Vákuumöntés (poliuretán öntvény) tökéletes megoldás a gyors prototípus-készítéshez és a műanyag alkatrészek alacsony költségű, kis volumenű gyártásához. A mesterforma előállítása olcsó, és olyan finoman kidolgozott, hogy a keletkező műanyag részek alig vagy egyáltalán nem igényelnek utómunkát. Minden mesterforma körülbelül 25-30 példányt tud készíteni, ami rövid időn belül gyorsan elkészíthető. A műanyag alkatrészek kis volumenű gyártásához a poliuretán öntés gazdaságosabb, mint a fröccsöntés. A vákuumöntés ellentétben áll a fröccsöntéshez szükséges kemény formákkal. Míg a fröccsöntéshez drága, munkaigényes szerszámokra van szükség, addig a poliuretán öntéshez rugalmas szilikon mesterformákat használnak, amelyek lehetővé teszik a gyártók számára, hogy rövidebb átfutási idővel és alacsonyabb költségekkel kiváló minőségű végfelhasználású műanyag alkatrészeket állítsanak elő. Ez az oka annak, hogy a vákuumöntést általában hídformákhoz, kis volumenű gyártáshoz, gyors prototípusgyártáshoz, illesztések készítéséhez és finom részletekkel rendelkező műanyag alkatrészek készítéséhez használják.
Jegyzet: A vákuumöntést poliuretán öntvénynek vagy uretánöntésnek is nevezik. Ez a cikk ezeket a kifejezéseket felváltva fogja használni.
A poliuretán öntés folyamata először egy mestermodell létrehozását foglalja magában – lényegében az utolsó rész (általában 3D-s nyomtatással vagy CNC-megmunkálású) másolatát. A vákuumöntés a fröccsöntéshez hasonló gyártási eljárás, amelynek során poliuretán gyantát öntenek a két szilikon formafele közötti üregbe. Egy magasan képzett eljárás során a mestermodellt úgy reprodukálják, hogy szilikon formát öntenek köré. A főformát félbevágják, majd a főforma eltávolítása után hozzáadják a kiöntő- és szellőzőrendszereket. A gyorsgyártó ezután egy poliuretán alapú gyantát önt a kapott üregbe, és vákuum alatt kikeményíti, hogy megakadályozza a légbuborékok behatolását.
Az eredmény: az eredeti termék rendkívül pontos reprodukciója.
A poliuretán vákuumöntvény prototípus készítése magában foglalja 3 fő lépés: a mestermodell elkészítése, a forma elkészítése és az alkatrész öntése:
1. lépés: Fő modell vagy fő minta
A mesterminta a CAD tervezés fizikai entitása. Akár 40°C-os hőmérsékletet is el kell viselniük. Általában felhasználásával készülnek CNC megmunkálás or 3D nyomtatás technológiák, mint például az SLA/SLS. Mivel ezek a technológiák nagy felbontású és természetesen sima termékeket hoznak létre.
2. lépés: Készítse el a formát
A folyékony szilikonból öntőformákat készítenek. Öntse ezt a szilikont a fő modell körüli öntődobozba. A szilikon magába foglalja a mestermodell minden tulajdonságát, és 16 órán keresztül a sütőben kötött. Amikor a forma kikeményedt, felvágják és a mesterformát eltávolítják, így egy negatív alakú üreg marad vissza, amely pontosan megegyezik az eredetivel.
3. lépés Másolat leadása
A folyamat utolsó szakaszában folyékony poliuretánt öntenek a szilikon formába. A formát ezután a kamrába helyezzük, hogy a folyékony masszában ne legyenek légbuborékok. Az átlátszatlan részek esetében a kamra általában nyomás alatt van. Átlátszó részek esetén a kamrát gyakran kiürítik a légbuborékok csökkentése és az átlátszóság javítása érdekében. A szilikon feleket szétválasztják, és az újonnan létrehozott szakaszt kikeményedés után eltávolítják. Folytassa ezt a folyamatot, amíg el nem éri a kívánt mennyiséget. A szilikon formák általában körülbelül 25 másolatot készíthetnek a főmodellből.
Vákuumos öntési alkalmazások
A vákuumöntés ideális eljárás műanyag alkatrészek gyártásához kis mennyiségű termékekhez, amelyek csaknem gyártási minőséget igényelnek. Ez a folyamat rendkívül részletes mestermodelleket hoz létre, amelyek gyakorlatilag megkülönböztethetetlenek a végterméktől. Ez teszi a poliuretán öntvény modelleket ideálissá befektetői prezentációkhoz, kiállításokhoz és kereskedelmi fotózásokhoz. Mivel egy szilikon öntőforma körülbelül 25 öntvény előállítására képes, a vákuumöntés lehetővé teszi a vállalat számára, hogy piacra dobja az első terméksorozatot korai piaci tesztelésre.
Ha egy projekthez nagyobb mennyiségű műanyag alkatrészre van szükség, akkor néhány lehetőség közül választhat:
- Ugyanaz a főforma újra felhasználható további szilikon formák létrehozására.
- Több mestermodellel többüreges formák hozhatók létre.
- A formakészítők magas hőmérsékletű vulkanizációs (HTV) szilikont vagy gumit használhatnak a szobahőmérsékletű vulkanizálás (RTV) szilikon helyett. Ez tartósabbá teszi a formákat, így az egyes formák élettartama akár 300-500 öntvényre is meghosszabbodik.
A mestermodell készítésétől az öntött műanyag termék kézhezvételéig mindössze 10 napos átfutási idővel a vákuumöntés nemcsak gyors prototípus-készítésre, hanem hídgyártásra is alkalmas, az ipari minőséggel járó nagy előzetes beruházás nélkül. gyártási folyamatok, például fröccsöntés. , hőformázás és rotációs öntés.
Mivel a vákuumöntéssel rendkívül részletgazdag, tökéletes felületkezelésű műanyag alkatrészeket lehet létrehozni különféle anyagok felhasználásával, amelyek mechanikai tulajdonságaik széles skáláját mutatják, ezért alkalmas kis mennyiségű végfelhasználói termékekhez, mint például:
- Személyre szabott orvosi eszközök, például protézisek, ortopédiai és hallókészülékek
- Autóalkatrészek: műszerfalak, gombok, mérőeszközök, jelvények, motorháztető díszei, világítási lencsék, szívócsonkok
- Szórakoztató elektronika: házak, vezérlők, felhasználói felület panelek, érzékelő integráció
- Kritikus alkatrészek és alkatrészek robotokhoz és ipari gépekhez
- Fogyasztói termékek: limitált kiadású napszemüvegek, tollak, telefontokok
- Műalkotások, szobrok, makettek, kellékek
Vákuumöntéshez gyártható kivitel
A poliuretán öntvényanyagok a fröccsöntésben használt hőre lágyuló műanyagokéhoz hasonló teljesítményjellemzőket képesek biztosítani. Más gyártási módszerekhez hasonlóan azonban a kiváló minőségű, minden teljesítménykövetelménynek megfelelő alkatrészek vákuumöntésének folyamata is megköveteli a tervezőcsapatoktól, hogy kövessék a tervezést a gyárthatóság érdekében (DFM) legjobb gyakorlatok. Íme néhány a legfontosabb irányelvek közül, amelyeket szem előtt kell tartani:
Uretán öntési tűrések
A műanyag alkatrészek gyártásának vákuumöntési folyamata során bizonyos fokú eltérések elkerülhetetlenek. Az öntött poliuretán alkatrészek tipikus tűrése általában körülbelül ± 0.015 hüvelyk hüvelykenként vagy ± 0.003, attól függően, hogy melyik a nagyobb. Az AN-Prototype eseti alapon szűkebb tűréseket tud biztosítani.
Általánosságban elmondható, hogy +0.15%-os zsugorodás a jellemző. Ezt a poliuretán öntőanyag hőtágulása és a rugalmas szilikon forma megfelelő felmelegedése okozza.
Ezenkívül fontos megjegyezni, hogy bár a poliuretán öntött alkatrészek jól utómunkálhatók (bár az olyan további eljárások, mint a polírozás vagy az egyedi kikészítés gyorsan növelhetik a gyártási költségeket), bizonyos tervezési jellemzők, például éles sarkok vagy betűk előfordulhatnak. . A hűtési folyamat befolyásolja a finomabb részletek meghatározását. Vagyis egy SPI-bevonatot vagy textúrát utánzó felület adható a fő mintához. Poliuretán öntvényeket is festhet a Pantone színeihez illően, illetve bizonyos színek és pigmentek közvetlenül is hozzáadhatók az öntőanyaghoz.
| Leírás | Leírás |
|---|---|
| Távolság Méretek | A tipikus tűrések +/- 0.010” vagy +/- 0.003” hüvelykenként, attól függően, hogy melyik a nagyobb. A szabálytalan vagy túl vastag geometriák zsugorodási eltéréseket vagy elhajlást idézhetnek elő. |
| Shrink Mitigation | A folyadék hőtágulása és a rugalmas forma reakciója miatt a zsugorodás mértéke +0.15%. |
| Felületminőség | A felületet kívülről simították, hogy szatén vagy matt megjelenést biztosítson. Növekedési vonalak jelenhetnek meg a belső vagy nehezen elérhető felületeken. |
| Funkció meghatározása | A szöveg és az éles sarkok kissé lekerekítettnek tűnhetnek. |
| Méret ajánlás | 1900 mm hosszig tudunk uretán öntvény darabokat biztosítani. |
falvastagság
A poliuretán öntéssel gyártott műanyag alkatrészek falvastagságának legalább 0.040 mm-nek kell lennie, bár egyes kis alkatrészek falvastagsága akár 1 mm is lehet. A nagyobb alkatrészek általában vastagabb falakat igényelnek, hogy biztosítsák az alkatrész szerkezeti integritását.
A poliuretán öntvény lehetővé teszi, hogy az alkatrészek különböző falvastagságúak vagy szabálytalan geometriájúak legyenek, de az ilyen alkatrészterveket csak akkor szabad elvégezni, ha feltétlenül szükséges. Az egyenletes vastagság megőrzése segít minimalizálni a túlzott zsugorodás és deformáció lehetőségét a kikeményedési folyamat során.
Alávágás és szövegezés
Míg az alámetszések bonyolíthatják a fröccsöntés kialakítását, a poliuretán öntvényeknél használt szilikon öntőformák rugalmas jellege gyakran lehetővé teszi az alkatrészek könnyű és sérülésmentes eltávolítását.
Ugyanez vonatkozik a huzatszögekre is: ezek szükségesek a munkadarab fémformából történő kilökéséhez, de kevésbé fontosak a poliuretán öntött alkatrészeknél. Ennek ellenére a 3-5 fokos huzatszög beépítése az alkatrésztervezésbe jelentősen csökkentheti a szerszám terhelését és meghosszabbíthatja annak élettartamát.
Bordás ketrec
A bordák stabilitást és szilárdságot adnak, de fontos, hogy úgy tájékozódjanak, hogy maximalizálják az általuk támogatott fal hajlítási merevségét. Általános szabály, hogy a borda magassága nem haladhatja meg a szélességének háromszorosát, és a szélesség, ahol a borda találkozik az alkatrész falával, a falvastagság 40-60%-a legyen. Végül, a borda szilárdságának maximalizálása érdekében, az összes belső sarok rádiuszának legalább az alkatrész falvastagságának 25%-ának kell lennie.
Bosses
A hüvelyek lehetővé teszik a biztonságosan illeszkedő alkatrészek csatlakoztatását csavarok, csapok és egyéb rögzítőelemek segítségével. A bordákhoz hasonlóan az alapsugárnak az alkatrész falvastagságának körülbelül 25%-ának kell lennie, ami ebben az esetben azzal a járulékos előnnyel jár, hogy segít megelőzni a rögzítőelem leégését, amikor a nyúlványba van beszerelve.
A vastagság minimalizálása és a horpadások lehetőségének csökkentése érdekében a belső kiemelkedés sarkainál 0.060 hüvelyk (1.5 mm) rádiuszot kell használni. A zsugorodás minimalizálását is segíti annak biztosítása, hogy a kiemelkedés ne haladja meg a névleges falvastagság 60%-át.
Használja ki a mai poliuretán öntvény előnyeit
A poliuretán öntvény előnyei – rövid átfutási idő, alacsony költségek, tervezési és anyagrugalmasság és még sok más – csak akkor válhatnak igazán kifizetődővé, ha követi a legjobb tervezési és gyártási gyakorlatokat. Ez azt jelenti, hogy figyelmet kell fordítani az olyan változókra, mint a poliuretán öntvényanyagok tulajdonságai, a gumialkatrészek általános tűréshatárai, és minden, ami a kettő között van, ami gyorsan bonyolulttá válhat tapasztalt gyártó partner segítsége nélkül.