Vacuümgieten (polyurethaangieten) is de perfecte oplossing voor snelle prototyping en goedkope productie in kleine volumes van kunststof onderdelen. De mastermal is goedkoop te maken en zo fijn vervaardigd dat de resulterende plastic onderdelen weinig tot geen nabewerking vereisen. Elke mastermal kan ongeveer 25-30 exemplaren produceren, die snel in korte tijd kunnen worden geproduceerd. Voor de productie van kunststofonderdelen in kleine volumes is polyurethaangieten economischer dan spuitgieten. Vacuümgieten staat in contrast met de harde mallen die nodig zijn voor spuitgieten. Terwijl spuitgieten duur en arbeidsintensief gereedschap vereist, maakt polyurethaangieten gebruik van flexibele siliconen master-mallen, waardoor fabrikanten hoogwaardige kunststof onderdelen voor eindgebruik kunnen produceren met kortere doorlooptijden en lagere kosten. Dit is de reden waarom vacuümgieten vaak wordt gebruikt voor brugmallen, productie in kleine volumes, rapid prototyping, het maken van verbindingen en het maken van plastic onderdelen met fijne details.
Opmerking: Vacuümgieten wordt ook wel polyurethaangieten of urethaangieten genoemd. In dit artikel worden deze termen door elkaar gebruikt.
Het proces van polyurethaangieten omvat eerst het maken van een mastermodel – in wezen een replica van het laatste onderdeel (meestal 3D-geprint of CNC-gefreesd). Vacuümgieten is een productieproces dat lijkt op spuitgieten, waarbij polyurethaanhars in een holte tussen twee siliconen malhelften wordt gegoten. In een zeer vakkundige procedure wordt het mastermodel gerepliceerd door er een siliconen mal omheen te gieten. De hoofdvorm wordt doormidden gesneden en nadat de hoofdvorm is verwijderd worden de giet- en ventilatiesystemen toegevoegd. De snelle fabrikant giet vervolgens een hars op basis van polyurethaan in de resulterende holte en hardt deze onder vacuüm uit om het binnendringen van luchtbellen te voorkomen.
Het resultaat: een zeer nauwkeurige reproductie van het originele product.
Het maken van een polyurethaan vacuümgegoten prototype brengt met zich mee 3 belangrijke stappen: het hoofdmodel maken, de mal maken en het onderdeel gieten:
Stap 1. Hoofdmodel of hoofdpatroon
Het masterpatroon is de fysieke entiteit van het CAD-ontwerp. Ze moeten bestand zijn tegen temperaturen tot 40°C. Ze worden meestal vervaardigd met behulp van CNC-bewerking or 3D afdrukken technologieën zoals SLA/SLS. Omdat deze technologieën natuurlijke vloeiende producten met een hoge resolutie creëren.
Stap 2. Maak de mal
Vloeibare siliconen worden gebruikt om gietvormen te maken. Giet deze siliconen in de gietdoos rond het hoofdmodel. Siliconen bevatten alle kenmerken van het mastermodel en harden 16 uur uit in de oven. Wanneer de mal is uitgehard, wordt deze opengesneden en wordt de mastermal verwijderd, waardoor een negatief gevormde holte overblijft die precies hetzelfde is als het origineel.
Stap 3. Kopieer het casten
In de laatste fase van het proces wordt vloeibaar polyurethaan in de siliconen mal gegoten. De mal wordt vervolgens in de kamer geplaatst om luchtbellen in de vloeibare massa te elimineren. Voor ondoorzichtige onderdelen staat de kamer gewoonlijk onder druk. Voor heldere onderdelen wordt de kamer vaak geëvacueerd om luchtbellen te verminderen en de transparantie te verbeteren. De siliconenhelften worden gescheiden en het nieuw gecreëerde gedeelte wordt na uitharding verwijderd. Ga door met dit proces totdat je de gewenste hoeveelheid hebt bereikt. Siliconenmallen kunnen doorgaans ongeveer 25 replica's van het hoofdmodel produceren.
Toepassingen voor vacuümgieten
Vacuümgieten is een ideaal proces voor het vervaardigen van kunststof onderdelen voor producten met een laag volume die een bijna productiekwaliteit vereisen. Dit proces creëert zeer gedetailleerde mastermodellen die vrijwel niet te onderscheiden zijn van het eindproduct. Dit maakt gegoten modellen van polyurethaan ideaal voor pitchpresentaties voor investeerders, beurzen en commerciële fotografie. Omdat één siliconen mal ongeveer 25 gietstukken kan produceren, stelt het vacuümgieten het bedrijf ook in staat een eerste serie producten te lanceren die in een vroeg stadium op de markt kunnen worden getest.
Als een project een groter aantal kunststof onderdelen vereist, zijn er een aantal verschillende opties:
- Dezelfde mastermal kan opnieuw worden gebruikt om extra siliconen mallen te maken.
- Er kunnen meerdere mastermodellen worden gebruikt om mallen met meerdere holtes te maken.
- Vormmakers kunnen siliconen of rubber voor vulkanisatie bij hoge temperatuur (HTV) gebruiken in plaats van siliconen voor vulkanisatie bij kamertemperatuur (RTV). Dit maakt de mallen duurzamer, waardoor de levensduur van elke mal wordt verlengd tot wel 300-500 gietstukken.
Met een doorlooptijd van slechts ongeveer 10 dagen vanaf het maken van het mastermodel tot de ontvangst van het gegoten plastic product, is vacuümgieten niet alleen geschikt voor snelle prototyping, maar ook voor de productie van bruggen zonder de grote investeringen vooraf die gepaard gaan met industriële kwaliteit productieprocessen zoals spuitgieten. , thermovormen en rotatiegieten.
Omdat vacuümgieten uiterst gedetailleerde kunststofonderdelen met een perfecte oppervlakteafwerking kan creëren met behulp van een verscheidenheid aan materialen met een breed scala aan mechanische eigenschappen, is het geschikt voor eindgebruiksproducten in kleine volumes, zoals:
- Op maat gemaakte medische hulpmiddelen zoals protheses, orthesen en gehoorapparaten
- Auto-onderdelen: dashboards, knoppen, meters, insignes, motorkapversieringen, verlichtingslenzen, inlaatspruitstukken
- Consumentenelektronica: behuizingen, controllers, gebruikersinterfacepanelen, sensorintegratie
- Kritieke componenten en reserveonderdelen voor robots en industriële machines
- Consumentenproducten: zonnebrillen in beperkte oplage, pennen, telefoonhoesjes
- Kunstwerken, beelden, schaalmodellen, rekwisieten
Ontwerp voor maakbaarheid voor vacuümgieten
Polyurethaangietmaterialen kunnen prestatiekenmerken leveren die vergelijkbaar zijn met de thermoplastische materialen die bij spuitgieten worden gebruikt. Net als bij andere productiemethoden vereist het proces van het vacuümgieten van onderdelen van hoge kwaliteit die aan alle prestatie-eisen voldoen echter ook dat ontwerpteams het ontwerp volgen voor de maakbaarheid (DFM) beste praktijken. Hier zijn enkele van de belangrijkste richtlijnen waarmee u rekening moet houden:
Toleranties bij het gieten van urethaan
Tijdens het vacuümgietproces voor het vervaardigen van kunststof onderdelen is enige mate van variatie onvermijdelijk. Typische toleranties voor gegoten polyurethaanonderdelen zijn doorgaans ongeveer ± 0.015 inch per inch of ± 0.003, afhankelijk van welke van de twee het grootst is. AN-Prototype kan van geval tot geval strengere toleranties bieden.
Over het algemeen is een krimp van +0.15% typisch. Dit wordt veroorzaakt door de thermische uitzetting van het polyurethaan gietmateriaal en de daarmee gepaard gaande verwarming van de flexibele siliconen mal.
Bovendien is het belangrijk op te merken dat, hoewel polyurethaan gegoten onderdelen goed kunnen worden nabewerkt (hoewel aanvullende processen zoals polijsten of aangepaste afwerking de productiekosten snel kunnen verhogen), bepaalde ontwerpkenmerken, zoals scherpe hoeken of letters, mogelijk een lichte afronding veroorzaken. . Het koelproces beïnvloedt de definitie van fijnere details. Dat wil zeggen dat er een afwerking kan worden toegevoegd die een SPI-afwerking of textuur nabootst aan het hoofdpatroon. U kunt polyurethaangietstukken ook verven in de Pantone-kleuren, en bepaalde kleuren en pigmenten kunnen ook rechtstreeks aan het gietmateriaal worden toegevoegd.
| Beschrijving | Beschrijving |
|---|---|
| Afstand afmetingen | Typische toleranties zijn +/- 0.010” of +/- 0.003” per inch, welke het grootst is. Onregelmatige of te dikke geometrieën kunnen krimpafwijkingen of doorbuiging veroorzaken. |
| Krimpvermindering | Vanwege de thermische uitzetting van de vloeistof en de reactie van de flexibele mal zal er een krimppercentage van +0.15% optreden. |
| Oppervlaktekwaliteit | De oppervlakteafwerking is aan de buitenkant gladgemaakt om een satijnen of mat uiterlijk te verkrijgen. Er kunnen groeilijnen verschijnen op interne of moeilijk bereikbare plaatsen. |
| Functiedefinitie | Tekst en scherpe hoeken kunnen er enigszins afgerond uitzien. |
| Maataanbeveling | Wij kunnen urethaangietstukken leveren tot een lengte van 1900 mm. |
wanddikte
Kunststof onderdelen vervaardigd met behulp van polyurethaangietwerk moeten een minimale wanddikte van 0.040 inch (1 mm) hebben, hoewel sommige kleine onderdelen een wanddikte van slechts 0.020 inch (0.5 mm) kunnen hebben. Voor grotere onderdelen zijn doorgaans dikkere wanden nodig om de structurele integriteit van het onderdeel te garanderen.
Polyurethaangieten maakt het mogelijk dat onderdelen verschillende wanddiktes of onregelmatige geometrieën hebben, maar dergelijke onderdeelontwerpen mogen alleen worden uitgevoerd als dit absoluut noodzakelijk is. Het handhaven van een consistente dikte helpt de mogelijkheid van overmatige krimp en vervorming tijdens het uithardingsproces te minimaliseren.
Onderbieden en opstellen
Hoewel ondersnijdingen spuitgietontwerpen kunnen bemoeilijken, zorgt de flexibele aard van de siliconen mallen die bij polyurethaangieten worden gebruikt ervoor dat onderdelen vaak gemakkelijk en zonder schade kunnen worden verwijderd.
Hetzelfde geldt voor trekhoeken: deze zijn nodig om een werkstuk uit een metalen mal te werpen, maar zijn minder belangrijk voor polyurethaan gegoten onderdelen. Dat gezegd hebbende, kan het opnemen van een trekhoek van 3-5 graden in het onderdeelontwerp de belasting van de mal aanzienlijk verminderen en de levensduur ervan verlengen.
Ribbenkast
Ribben voegen stabiliteit en sterkte toe, maar het is belangrijk om ervoor te zorgen dat ze zo zijn georiënteerd dat de buigstijfheid van de muur die ze ondersteunen wordt gemaximaliseerd. Als algemene vuistregel geldt dat de hoogte van een ribbe niet meer dan drie keer de breedte mag zijn, en dat de breedte waar de ribbe de deelwand raakt tussen 40-60% van de wanddikte moet liggen. Ten slotte moet, om de sterkte van de ribbe te maximaliseren, de afrondingsradius van alle binnenhoeken minimaal 25% van de wanddikte van het onderdeel bedragen.
Bosses
Dankzij de nokken kunnen veilige, op elkaar aansluitende componenten worden aangesloten door middel van schroeven, pennen en andere bevestigingsmiddelen. Net als bij de ribben moet de basisradius ongeveer 25% van de wanddikte van het onderdeel zijn, wat in dit geval het extra voordeel heeft dat het helpt voorkomen dat het bevestigingsmiddel verbrandt wanneer het in de naaf wordt geïnstalleerd.
Voor de binnenhoeken van de naaf moet een afrondingsradius van 0.060 mm (1.5 inch) worden gebruikt om de dikte te minimaliseren en de kans op deuken te verkleinen. Door ervoor te zorgen dat de naaf niet groter is dan 60% van de nominale wanddikte, wordt de krimp ook geminimaliseerd.
Profiteer van de huidige voordelen van polyurethaangieten
De voordelen van polyurethaangieten (korte doorlooptijden, lage kosten, ontwerp- en materiaalflexibiliteit en meer) kunnen alleen echt vruchten afwerpen als u de beste ontwerp- en productiepraktijken volgt. Dit betekent dat u aandacht moet besteden aan variabelen zoals de eigenschappen van polyurethaangietmateriaal, algemene toleranties van rubberen onderdelen en alles daartussenin, dat snel ingewikkeld kan worden zonder de hulp van een ervaren productiepartner.