Coulée sous vide (coulée de polyuréthane) est la solution idéale pour le prototypage rapide et la fabrication à faible coût et en faible volume de pièces en plastique. Le moule principal est peu coûteux à fabriquer et si finement conçu que les pièces en plastique obtenues nécessitent peu ou pas de post-production. Chaque moule principal peut produire environ 25 à 30 copies, qui peuvent être produites rapidement en peu de temps. Pour la fabrication de pièces en plastique en faible volume, le moulage de polyuréthane est plus économique que le moulage par injection. Le moulage sous vide contraste avec les moules durs requis pour le moulage par injection. Alors que le moulage par injection nécessite un outillage coûteux et laborieux, le moulage du polyuréthane utilise des moules principaux en silicone flexible, ce qui permet aux fabricants de produire des pièces en plastique finales de haute qualité avec des délais de livraison plus courts et des coûts inférieurs. C'est pourquoi la coulée sous vide est couramment utilisée pour les moules de ponts, la fabrication de petits volumes, le prototypage rapide, la réalisation de joints et la fabrication de pièces en plastique avec des détails fins.
Remarque : La coulée sous vide est également appelée coulée de polyuréthane ou coulée d'uréthane. Cet article utilisera ces termes de manière interchangeable.
Le processus de moulage de polyuréthane implique d’abord la création d’un modèle principal – essentiellement une réplique de la pièce finale (généralement imprimée en 3D ou usinée CNC). Le moulage sous vide est un processus de fabrication similaire au moulage par injection dans lequel de la résine polyuréthane est coulée dans une cavité entre deux moitiés de moule en silicone. Selon une procédure hautement qualifiée, le modèle principal est reproduit en coulant un moule en silicone autour de lui. Le moule principal est coupé en deux et une fois le coffrage principal retiré, les systèmes de coulée et de ventilation sont ensuite ajoutés. Le fabricant rapide verse ensuite une résine à base de polyuréthane dans la cavité obtenue et la durcit sous vide pour empêcher l'intrusion de bulles d'air.
Le résultat: une reproduction très fidèle du produit original.
Réaliser un prototype coulé sous vide en polyuréthane implique Étapes clés de 3: création du maître modèle, création du moule et moulage de la pièce :
Étape 1. Modèle principal ou motif principal
Le modèle principal est l'entité physique de la conception CAO. Ils doivent pouvoir résister à des températures allant jusqu'à 40°C. Ils sont généralement fabriqués à partir de Usinage CNC or Impression 3D technologies telles que SLA/SLS. Parce que ces technologies créent des produits haute résolution et naturellement lisses.
Étape 2. Fabriquer le moule
Le silicone liquide est utilisé pour fabriquer des moules de coulée. Versez ce silicone dans la boîte de coulée autour du modèle principal. Le silicone encapsule toutes les caractéristiques du maître modèle et durcit au four pendant 16 heures. Une fois le moule durci, il est ouvert et le moule principal est retiré, laissant une cavité de forme négative exactement la même que l'original.
Étape 3. Copie cast
Dans la dernière étape du processus, du polyuréthane liquide est versé dans le moule en silicone. Le moule est ensuite placé dans la chambre pour éliminer les bulles d'air présentes dans la masse liquide. Pour les pièces opaques, la chambre est généralement sous pression. Pour les pièces transparentes, la chambre est souvent évacuée pour réduire les bulles d'air et améliorer la transparence. Les moitiés de silicone sont séparées et la section nouvellement créée est retirée après durcissement. Continuez ce processus jusqu'à ce que vous atteigniez le montant souhaité. Les moules en silicone peuvent généralement produire environ 25 répliques du maître-modèle.
Applications de coulée sous vide
La coulée sous vide est un procédé idéal pour fabriquer des pièces en plastique pour des produits à faible volume qui nécessitent une qualité proche de celle de la production. Ce processus crée des modèles maîtres très détaillés qui sont pratiquement impossibles à distinguer du produit final. Cela rend les modèles moulés en polyuréthane idéaux pour les présentations d'investisseurs, les salons professionnels et la photographie commerciale. Puisqu'un moule en silicone peut produire environ 25 pièces moulées, le moulage sous vide permet également à l'entreprise de lancer une première série de produits pour des tests préliminaires sur le marché.
Si un projet nécessite une plus grande quantité de pièces en plastique, il existe plusieurs options :
- Le même moule principal peut être réutilisé pour créer des moules en silicone supplémentaires.
- Plusieurs modèles maîtres peuvent être utilisés pour créer des moules multi-empreintes.
- Les fabricants de moules peuvent utiliser du silicone ou du caoutchouc de vulcanisation à haute température (HTV) au lieu du silicone de vulcanisation à température ambiante (RTV). Cela rend les moules plus durables, prolongeant la durée de vie de chaque moule jusqu'à 300 à 500 pièces moulées.
Avec un délai d'exécution d'environ 10 jours seulement entre la fabrication du modèle principal et la réception du produit en plastique coulé, la coulée sous vide convient non seulement au prototypage rapide, mais également à la production de ponts sans l'investissement initial important que nécessite une production de qualité industrielle. procédés de fabrication tels que le moulage par injection. , thermoformage et coulée par rotation.
Étant donné que la coulée sous vide peut créer des pièces en plastique extrêmement détaillées avec une finition de surface parfaite en utilisant une variété de matériaux présentant une large gamme de propriétés mécaniques, elle convient aux produits finaux à faible volume tels que :
- Dispositifs médicaux personnalisés tels que prothèses, orthèses et appareils auditifs
- Pièces automobiles : tableaux de bord, boutons, jauges, insignes, ornements de capot, lentilles d'éclairage, collecteurs d'admission
- Electronique grand public : boîtiers, contrôleurs, panneaux d'interface utilisateur, intégration de capteurs
- Composants critiques et pièces de rechange pour robots et machines industrielles
- Produits de consommation : lunettes de soleil, stylos, étuis de téléphone en édition limitée
- Oeuvres d'art, statues, maquettes, accessoires
Conception pour la fabricabilité pour la coulée sous vide
Les matériaux de moulage en polyuréthane sont capables de fournir des caractéristiques de performances comparables à celles des thermoplastiques utilisés dans le moulage par injection. Cependant, comme d'autres méthodes de production, le processus de coulée sous vide de pièces de haute qualité qui répondent à toutes les exigences de performance nécessite également que les équipes de conception suivent la conception en vue de la fabricabilité (DFM) les meilleures pratiques. Voici quelques-unes des directives les plus importantes à garder à l’esprit :
Tolérances de moulage de l'uréthane
Au cours du processus de coulée sous vide de fabrication de pièces en plastique, un certain degré de variation est inévitable. Les tolérances typiques pour les pièces moulées en polyuréthane sont généralement d'environ ± 0.015 pouces par pouce ou ± 0.003, selon la valeur la plus élevée. AN-Prototype peut fournir des tolérances plus strictes au cas par cas.
D'une manière générale, un retrait de +0.15 % est typique. Ceci est dû à la dilatation thermique du matériau de coulée en polyuréthane et au chauffage correspondant du moule en silicone flexible.
De plus, il est important de noter que même si les pièces moulées en polyuréthane peuvent être bien post-traitées (bien que des processus supplémentaires comme le polissage ou la finition personnalisée puissent rapidement augmenter les coûts de production), certaines caractéristiques de conception, telles que les coins pointus ou le lettrage, peuvent être légèrement arrondies. . Le processus de refroidissement affecte la définition des détails les plus fins. Autrement dit, une finition qui imite une finition ou une texture SPI peut être ajoutée au motif principal. Vous pouvez également peindre des pièces moulées en polyuréthane pour correspondre aux couleurs Pantone, et certaines couleurs et pigments peuvent également être ajoutés directement au matériau de pièce moulée.
| Description | Description |
|---|---|
| Cotes d'écartement | Les tolérances typiques sont de +/- 0.010" ou +/- 0.003" par pouce, selon la valeur la plus élevée. Des géométries irrégulières ou trop épaisses peuvent induire des écarts de retrait ou une déviation. |
| Atténuation du rétrécissement | En raison de la dilatation thermique du liquide et de la réponse du moule flexible, il y aura un taux de retrait de +0.15 %. |
| Qualité de surface | La finition de surface est lissée à l'extérieur pour donner un aspect satiné ou mat. Des lignes de croissance peuvent apparaître sur des éléments internes ou difficiles d'accès. |
| Définition de la caractéristique | Le texte et les angles vifs peuvent paraître quelque peu arrondis. |
| Recommandation de taille | Nous pouvons fournir des pièces moulées en uréthane jusqu'à 1900 mm de longueur. |
Epaisseur de paroi
Les pièces en plastique fabriquées à partir de moulage de polyuréthane doivent avoir une épaisseur de paroi minimale de 0.040 po (1 mm), bien que certaines petites pièces puissent avoir des épaisseurs de paroi aussi fines que 0.020 po (0.5 mm). Les pièces plus grandes nécessitent généralement des parois plus épaisses pour garantir l’intégrité structurelle de la pièce.
Le moulage en polyuréthane permet aux pièces d'avoir des épaisseurs de paroi différentes ou des géométries irrégulières, mais de telles conceptions de pièces ne doivent être réalisées qu'en cas d'absolue nécessité. Le maintien d'une épaisseur constante permet de minimiser la possibilité de retrait et de déformation excessifs pendant le processus de durcissement.
Contre-cotation et rédaction
Bien que les contre-dépouilles puissent compliquer les conceptions de moulage par injection, la nature flexible des moules en silicone utilisés dans le moulage du polyuréthane permet souvent de retirer les pièces facilement et sans dommage.
Il en va de même pour les angles de dépouille : ils sont nécessaires pour éjecter une pièce d'un moule métallique, mais sont moins importants pour les pièces moulées en polyuréthane. Cela dit, l'intégration d'un angle de dépouille de 3 à 5 degrés dans la conception de la pièce peut réduire considérablement la contrainte exercée sur le moule et prolonger son cycle de vie.
Cage thoracique
Les nervures ajoutent de la stabilité et de la résistance, mais il est important de s'assurer qu'elles sont orientées de manière à maximiser la rigidité en flexion du mur qu'elles supportent. En règle générale, la hauteur d'une nervure ne doit pas être supérieure à trois fois sa largeur, et la largeur à l'endroit où la nervure rencontre la paroi partielle doit être comprise entre 40 et 60 % de l'épaisseur de la paroi. Enfin, pour maximiser la résistance de la nervure, le rayon de congé de tous les coins intérieurs doit être d'au moins 25 % de l'épaisseur de la paroi de la pièce.
Patrons
Les bossages permettent de connecter des composants d'accouplement sécurisés grâce à l'utilisation de vis, de broches et d'autres attaches. Comme pour les nervures, le rayon de base doit être d'environ 25 % de l'épaisseur de la paroi de la pièce, ce qui dans ce cas présente l'avantage supplémentaire d'éviter que la fixation ne brûle lorsqu'elle est installée dans le bossage.
Un rayon de congé de 0.060 po (1.5 mm) doit être utilisé pour les coins intérieurs des bossages afin de minimiser l'épaisseur et de réduire le risque de bosses. S'assurer que le bossage ne dépasse pas 60 % de l'épaisseur nominale de la paroi contribuera également à minimiser le retrait.
Profitez des avantages actuels du moulage de polyuréthane
Les avantages du moulage en polyuréthane (délais de livraison courts, faibles coûts, flexibilité de la conception et des matériaux, etc.) ne peuvent être réellement rentables que si vous suivez les meilleures pratiques de conception et de fabrication. Cela signifie prêter attention à des variables telles que les propriétés des matériaux de moulage en polyuréthane, les tolérances générales des pièces en caoutchouc et tout ce qui peut rapidement devenir compliqué sans l'aide d'un partenaire de fabrication expérimenté.