La fusione sottovuoto è il processo utilizzato per produrre componenti in plastica di alta qualità, paragonabili a quelli ottenuti con lo stampaggio a iniezione. La tecnologia di fusione sottovuoto è stata sviluppata in oltre mezzo secolo ed è una tecnologia di lavorazione con un elevato rapporto costo-efficacia, caratterizzata da costi e tempi di produzione molto bassi, ideale per la realizzazione di piccoli lotti di componenti. An-Prototype vanta oltre 15 anni di esperienza nel processo di fusione sottovuoto. Questo articolo si propone di illustrare la storia dello sviluppo di questa tecnologia, i suoi vantaggi e svantaggi, il processo di lavorazione, le tipologie di componenti e altre informazioni utili, al fine di fornire consigli pratici per la scelta del servizio di fusione sottovuoto più adatto alle vostre esigenze.
La fusione sotto vuoto si riferisce al processo di utilizzo di una resina poliuretanica bicomponente nel processo di produzione per produrre prototipi di plastica di alta qualità. A volte è chiamato stampo in silicone o stampo morbido. La differenza tra la fusione sotto vuoto e lo stampo a iniezione è che la fusione sotto vuoto utilizza uno stampo in silicone morbido e lo stampo a iniezione è realizzato in acciaio o alluminio e altri materiali. Poiché il processo viene eseguito sotto vuoto, vengono prodotti pezzi fusi di alta qualità senza bolle, con una struttura superficiale leggera, meno difetti e costi di costruzione e tempi inferiori.
Può essere lavorato e consegnato in pochi giorni e, nella maggior parte dei casi, decine di pezzi possono essere consegnati in poche settimane. Pertanto, è ampiamente utilizzato nella produzione industriale, in particolare per l'elaborazione di test funzionali e alcuni prototipi che richiedono piccoli lotti e non hanno requisiti speciali per i materiali del prodotto.
Storia della fusione sottovuoto?
Già nel 1943 erano state sviluppate le prime resine siliconiche. Tuttavia, fu solo negli anni '1960 che la tecnologia di fusione sottovuoto venne sviluppata e presentata al mondo dall'Università Tecnica di Dresda e dall'Università Tecnica di Cottbus, nella Repubblica Democratica Tedesca. Poiché all'epoca gli europei non avevano appreso sistematicamente questa tecnologia di processo, la vendettero al Giappone negli anni '1970, principalmente per l'industria automobilistica. Nel giro di pochi anni, l'Europa reintrodusse la tecnologia e iniziò a prestarle attenzione, e ora quasi tutte le grandi aziende produttrici la utilizzano nei reparti di ricerca e sviluppo, perché questa tecnologia può ridurre i costi di produzione e aumentare l'efficienza produttiva.
La fusione sotto vuoto è stata ampiamente utilizzata per molto tempo e alcuni stampi flessibili, come la gomma naturale e altri materiali, sono stati utilizzati per molti anni dagli scultori per realizzare stampi in rilievo o per sculture. La plastica formata sotto vuoto è stata originariamente sviluppata da tecniche di fusione e stampaggio sotto vuoto negli anni '1940 e '1950, e sono state sviluppate materie plastiche come il polietilene tereftalato (PET), che ora è uno dei prodotti di imballaggio più comunemente utilizzati e il materiale per le bottiglie d'acqua in plastica. Negli anni '1980 furono sviluppate e utilizzate plastiche termoindurenti per la fusione sotto vuoto. Fino ad ora, queste plastiche imitano perfettamente l’aspetto e le proprietà dei materiali utilizzati nella produzione di massa, portando a una svolta nella replicazione sotto vuoto utilizzando stampi in silicone.
Come funziona la fusione sotto vuoto?
Prima di tutto, la fusione sotto vuoto avrà tre fasi di lavorazione, che sono: innanzitutto determinare lo stampo principale, lo stampo di fusione e la produzione in volume.
Passaggio 1: determinare innanzitutto lo stampo principale.
Come con la maggior parte dei processi di produzione moderni, il primo passo è creare un modello 3D della forma richiesta durante la lavorazione della parte e, poiché il modello principale viene utilizzato per fondere la parte, il modello principale deve avere le dimensioni e l'aspetto perfetti, che possono essere realizzato mediante lavorazione CNC o mediante lavorazione di stampa 3D. Lo stampo principale viene quindi levigato, verniciato e trattato con primer per ottenere la struttura e la qualità della superficie desiderate. Poiché qualsiasi difetto nello stampo principale influenzerà l'aspetto della parte finale fusa sotto vuoto, quando i requisiti estetici delle parti sono elevati, lo stampo principale deve essere perfetto.
Passaggio 2: stampo per colata.
Solitamente i modelli master sono realizzati in plastica o metallo e l'unico requisito è che possano resistere a temperature di 40°C e polimerizzare a lungo. Il modello principale viene posizionato e fissato in posizione in una scatola di legno di dimensioni personalizzate, attorno al quale viene versato silicone liquido e cotto per 8-16 ore per la polimerizzazione. Dopo che il silicone si è asciugato e solidificato, la scatola e il montante possono essere rimossi. Infine, tagliare con cura lo stampo con un coltello per rivelare la cavità negativa dell'assemblaggio. Qualsiasi errore di solito provoca danni allo stampo e, con un'attenta selezione e utilizzo degli agenti distaccanti, è possibile evitare appiccicosità e imperfezioni superficiali.
Passaggio 3: produzione in volume
La resina e il pigmento da colata sotto vuoto vengono miscelati e versati nello stampo in silicone, dove vengono completamente miscelati e degasati sotto vuoto per 50-60 secondi durante il processo di colata automatica. Successivamente, eliminando le sacche d'aria all'interno dell'utensile, la tecnologia del vuoto consente alla gravità di svolgere tutto il lavoro di riempimento dello stampo. Le parti vengono quindi trasferite al forno per la polimerizzazione. Il tempo di polimerizzazione dipende anche dalle dimensioni della parte. Quando si indurisce, la fusione può essere rimossa dallo stampo. Una volta completata la fusione, il canale di colata e le colonne montanti possono essere rimossi e il processo finale consiste nel rifinire i bordi della materia prima e applicare ulteriore levigatura e lucidatura con carta vetrata a grana 1000. La prima parte lavorata dopo il completamento deve essere controllata per verificarne la qualità. Se il primo pezzo è qualificato, la produzione può continuare. Questo processo può essere ripetuto in media dalle 20 alle 30 volte. Se si superano questi tempi, lo stampo si deformerà gradualmente e influenzerà la precisione dimensionale.
Considerazioni sulla personalizzazione Colata sotto vuoto?
Quando si sceglie la fusione sotto vuoto, è necessario considerare i seguenti principi:
La differenza tra fusione sottovuoto e stampaggio a iniezione:
Se hai bisogno di un modo veloce, semplice ed economico per produrre parti in plastica di alta qualità, la fusione sotto vuoto è una scelta eccellente. A differenza dello stampaggio a iniezione, la fusione sotto vuoto non richiede DFM, risparmiando così tempo di progetto. Quando si sceglie un processo di produzione, è importante considerare i requisiti di resa, i requisiti di tolleranza, i requisiti di finitura superficiale e i tempi di consegna. La fusione sotto vuoto è una scelta eccellente per la produzione in volumi ridotti, con tolleranze strette e una finitura superficiale liscia. Lo stampaggio a iniezione è più adatto alla produzione di massa, le tolleranze sono ampie e non è adatto alla produzione di parti con maggiore precisione.
Precisione e raccomandazioni di lavorazione: si consiglia che lo spessore delle pareti dei pezzi lavorati sia compreso tra 1.5 mm e 4 mm. Utilizzare un raggio maggiore di 3 mm. Evitare l'uso di pareti a 90 gradi per aumentare la resistenza della parte. La profondità migliore per l'intaglio è 0.25 mm. Le tolleranze del tipo di iniezione sotto vuoto devono essere lavorate secondo lo standard internazionale ISO 2368M.
AN-Prototype utilizza le seguenti tolleranze standard: +/-0.30 mm +0.05 mm (per 30 mm)
Dimensioni (mm) | 0-30 | 30-60 | 60-90 | 90-120 | 120-150 |
Tolleranza (mm) | + / - 0.3 | + / - 0.35 | + / - 0.4 | + / - 0.45 | + / - 0.5 |
Vantaggi della colata sotto vuoto
1. Basso costo: rispetto alla lavorazione CNC e alla stampa 3D, il costo di produzione iniziale della fusione sottovuoto è molto più basso.
2. Risparmia sulla produzione: la formatura sotto vuoto non richiede molto tempo, migliorando notevolmente l'efficienza produttiva, adatta per la produzione in piccoli volumi.
3. Dettagli raffinati: lavorazione squisita, alta riducibilità, basso tasso di scarto. Se lo stampo principale viene stampato in 3D, è possibile produrre dettagli complessi durante la stampa e questi dettagli possono essere replicati nella fusione finale.
4. Precisione dimensionale: le parti prodotte mediante fusione sotto vuoto si adatteranno perfettamente insieme senza fasi di post-elaborazione come molatura o foratura.
5. Eccellente finitura superficiale: il colore e la finitura superficiale possono essere facilmente aggiunti, rendendo il processo ideale per i settori esteticamente attenti.
7. Tempi di consegna più brevi: la realizzazione di stampi in silicone (che richiede alcuni giorni) è molto più rapida rispetto alla realizzazione di stampi in acciaio o stampi in alluminio (che richiedono settimane).
8. Flessibilità dei materiali. Le resine da colata sotto vuoto sono disponibili in una varietà di colori per soddisfare le esigenze di diverse applicazioni.
Svantaggio della colata sottovuoto
Limiti di produzione: la fusione sotto vuoto è intrinsecamente adatta per la produzione a basso volume, solitamente nell'intervallo da 1 a 30 parti. Il processo non è adatto per applicazioni ad alta temperatura. Allo stesso tempo, lo stampo principale produrrà fenomeni di restringimento e bordi arrotondati. Poiché il numero supera questo limite, è necessario realizzare più modelli master.
Dipendenza dallo stampo principale: il processo di colata sottovuoto presta grande attenzione ai dettagli. Se all'inizio è presente un difetto nello stampo principale, ciò influenzerà tutte le parti che verranno lavorate successivamente.
Vantaggi del servizio di fusione sotto vuoto del prototipo AN
AN-Prototype può risparmiare sui costi di produzione della fusione sotto vuoto nei seguenti modi:
Materiali Necessari: Sul mercato sono disponibili centinaia di polimeri fusi che replicano qualsiasi durezza e struttura superficiale immaginabile. È possibile realizzare anche parti completamente opache, traslucide o completamente trasparenti.
Progettazione : Una progettazione efficace dello stampo può ottimizzare la complessità delle sollecitazioni interne e ridurre gli sprechi, oltre a sfruttare le economie di scala.
Esperienza : Scegliere il produttore giusto con cui collaborare può far risparmiare tempo e costi. An-prototype vanta oltre 15 anni di esperienza nel processo di fusione sottovuoto e può soddisfare le vostre esigenze e superare le vostre aspettative in termini di lavorazione e produzione.
FAQ
Dove può essere utilizzato il vostro tipo di colata sotto vuoto?
Settore medico : la fusione sottovuoto è ampiamente utilizzata nell'industria medica per la produzione di componenti medicali complessi.
Industria automobilistica : i prototipi e i componenti per autoveicoli sono realizzati principalmente mediante fusione sottovuoto, poiché questo processo consente di produrre pezzi di altissima precisione. Ad esempio, i seguenti componenti possono beneficiare dell'eccellente precisione e ripetibilità della fusione sottovuoto del silicone: coperture per auto, collettori di aspirazione, rivestimenti interni e pannelli della carrozzeria, tra gli altri.
Industria alimentare : questo processo è comunemente utilizzato per la produzione di componenti complessi nell'industria alimentare. Può essere impiegato per realizzare scatole per imballaggi alimentari (cucchiai monouso) e altri componenti di forma complessa.
Componenti aerospaziali : questo processo può essere utilizzato per la produzione di componenti aerospaziali di precisione. Grazie alla sua eccellente precisione, ripetibilità e capacità di creare dettagli complessi, la fusione sottovuoto può produrre i seguenti componenti: condotti dell'aria, sistemi di alimentazione e altro ancora.
Beni di consumo : la fusione sottovuoto consente di realizzare beni di consumo complessi come giocattoli e attrezzature sportive, sistemi di test, sensori, tessuti, prodotti per la stampa, illuminazione e mobili.
Quanti giorni ci vorranno per terminare la lavorazione?
Il prototipo AN verrà prodotto in base alla complessità dei tuoi disegni e le parti prototipo di cui hai bisogno verranno prodotte in soli 3 giorni. Tipo di iniezione sotto vuoto adatto a quale materiale?
Quali materiali vengono utilizzati nella fusione sotto vuoto?
I materiali utilizzati nella fusione sottovuoto includono termoplastici, gomma e resine, ognuno dei quali possiede proprietà specifiche.
Simile a PA : robusto e resistente. È leggero.
Simile all'ABS : buona resistenza agli urti e caratteristiche fisiche equilibrate.
PC : Buona trasparenza, buona resistenza ai raggi UV.
PP : Elevata resistenza agli urti, buona flessibilità.
PMMA : Buona trasparenza, buona resistenza ai raggi UV.
Gomma morbida : flessibile, con un buon effetto di assorbimento degli urti.
Avete una varietà di finiture per lo stampaggio ad iniezione sotto vuoto?
Le parti prodotte mediante fusione sotto vuoto possono essere colorate direttamente in base al materiale desiderato oppure viene applicata una seconda vernice. Si possono utilizzare diversi tipi di vernice, da quella opaca a quella semilucida. Naturalmente la superficie può anche essere strutturata o lucidata.
