Colata sotto vuoto (colata di poliuretano) è uno dei processi a basso costo utilizzati per produrre parti in plastica rigida o simile alla gomma. La fusione in uretano è adatta per prototipi e alcune parti finali che non richiedono costosi stampi rigidi; vengono invece utilizzati stampi in silicone per realizzare un numero limitato di copie del modello principale. Il processo di colata del poliuretano prevede la creazione di uno stampo di colata in silicone da un modello principale della parte (lavorato a CNC o stampato in 3D) e quindi il taglio dello stampo a metà per la produzione. La fusione di uretano è compatibile con un'ampia gamma di possibili progettazioni di parti ed è comunemente utilizzata per la prototipazione di parti in plastica, lo stampaggio di ponti e la produzione di parti in plastica con dettagli fini, spessori di parete variabili e geometrie complesse.
Uno dei vantaggi significativi della fusione del poliuretano è il time-to-market più rapido, poiché la maggior parte delle parti in plastica può essere prodotta in meno di due settimane. Inoltre, le parti fuse tendono a restringersi meno delle parti prodotte mediante processi come lo stampaggio a iniezione. Considerando che la fusione del poliuretano è un processo di produzione altamente versatile, la scelta del materiale può coinvolgere diversi fattori. Quando si tratta di colata di poliuretano, i clienti hanno una varietà di opzioni. Oltre a scegliere tra parti rigide o flessibili, possono facilmente aggiungere colore alle fusioni durante o dopo la fabbricazione e persino utilizzare materiali trasparenti per creare parti in plastica personalizzate come alloggiamenti trasparenti e scatole di presentazione. I team di prodotto devono svolgere la dovuta diligenza per garantire che venga selezionato il materiale di fusione sotto vuoto più appropriato per un particolare progetto, il che può influire sulla qualità della parte finale in plastica.
La fusione di poliuretano è compatibile con una varietà di plastiche rigide e flessibili, quindi le parti colate in poliuretano possono essere prodotte in una varietà di colori, strutture e finiture. Tuttavia, con così tante opzioni tra cui scegliere, è importante seguire le migliori pratiche di progettazione per la producibilità (DFM) quando si selezionano i materiali. Peserai una gamma complessa di fattori, tra cui:
1. Proprietà richieste del prodotto finale:
La prima considerazione quando si sceglie un materiale per la fusione del poliuretano riguarda le proprietà desiderate del prodotto finale. Diversi materiali di colata di poliuretano hanno proprietà diverse, come resistenza agli urti, resistenza al calore, stabilità ai raggi UV e durezza. Ad esempio, se stai fabbricando un prodotto che sarà esposto a pressioni estreme, è fondamentale scegliere un materiale di fusione in poliuretano in grado di resistere a tale intervallo di pressioni.
2. Ambiente operativo del prodotto:
I materiali di fusione in poliuretano rispondono in modo diverso ai diversi ambienti. Nella scelta dei materiali poliuretanici colabili è necessario considerare l'ambiente in cui verrà utilizzato il prodotto. Ad esempio, alcuni materiali colabili in poliuretano sono sensibili all'umidità, il che può portare a un calo delle prestazioni del prodotto. Tuttavia, la scelta di un materiale di colata in poliuretano resistente all'umidità è fondamentale se si fabbricano prodotti che sono regolarmente esposti all'umidità.
3. Costo
Il costo dei calcinabili in poliuretano è un altro fattore da considerare. Anche se il prezzo non dovrebbe essere un fattore importante, è comunque molto importante scegliere un materiale di colata in poliuretano economicamente vantaggioso. È possibile utilizzare materiali economici senza compromettere la qualità del prodotto finale.
In definitiva, identificare il materiale più adatto per una specifica applicazione è fondamentale per garantire il successo dell’intero ciclo produttivo. I materiali da colata di poliuretano, tra cui silicone, schiuma e resine da colata di poliuretano, possono generalmente essere classificati in base alla durezza del materiale. Di seguito è riportata una rapida panoramica dei durometri, della durezza Shore e di alcuni dei materiali di colata in poliuretano più comuni.
Una nota sul durometro e sulla scala Shore
Un durometro è una misura standardizzata della durezza di un materiale, vale a dire quanto è resistente alla deformazione localizzata. I durometri per la maggior parte dei materiali fusi sotto vuoto rientrano in una delle tre categorie: Shore 00, Riva A o Shore D, ciascuno dei quali rappresenta una gamma di durezza, dove Shore 00 è la più morbida e Shore D è la più dura. I materiali in uretano variano tipicamente in durometro da 25 Shore 00 (simile a un divano) a 75 Shore D (simile a una palla da bowling).
Materiale in poliuretano rigido
Il poliuretano simile all'ABS è una resina a basso costo e per uso generale, paragonabile in robustezza e resistenza agli urti all'acrilonitrile butadiene stirene (ABS). L'acrilonitrile butadiene stirene è un polimero termoplastico comunemente utilizzato negli esterni delle automobili.
Con una durezza tipica di 80-85 Shore D, le resine simili all'ABS costituiscono involucri e componenti di prodotti eccellenti in grado di resistere a sollecitazioni pesanti (come i controller per console di gioco). Il poliuretano è sensibile ai raggi UV e pertanto richiede stabilizzanti o rivestimenti se utilizzato in applicazioni esterne.
L'uretano acrilico è un altro materiale di colata comune. Dure e trasparenti, queste resine hanno proprietà simili al polimetilmetacrilato (PMMA), una resina acrilica leggera spesso utilizzata come sostituto del vetro. Questi materiali hanno una durezza di circa 87 Shore D, che li rende ideali per parti durevoli e trasparenti come i tubi luminosi.
Le resine più morbide e rigide, come quelle con una durezza del durometro compresa tra 60 e 75 Shore D, possono essere utilizzate anche per realizzare parti resistenti con una certa flessibilità, come pneumatici per auto o elmetti di protezione. Queste resine hanno una bassa viscosità, il che le rende ideali per il riempimento di progetti di stampi complessi.
Poliuretano elastomerico
I poliuretani elastomerici hanno proprietà simili ai materiali flessibili come TPE, TPU e gomma siliconica, che li rendono ideali per prodotti come parti soggette ad usura e imbottiture per paraurti.
Proprio come le resine rigide, i poliuretani elastici offrono molti vantaggi meccanici. I materiali con una durezza pari o inferiore a 50 Shore A forniscono elevata resistenza alla trazione, tenacità e flessibilità, mentre i materiali con una durezza compresa tra 60 e 80 Shore A sono adatti per la produzione di parti e dispositivi resistenti all'usura con una certa flessibilità. Le resine Shore A possono essere utilizzate anche per realizzare stampi per colata in poliuretano che sono più durevoli rispetto alle loro controparti in silicone.
I materiali poliuretanici rigidi elastomerici sono disponibili in un intervallo di durezza compreso tra 90 Shore A e 60 Shore D, che li rende ideali per applicazioni industriali impegnative come stampi per formatura e ingranaggi. In alcuni casi, queste resine sono più durevoli dei modelli in metallo.
Elenco dei materiali di colata sotto vuoto comunemente utilizzati
Materiali | Durezza Shore | Descrizione | Informazioni tecniche. |
Scopo generale | D 76-80 | Un materiale resistente agli urti, simile all'ABS, utilizzato dagli alloggiamenti delle custodie ai modelli concettuali. | TC-878, TC-852 o equivalente |
Trasparente rigido | D 80 | Un poliuretano versatile e trasparente. | Poliottica 1410 o equivalente |
Tipo ABS, FR | D 78-82 | Un resistente materiale ignifugo Shore 80D certificato UL con un grado di infiammabilità di 1/16″ (1.6 mm). | TC-891-FR o equivalente |
Simil polipropilene | D 65-75 | Un uretano flessibile tenace e resistente all'abrasione con duttilità simile al polipropilene. | TC-872, HP-2270D o equivalente |
Simil policarbonato | D 82-86 | Un materiale rigido, ad alto impatto e ad alto HDT, con un'ampia varietà di usi. Simula il policarbonato (non trasparente), Shore 84D. | TC-854 o equivalente |
Simil-nylon riempito di vetro | D 85 | Un uretano rigido, USP Classe VI, ad alte prestazioni con elevata resistenza agli urti e un HDT di 190°F (88°C). | PT8902 o PT8952 (FR) |
Poliuretano gommoso | Un 25-95 | A Shore A elastomero ad elevato allungamento a rottura. | Da F-130 a F-190 o equivalente |
Poliuretano trasparente simile alla gomma | Un 40-95 | Elastomero Shore A incolore con elevato allungamento a rottura. | Da WC-540 a WC-595 o equivalente |
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1. Che cos'è la fusione sottovuoto e perché è importante?
La fusione sotto vuoto è un processo che prevede la creazione di uno stampo da un modello tridimensionale e quindi l'utilizzo di tale stampo per fondere le parti. Questo metodo è importante nella produzione di parti complesse, in particolare per i progettisti meccanici. Rispetto ad altri metodi di prototipazione come la stampa 3D e la lavorazione CNC, la fusione sottovuoto è una scelta eccellente per coloro che richiedono produzioni di alta qualità e in volumi ridotti che richiedono un processo di produzione a basso costo. AN-Prototype offre questo servizio ai progettisti meccanici, creando parti durevoli e dimensionalmente precise.
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