Fundição a vácuo (fundição de poliuretano) é a solução perfeita para prototipagem rápida e fabricação de peças plásticas de baixo custo e baixo volume. O molde mestre é barato de fazer e tão bem trabalhado que as peças plásticas resultantes exigem pouca ou nenhuma pós-produção. Cada molde mestre pode produzir cerca de 25 a 30 cópias, que podem ser produzidas rapidamente em pouco tempo. Para a fabricação de peças plásticas em baixo volume, a fundição de poliuretano é mais econômica do que a moldagem por injeção. A fundição a vácuo contrasta com os moldes rígidos necessários para moldagem por injeção. Embora a moldagem por injeção exija ferramentas caras e trabalhosas, a fundição de poliuretano usa moldes mestres de silicone flexíveis, o que permite aos fabricantes produzir peças plásticas de uso final de alta qualidade com prazos de entrega mais curtos e custos mais baixos. É por isso que a fundição a vácuo é comumente usada para moldes de pontes, fabricação de baixo volume, prototipagem rápida, fabricação de juntas e peças plásticas com detalhes finos.
Nota: A fundição a vácuo também é chamada de fundição de poliuretano ou fundição de uretano. Este artigo usará esses termos de forma intercambiável.
O processo de fundição de poliuretano envolve primeiro a criação de um modelo mestre – essencialmente uma réplica da peça final (geralmente impressa em 3D ou usinada em CNC). A fundição a vácuo é um processo de fabricação semelhante à moldagem por injeção, no qual a resina de poliuretano é fundida em uma cavidade entre duas metades do molde de silicone. Em um procedimento altamente qualificado, o modelo mestre é replicado colocando um molde de silicone ao seu redor. O molde principal é cortado ao meio e após a remoção da forma principal são adicionados os sistemas de vazamento e ventilação. O fabricante rápido então despeja uma resina à base de poliuretano na cavidade resultante e a cura sob vácuo para evitar a intrusão de bolhas de ar.
O resultado: uma reprodução altamente precisa do produto original.
Fazer um protótipo de poliuretano fundido a vácuo envolve Etapas principais do 3: criação do modelo mestre, criação do molde e fundição da peça:
Passo 1. Modelo principal ou padrão principal
O padrão mestre é a entidade física do projeto CAD. Eles devem ser capazes de suportar temperaturas de até 40°C. Eles são normalmente fabricados usando usinagem CNC or impressão 3D tecnologias como SLA/SLS. Porque essas tecnologias criam produtos de alta resolução e naturalmente suaves.
Passo 2. Faça o molde
O silicone líquido é usado para fazer moldes de fundição. Despeje este silicone na caixa de fundição ao redor do modelo principal. O silicone encapsula todas as características do modelo master e cura no forno por 16 horas. Quando o molde estiver curado, ele é aberto e o molde mestre é removido, deixando uma cavidade em formato negativo que é exatamente igual ao original.
Etapa 3. Transmitir cópia
Na etapa final do processo, o poliuretano líquido é despejado no molde de silicone. O molde é então colocado na câmara para eliminar bolhas de ar na massa líquida. Para peças opacas, a câmara geralmente é pressurizada. Para peças transparentes, a câmara é frequentemente evacuada para reduzir bolhas de ar e melhorar a transparência. As metades de silicone são separadas e a seção recém-criada é removida após o endurecimento. Continue esse processo até atingir a quantidade desejada. Os moldes de silicone normalmente podem produzir aproximadamente 25 réplicas do modelo mestre.
Aplicações de fundição a vácuo
A fundição a vácuo é um processo ideal para a fabricação de peças plásticas para produtos de baixo volume que exigem qualidade próxima do nível de produção. Este processo cria modelos mestres altamente detalhados que são praticamente indistinguíveis do produto final. Isso torna os modelos fundidos em poliuretano ideais para apresentações para investidores, feiras comerciais e fotografia comercial. Como um molde de silicone pode produzir aproximadamente 25 peças fundidas, a fundição a vácuo também permite que a empresa lance uma primeira série de produtos para testes iniciais de mercado.
Se um projeto exigir uma quantidade maior de peças plásticas, existem algumas opções diferentes:
- O mesmo molde mestre pode ser reutilizado para criar moldes de silicone adicionais.
- Vários modelos mestres podem ser usados para criar moldes com múltiplas cavidades.
- Os fabricantes de moldes podem usar silicone ou borracha de vulcanização em alta temperatura (HTV) em vez de silicone de vulcanização em temperatura ambiente (RTV). Isso torna os moldes mais duráveis, prolongando a vida útil de cada molde para até 300-500 peças fundidas.
Com um prazo de entrega de apenas cerca de 10 dias desde a fabricação do modelo mestre até o recebimento do produto plástico fundido, a fundição a vácuo não é apenas adequada para prototipagem rápida, mas também para produção de pontes sem o grande investimento inicial que vem com a qualidade industrial. processos de fabricação, como moldagem por injeção. , termoformagem e fundição por rotação.
Como a fundição a vácuo pode criar peças plásticas extremamente detalhadas com um acabamento superficial perfeito usando uma variedade de materiais com uma ampla gama de propriedades mecânicas, ela é adequada para produtos de uso final de baixo volume, como:
- Dispositivos médicos personalizados, como próteses, órteses e aparelhos auditivos
- Peças automotivas: painéis, botões, medidores, emblemas, enfeites de capô, lentes de iluminação, coletores de admissão
- Eletrônicos de consumo: gabinetes, controladores, painéis de interface de usuário, integração de sensores
- Componentes críticos e peças de reposição para robôs e máquinas industriais
- Produtos de consumo: óculos de sol de edição limitada, canetas, capas de telefone
- Obras de arte, estátuas, maquetes, adereços
Projeto para capacidade de fabricação para fundição a vácuo
Os materiais de fundição de poliuretano são capazes de fornecer características de desempenho comparáveis aos termoplásticos usados na moldagem por injeção. No entanto, como outros métodos de produção, o processo de fundição a vácuo de peças de alta qualidade que atendem a todos os requisitos de desempenho também exige que as equipes de projeto sigam o projeto para a capacidade de fabricação (DFM) Melhores Práticas. Aqui estão algumas das diretrizes mais importantes a serem lembradas:
Tolerâncias de fundição de uretano
Durante o processo de fundição a vácuo para fabricação de peças plásticas, algum grau de variação é inevitável. As tolerâncias típicas para peças fundidas de poliuretano são normalmente de aproximadamente ± 0.015 polegadas por polegada ou ± 0.003, o que for maior. O AN-Prototype pode fornecer tolerâncias mais rígidas caso a caso.
De modo geral, uma retração de +0.15% é típica. Isto é causado pela expansão térmica do material de fundição de poliuretano e pelo aquecimento correspondente do molde de silicone flexível.
Além disso, é importante observar que, embora as peças fundidas de poliuretano possam ser bem pós-processadas (embora processos adicionais, como polimento ou acabamento personalizado, possam aumentar rapidamente os custos de produção), certos recursos de design, como cantos vivos ou letras, podem apresentar um ligeiro arredondamento. . O processo de resfriamento afeta a definição de detalhes mais sutis. Ou seja, um acabamento que imite um acabamento ou textura SPI pode ser adicionado ao padrão principal. Você também pode pintar peças fundidas de poliuretano para combinar com as cores Pantone, e certas cores e pigmentos também podem ser adicionados diretamente ao material de fundição.
| Descrição | Descrição |
|---|---|
| Dimensões de Distância | As tolerâncias típicas são +/- 0.010” ou +/- 0.003” por polegada, o que for maior. Geometrias irregulares ou excessivamente espessas podem induzir desvios de contração ou deflexão. |
| Mitigação de redução | Devido à expansão térmica do líquido e à resposta do molde flexível, haverá uma taxa de encolhimento de +0.15%. |
| Qualidade da superfície | O acabamento da superfície é suavizado externamente para fornecer uma aparência acetinada ou fosca. Linhas de crescimento podem aparecer em recursos internos ou de difícil acesso. |
| Definição de recurso | O texto e os cantos agudos podem parecer um tanto arredondados. |
| Recomendação de tamanho | Podemos fornecer peças fundidas em uretano de até 1900 mm de comprimento. |
espessura da parede
As peças plásticas fabricadas com fundição de poliuretano devem ter uma espessura de parede mínima de 0.040 pol. (1 mm), embora algumas peças pequenas possam ter espessuras de parede tão finas quanto 0.020 pol. (0.5 mm). Peças maiores geralmente requerem paredes mais espessas para garantir a integridade estrutural da peça.
A fundição de poliuretano permite que as peças tenham diferentes espessuras de parede ou geometrias irregulares, mas esses projetos de peças só devem ser feitos quando for absolutamente necessário. Manter uma espessura consistente ajuda a minimizar a possibilidade de encolhimento e deformação indevidos durante o processo de cura.
Subcotação e desenho
Embora os cortes inferiores possam complicar os projetos de moldagem por injeção, a natureza flexível dos moldes de silicone usados na fundição de poliuretano geralmente permite que as peças sejam removidas facilmente e sem danos.
O mesmo vale para ângulos de saída: eles são necessários para ejetar uma peça de um molde de metal, mas são menos importantes para peças fundidas de poliuretano. Dito isto, incorporar um ângulo de inclinação de 3 a 5 graus no projeto da peça pode reduzir significativamente a tensão no molde e prolongar seu ciclo de vida.
Caixa toráxica
As nervuras acrescentam estabilidade e resistência, mas é importante garantir que estejam orientadas de modo a maximizar a rigidez à flexão da parede que suportam. Como regra geral, a altura de uma nervura não deve ser superior a três vezes a sua largura, e a largura onde a nervura encontra a parede da peça deve estar entre 40-60% da espessura da parede. Finalmente, para maximizar a resistência da nervura, o raio do filete de todos os cantos internos deve ser de pelo menos 25% da espessura da parede da peça.
Bosses
Os ressaltos permitem que componentes correspondentes seguros sejam conectados através do uso de parafusos, pinos e outros fixadores. Tal como acontece com as nervuras, o raio da base deve ser de cerca de 25% da espessura da parede da peça, o que neste caso tem a vantagem adicional de ajudar a evitar que o fixador queime quando instalado no ressalto.
Um raio de filete de 0.060 pol. (1.5 mm) deve ser usado para cantos de ressalto internos para minimizar a espessura e reduzir o potencial de amassados. Garantir que a saliência não exceda 60% da espessura nominal da parede também ajudará a minimizar o encolhimento.
Aproveite as vantagens atuais da fundição de poliuretano
As vantagens da fundição de poliuretano – prazos de entrega curtos, baixos custos, flexibilidade de design e material e muito mais – só podem realmente compensar se você seguir as melhores práticas de projeto e fabricação. Isso significa prestar atenção a variáveis como propriedades do material de fundição de poliuretano, tolerâncias gerais de peças de borracha e tudo mais que pode rapidamente se tornar complicado sem a ajuda de um parceiro de fabricação experiente.
