Principios de Diseño Probados para el Éxito en Vaciado de Poliuretano

Como método de producción, el vaciado de poliuretano contrasta radicalmente con el utillaje duro del moldeo por inyección. Mientras que el moldeo por inyección requiere utillaje costoso y laborioso, el vaciado de poliuretano utiliza moldes de silicona flexibles, lo que permite a los fabricantes producir piezas de uso final de alta calidad con plazos de entrega mucho más cortos y a menores costes. Por eso el proceso se usa comúnmente para utillaje puente, series de producción de bajo volumen, prototipado rápido, fabricación de juntas y fabricación de piezas con detalles finos (como letras en relieve).

El proceso de vaciado de poliuretano comienza creando un modelo maestro —esencialmente una réplica (a menudo impresa en 3D) de la pieza final. El modelo se encierra completamente en silicona líquida y se deja curar. El molde se corta en dos mitades y se retira el modelo. A partir de ahí, el proceso puede repetirse usando la resina de vaciado de poliuretano adecuada.

Los materiales de vaciado de poliuretano son capaces de proporcionar características de rendimiento comparables —si no superiores— a los termoplásticos usados en moldeo por inyección. Sin embargo, como con otros métodos de producción, el proceso de vaciar piezas de alta calidad que cumplan todos los requisitos de rendimiento también requiere que los equipos de producto sigan las mejores prácticas de diseño para fabricabilidad (DFM). Aquí tiene algunas de las pautas más importantes que los equipos de producto deben tener en cuenta:

Tolerancias

Cierto grado de variación es inevitable en la fabricación (aunque los equipos deben esforzarse por tener en cuenta el mayor número posible de variables), y las tolerancias son la cantidad aceptable de variación dimensional entre unidades individuales. Las tolerancias típicas de poliuretano vaciado son de ±0,381 mm (±0,015") o ±0,076 mm por pulgada (±0,003" por pulgada), lo que sea mayor. Tolerancias más ajustadas pueden ofrecerse caso por caso.

En general, una tasa de contracción típica del +0,15%. Esto se debe a la expansión térmica del material de vaciado de poliuretano y a cómo el molde de silicona flexible se calienta en respuesta.

Además, es importante señalar que, aunque las piezas de poliuretano vaciado aceptan bien el post-procesado (aunque procesos adicionales como pulido o acabados personalizados pueden encarecer rápidamente la producción), algunas características de diseño como esquinas agudas o letras pueden experimentar un ligero redondeo en el proceso de enfriamiento, afectando la definición de detalles más finos. Dicho esto, es posible añadir un acabado al modelo maestro que imite un acabado SPI o textura. También puede pintar piezas de poliuretano vaciado para igualar colores Pantone, y ciertos colores y pigmentos pueden añadirse directamente a los materiales de vaciado.

Espesor de pared

Las piezas producidas con vaciado de poliuretano deben tener un espesor de pared mínimo de 1 mm (0,040"), aunque paredes tan finas como 0,5 mm (0,020") pueden lograrse para algunos componentes pequeños. Las piezas más grandes generalmente requieren paredes más gruesas para asegurar la integridad estructural de la pieza.

El vaciado de poliuretano permite piezas con espesores de pared variables o geometrías irregulares, pero diseñar piezas así solo debe hacerse cuando sea estrictamente necesario. Mantener un espesor constante ayuda a minimizar el potencial de contracción y deformación inadecuadas durante el proceso de curado.

Rebajes y ángulos de desmoldeo

Mientras que los rebajes pueden complicar rápidamente el diseño de moldeo por inyección, la naturaleza flexible de los moldes de silicona usados en vaciado de poliuretano generalmente permite retirar las piezas fácilmente y sin daños.

Lo mismo ocurre con los ángulos de desmoldeo: son una necesidad para expulsar piezas de moldes metálicos, pero menos esenciales para piezas vaciadas en poliuretano. Dicho esto, incorporar 3-5 grados de desmoldeo en el diseño de la pieza puede reducir significativamente la tensión en el molde y extender su ciclo de vida.

Nervios

Los nervios añaden estabilidad y resistencia, pero es importante asegurar que estén orientados para maximizar la rigidez a la flexión de las paredes que soportan. Como regla general, la altura del nervio no debe superar tres veces su anchura, y la anchura del nervio donde se une a la pared de la pieza debe estar entre el 40-60% del espesor de la pared. Por último, para maximizar la resistencia del nervio, todas las esquinas interiores deben tener un radio de filete de al menos el 25% del espesor de la pared de la pieza.

Bosses (Columnas de fijación)

Los bosses permiten unir piezas de acoplamiento seguro mediante tornillos, pasadores y otros elementos de fijación. Al igual que con los nervios, el radio de la base debe ser aproximadamente el 25% del espesor de la pared de la pieza, lo que tiene la ventaja añadida en este caso de ayudar a prevenir que el elemento de fijación se queme al insertarse en el boss.

Las esquinas interiores de los bosses deben usar un radio de filete de 1,5 mm (0,060") para minimizar el espesor y reducir la probabilidad de que se desarrollen hundimientos. Asegurar que los bosses no superen el 60% del espesor de pared nominal también ayuda a minimizar la contracción.

Aproveche los beneficios del vaciado de poliuretano hoy

Las ventajas del vaciado de poliuretano —plazos cortos, bajo coste y flexibilidad de diseño y materiales, por citar algunas— solo rinden frutos si se adhieren a las mejores prácticas de diseño y fabricación. Esto significa prestar atención a variables como las propiedades de los materiales de vaciado de poliuretano, tolerancias generales para piezas de caucho y todo lo demás —lo que se complica rápidamente sin la asistencia de un socio de fabricación experimentado.

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