Consejos de diseño de fundición de poliuretano

Servicio de fundición de poliuretano de 3ERP le permite fabricar pequeños lotes de piezas de plástico a un costo mucho menor que el moldeo por inyección. Estos prototipos de alta calidad tienen un excelente acabado superficial y pueden proporcionar un camino hacia la producción masiva de piezas moldeadas.

Sin embargo, muchos diseñadores de productos no están familiarizados con la fundición de poliuretano, que requiere un conjunto único de consideraciones de diseño, tanto para la elaboración del patrón maestro como para las propias piezas fundidas de plástico. Diseñar piezas de fundición de poliuretano no es lo mismo que diseñar piezas moldeadas por inyección, por lo que los diseñadores deben familiarizarse con el proceso antes de quedarse atrapados en sus diseños CAD.

Este artículo proporciona información sobre cómo diseñar colados de poliuretano . Brinda consejos para el diseño de características, analiza las tolerancias típicas de fundición de poliuretano y señala las diferencias entre el diseño de fundición de poliuretano y el diseño de moldeo por inyección.

¿Qué es la fundición de poliuretano?

También conocida como fundición al vacío, la fundición de poliuretano es un prototipo y fabricación de bajo volumen técnica adecuada para crear lotes de hasta 25 unidades. Es lo mismo que la fundición de uretano, un término alternativo para el proceso.

El proceso de fundición de poliuretano consta de tres pasos principales:hacer el maestro, hacer el molde de silicona y hacer las piezas fundidas.

1. Maestro :mediante un proceso como el mecanizado CNC o la impresión 3D SLA, el diseñador crea un patrón maestro positivo de las piezas. Alternativamente, se puede usar como patrón una pieza preexistente, hecha de prácticamente cualquier material sólido que pueda soportar temperaturas de 40 °C (para la etapa de curado de la silicona).
2. Moho :Una caja de fundición está llena hasta la mitad con silicona líquida con el patrón en el centro. La silicona se cura a fuego lento en un horno durante 16 horas hasta que se solidifica, formando la primera mitad del molde. Luego, el resto de la caja de fundición se llena con silicona líquida, que se cura para hacer la segunda mitad del molde. Se quitan las mitades del molde y se reserva el patrón para uso futuro.
3. Reparto :Los moldes de silicona flexibles se rellenan con una resina de colada de poliuretano, que se solidifica dentro del molde y adopta una forma sólida idéntica a la original. El molde de silicona se puede usar unas 25 veces antes de que sea necesario reemplazarlo.

La fundición de poliuretano es una técnica de fabricación valiosa porque los moldes de silicona son increíblemente económicos. hacer en comparación con las herramientas de metal. Solo duran unas 25 coladas , pero esto suele ser suficiente para la creación de prototipos de pequeñas piezas de plástico.

Aunque la fundición de resinas de poliuretano no da lugar a piezas funcionales sólidas, sí tiene puntos fuertes únicos, como producir un acabado superficial excelente, permitir una gama de colores y transparencias y ser muy económico en volúmenes bajos.

Hacer el patrón maestro

Lo primero que debe considerar un diseñador de productos durante el diseño de fundición de poliuretano es el patrón maestro. Las técnicas comunes utilizadas para hacer patrones de fundición incluyen la impresión 3D (SLA, PolyJet, etc.) y el mecanizado CNC. También se pueden usar técnicas tradicionales de creación de patrones como la escultura manual, aunque esto tiene un costo mayor.

Al utilizar un proceso de fabricación digital como la impresión 3D o el mecanizado CNC, los diseñadores deben considerar de manera efectiva las limitaciones de diseño de dos procesos separados a la vez:el proceso de creación de patrones y la fundición, aunque este artículo se centrará principalmente en los consejos de diseño que conducen a una fundición efectiva (en lugar de una impresión 3D efectiva o un mecanizado CNC).

Las ventajas de la impresión 3D de patrones maestros de poliuretano son:

• Mayor nivel de libertad geométrica
• Más rápido de fabricar que el mecanizado CNC

Las ventajas de los patrones maestros de mecanizado CNC son:

• Tolerancias más estrictas que la impresión 3D
• Requiere menos acabado de superficie
• Mayor vida útil que los patrones impresos en 3D

Tolerancias y dimensiones

Al diseñar piezas de fundición de poliuretano, los diseñadores deben tener en cuenta las tolerancias estándar y las dimensiones mínimas/máximas, que no son las mismas que las del moldeo por inyección.

Sin embargo, cuando se utiliza fundición de poliuretano como prototipo técnica para futuras piezas moldeadas por inyección, podría tener sentido crear un diseño que también se pueda moldear por inyección (incorporando ángulos de inclinación, etc.).

• Tolerancia :3ERP puede fabricar piezas de poliuretano con una precisión de ± 0,3 % , con un límite inferior de ± 0,3 mm en dimensiones inferiores a 100 mm.
• Contracción :Las piezas gruesas son más susceptibles a la contracción, lo que ocurre debido a los cambios de temperatura durante el proceso de moldeado. Los diseñadores deben planificar una tasa de pérdida de alrededor de +0,15 %. .
• Tamaño de la pieza :Las piezas de fundición de poliuretano pueden tener unas dimensiones de hasta 1900 x 900 x 750 mm y un volumen máximo de 10 litros.

Espesor de pared

El espesor de pared mínimo de colada de poliuretano es 0,75 mm — adecuado para el correcto llenado del molde, aunque 1,5+ mm conducirá a los mejores resultados. Si se requieren paredes de menos de 0,75 mm, contáctenos para analizar su diseño.

Al igual que con el moldeo por inyección, el espesor de pared constante conduce a mejores resultados, ya que disminuye los cambios de deformación inducidos por la temperatura. Sin embargo, el grosor de pared variado es menos dañino que con el moldeo por inyección.

Borrador

Una de las ventajas de la fundición de poliuretano es la flexibilidad de sus moldes de silicona. Debido a que los moldes son flexibles, las piezas de poliuretano terminadas se pueden quitar fácilmente del molde sin pasadores eyectores. Esto también significa que el tiro (lados cónicos que permiten una fácil expulsión) no es necesario como sucede con el moldeo por inyección.

Dicho esto, un pequeño ángulo de inclinación de hasta 5° puede prolongar ligeramente la vida útil del molde de silicona, por lo que el tiro puede resultar ventajoso cuando se realizan series de producción de volumen medio en piezas que no requieren lados perfectamente rectos. Esto también hace que el diseño de fundición de poliuretano sea más adaptable al moldeo por inyección (para ampliar la producción).

Radios

Al diseñar piezas de poliuretano, se deben evitar las esquinas internas afiladas para maximizar la resistencia y la estabilidad de la pieza. Recomendamos agregar filetes a las esquinas interiores con un radio de 3 mm .

Tenga en cuenta que el uso de mecanizado CNC para hacer el patrón maestro es ideal para agregar filetes a piezas de fundición de poliuretano, porque las herramientas de corte CNC tener una forma cilíndrica y crear esquinas internas redondeadas naturales al cortar un bolsillo.

Costillas

Para añadir rigidez a las piezas de fundición de poliuretano sin aumentar el grosor de la pared, los diseñadores pueden incorporar nervaduras, que aumentan el momento de inercia. Por lo general, es mejor usar varias nervaduras cortas que una sola nervadura alta, y es importante orientar las nervaduras correctamente en relación con el lugar donde la pieza podría doblarse.

Las nervaduras deben tener radios de esquina grandes y un grosor inferior al 60 % del espesor de la pared para evitar encogimientos y hundimientos. La altura de cada costilla debe ser inferior a 3x su espesor para evitar roturas.

Jefes

Las piezas de poliuretano fundido pueden tener protuberancias:pequeñas protuberancias que acomodan sujetadores o insertos roscados. Estos salientes pueden estar soportados por cartelas o nervaduras de conexión.

Para evitar marcas de hundimiento, el grosor de la pared de un saliente debe ser inferior al 60 % del espesor de pared de la pieza (como con las nervaduras). El radio base del saliente debe ser de al menos 25 % del espesor de pared de la pieza.

Roscas y agujeros

El colado de poliuretano se puede acomodar a través de orificios y roscas, y estos se logran mejor con el uso de insertos en lugar de agregarlos al patrón maestro. Sin embargo, estas características complejas pueden aumentar el costo del proyecto y pueden no ser necesarias para los prototipos.

Para agujeros pasantes, varillas Se puede colocar en el molde de silicona. Para roscas, lo mejor es incorporar insertos roscados metálicos. a través de moldeo por inserción.

Articulaciones

La fundición de poliuretano se puede utilizar para fabricar piezas de varios componentes con juntas machihembradas. Una pequeña brecha de revelación debe incorporarse en la unión entre componentes.

Características de la superficie

Las características de la superficie, como texto y logotipos, se pueden incorporar en las piezas de fundición de poliuretano. En general, estas características, especialmente en forma empotrada (grabada), son mucho más fáciles de agregar utilizando patrones maestros mecanizados por CNC que con los impresos en 3D.

Para obtener los mejores resultados, las letras y los números deben estar espaciados al menos 1,3 mm aparte.