracción.
Aproveche las ventajas actuales de la fundición de poliuretano
Las ventajas de la fundición de poliuretano (plazos de entrega cortos, bajos costos, flexibilidad de diseño y materiales, y más) solo pueden realmente dar sus frutos si se siguen las mejores prácticas de diseño y fabricación. Esto significa prestar atención a variables como las propiedades del material de fundición de poliuretano, las tolerancias generales de las piezas de caucho y todo lo demás que puede complicarse rápidamente sin la ayuda de un socio de fabricación experimentado.