Cinco consejos de diseño para la fundición de uretano

La fundición de uretano es un proceso de fabricación tradicional versátil que utiliza un patrón maestro impreso en 3D y un molde de silicona para crear piezas de plástico de uso final. Durante el proceso de fundición de uretano, el patrón maestro se coloca dentro de una caja sellada, se cubre con silicona líquida y luego se cura. Una vez que la silicona ha fraguado, un fabricante la corta por la mitad para liberar el patrón maestro; en este punto, el molde de uretano fundido está listo para usar.

Para crear piezas de uretano fundidas personalizadas, los ingenieros vierten resina de fundición de uretano, generalmente un material de poliuretano que puede imitar las propiedades físicas del plástico utilizado en el moldeo por inyección, en el molde y lo curan en un horno. La parte final generalmente requiere poco o ningún procesamiento posterior.

Menos costoso y requiere menos tiempo que las herramientas duras, la fundición de uretano es ideal para la creación rápida de prototipos y series de producción de bajo a mediano volumen de construcciones complejas. Para aprovechar al máximo este proceso de fabricación, los equipos de productos deben diseñar para la fabricación y optimizar el diseño del molde desde el principio para agilizar el proceso de producción y mantener los costos bajos. Aquí hay cinco consejos de diseño esenciales para crear piezas de uretano fundido personalizadas limpias y funcionales:

5 importantes consejos de diseño para la fundición de uretano

1. Proporciona un grosor de pared uniforme

Muchos ingenieros prefieren la fundición de uretano al moldeo por inyección porque el primer proceso permite una mayor variación en el grosor de las paredes, pero aún así es importante asegurarse de que un diseño de molde de uretano dado tenga paredes uniformes. Las paredes uniformes reducen el riesgo de deformación durante el curado, garantizan que el molde se llene por completo y con precisión, y mitigan otros problemas de diseño.

Se recomienda un grosor de pared mínimo de 0,040” (1 mm), pero hay casos en los que las paredes pueden ser tan delgadas como 0,020” (0,5 mm) en piezas pequeñas. Para piezas más grandes, el grosor de la pared siempre debe aumentar en proporción al tamaño de la pieza para garantizar que las paredes puedan proporcionar un soporte adecuado.

2. Cuenta de contracción

Cuando dos paredes con diferentes espesores se cruzan en un diseño de molde de uretano, puede ocurrir una contracción. Dado que las paredes más gruesas se solidifican más lentamente que las paredes más delgadas, el área a la que están unidas en la pared nominal se encogerá a medida que se encoja la proyección (una nervadura o una protuberancia). Esto provoca un área hundida en la pared nominal. Para minimizar la contracción y evitar áreas hundidas, los ingenieros deben asegurarse de que el grosor de las nervaduras se encuentre entre el 50 % y el 60 % de las paredes a las que están unidas.

Aun así, a veces las piezas fundidas con uretano se encogen por razones distintas a un defecto de diseño del molde de uretano. Las dimensiones finales de una pieza fundida de uretano dependen de la precisión del patrón maestro y el molde, la geometría de la pieza y los materiales de fundición de uretano. Se considera aceptable una tasa de contracción del 0,15 %, pero los ingenieros deben revisar el diseño de su molde de uretano si la tasa de contracción supera este umbral.

3. Emplear costillas

Agregar nervaduras a un diseño de molde de uretano puede aumentar la resistencia y rigidez de la pieza final sin agregar grosor. Para usar las costillas correctamente, los ingenieros deben cumplir con las siguientes pautas:

Altura

Las nervaduras más largas proporcionan un mayor refuerzo, pero la fundición de una nervadura larga puede dificultar el moldeado de la pieza. Por esta razón, una costilla no debe superar una altura que sea tres veces su grosor. Para evitar por completo el problema de la altura, los ingenieros pueden usar varias nervaduras cortas en lugar de una nervadura larga para aumentar la rigidez de la pieza.

Ancho

El ancho de la nervadura en la intersección de la pieza debe ser del 40% al 60% del espesor de la pieza. Si se incluye un radio de filete en el diseño, debe ser al menos el 25% del espesor de la pieza. Estos parámetros ayudan a que la costilla sea lo más fuerte posible.

Ángulo de inclinación

Los ingenieros deben redactar una costilla diseñada para reducir la posibilidad de hundimiento. Los ángulos de inclinación de cada lado deben estar entre 0,25 y 0,5 grados y el ángulo de inclinación de cada lado debe ser igual. Para superficies texturizadas, agregue un ángulo adicional de 1,0 grado por cada 0,025 (0,001 pulgadas) de profundidad de textura.

Espaciado

Los ingenieros deben colocar nervaduras consecutivas separadas al menos dos veces el grosor entre sí para distribuir uniformemente el peso de la pieza en todas las nervaduras.

Orientación

La orientación de las nervaduras determina cómo y dónde la pieza experimenta tensión, por lo que los ingenieros deben tener cuidado de colocar las nervaduras de manera que maximicen la rigidez a la flexión de la pieza. Si las nervaduras se colocan en la posición incorrecta, no tendrán ningún impacto positivo en la resistencia de la pieza.

Los equipos de productos también deben tener en cuenta las intersecciones y los hundimientos al trabajar con costillas. En el punto donde una nervadura se cruza con la pieza, una nervadura pesada puede hacer que la pieza se hunda. Para evitar el hundimiento en la intersección de las nervaduras, los ingenieros pueden usar empalmes para aliviar la tensión en la superficie de la pieza y reducir el hundimiento en el lado opuesto de la pieza. Los radios de los filetes deben ser al menos una cuarta parte del espesor de la pieza. Además, la extracción de núcleos o el aligeramiento de la pieza reducen la cantidad de material utilizado y ayudan a mantener un grosor de pared uniforme en toda la pieza.

Las costillas pueden mejorar drásticamente el rendimiento de una pieza final, pero los ingenieros y los equipos de productos no deben dejarse llevar. Los nervios solo son útiles cuando la pieza requiere un refuerzo adicional. En situaciones en las que este no es el caso, las nervaduras a menudo se colocan incorrectamente y hacen poco para mejorar la resistencia o la rigidez de la pieza. Además, las nervaduras innecesarias aumentan el peso y el precio de la pieza, causan problemas de moldeo y contribuyen al desperdicio de material. Los ingenieros y los equipos de productos deben tener en cuenta estas consideraciones al decidir si el diseño de su molde de uretano requiere o no una nervadura.

4. Considere corrientes de aire y socavaduras

Las corrientes de aire y las socavaduras no son una preocupación con la fundición de uretano porque la silicona líquida puede tomar la forma de cualquier molde. Sin embargo, si un ingeniero está utilizando la fundición de uretano para construir un prototipo que finalmente se fabricará mediante un proceso diferente, como el moldeo por inyección, debe crear el diseño según lo previsto para la producción de uso final. Esto podría incluir la incorporación de corrientes de aire y socavaduras. Las características largas de tiro cero conllevan un ligero riesgo de rotura de la pieza al extraer la pieza del molde, por lo que un ligero ángulo puede ser útil, especialmente para series de producción más grandes.

5. Incluya suficiente espacio entre letras y logotipos

Con la fundición de uretano, es fácil para los diseñadores moldear letras y logotipos en relieve o empotrados de alta calidad en piezas de uretano fundidas personalizadas. Para asegurarse de que las letras sean lo más bellas y legibles posible, los diseñadores deben tener en cuenta la altura o la profundidad de la característica, el ancho de la característica, los radios de la característica y el espacio entre las características.

Los equipos de productos deben dejar al menos 0,050" entre funciones, aunque esto puede variar según los detalles del diseño. Todos los radios deben ser al menos iguales a la mitad de la altura de la característica, pero los radios más grandes son incluso mejores. Finalmente, el ancho de todos los logos o letras debe ser el doble de su alto.

Optimice sus piezas de fundición de uretano

Con la fundición de uretano y el diseño para la fabricación, algunas pequeñas alteraciones de diseño son muy útiles. Los ingenieros y diseñadores deben buscar mantener espesores de pared uniformes, tener en cuenta la contracción y asegurarse de que están utilizando las nervaduras de manera efectiva. Los equipos de productos pueden optimizar aún más la capacidad de fabricación mediante la creación de diseños destinados a la producción de uso final y asegurándose de que dejen suficiente espacio entre las letras y los logotipos para mejorar la estética.

Un socio de fabricación experimentado como Fast Radius puede ayudar a los equipos de productos a simplificar el diseño para la fabricación. Nos apasiona desarrollar productos que alguna vez se pensó que eran imposibles de fabricar, y nos esforzamos por mantenernos al día con las últimas tecnologías de diseño digital.

Los equipos de productos que buscan desarrollar una aplicación innovadora u optimizar un diseño de molde de uretano existente pueden beneficiarse de los años de experiencia de nuestro equipo de diseño en los procesos de fabricación. Contáctenos hoy para comenzar con sus piezas de uretano fundido personalizadas.

Para obtener más consejos de diseño e información sobre la fundición de uretano, consulte los artículos relacionados en el centro de aprendizaje Fast Radius.

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