Vijf ontwerptips voor urethaangieten

Urethaangieten is een veelzijdig traditioneel productieproces dat gebruik maakt van een 3D-geprint masterpatroon en een siliconen mal om plastic onderdelen voor eindgebruik te maken. Tijdens het urethaangietproces wordt het masterpatroon in een verzegelde doos geplaatst, bedekt met vloeibare siliconen en vervolgens uitgehard. Nadat de siliconen zijn uitgehard, snijdt een fabrikant deze doormidden om het hoofdpatroon vrij te geven - op dit punt is de gegoten urethaanvorm klaar voor gebruik.

Om op maat gegoten urethaanonderdelen te maken, gieten ingenieurs urethaangiethars - meestal een polyurethaanmateriaal dat de fysieke eigenschappen van het plastic dat wordt gebruikt bij spuitgieten - in de mal en hardt het uit in een oven. Het laatste deel vereist over het algemeen weinig of geen nabewerking.

Minder duur en minder tijdrovend dan harde gereedschappen, urethaangieten is ideaal voor snelle prototyping en kleine tot middelgrote productieruns van complexe builds. Om het maximale uit dit productieproces te halen, moeten productteams ontwerpen voor maakbaarheid en het ontwerp van de matrijs in een vroeg stadium optimaliseren om het productieproces te stroomlijnen en de kosten laag te houden. Hier zijn vijf essentiële ontwerptips voor het maken van schone en functionele, op maat gemaakte, gegoten urethaanonderdelen:

5 topontwerptips voor urethaangieten

1. Geef een gelijkmatige wanddikte

Veel ingenieurs geven de voorkeur aan urethaangieten boven spuitgieten omdat het eerste proces een grotere variatie in wanddiktes mogelijk maakt, maar het is nog steeds belangrijk om ervoor te zorgen dat een bepaald ontwerp van een urethaanmatrijs uniforme wanden heeft. Uniforme wanden verminderen het risico op vervorming tijdens het uitharden, zorgen ervoor dat de mal volledig en nauwkeurig wordt gevuld en verminderen andere ontwerpproblemen.

Een minimale wanddikte van .040” (1 mm) wordt aanbevolen, maar er zijn gevallen waarin wanden in kleine onderdelen zo dun kunnen zijn als .020” (.5 mm). Voor grotere onderdelen moet de wanddikte altijd evenredig met de grootte van het onderdeel toenemen om te garanderen dat de wanden voldoende ondersteuning kunnen bieden.

2. Rekening voor krimp

Wanneer twee wanden met verschillende diktes elkaar kruisen in een ontwerp van een urethaanmatrijs, kan krimp optreden. Omdat dikkere muren langzamer stollen dan dunnere muren, zal het gebied waaraan ze zijn bevestigd aan de nominale muur krimpen naarmate het uitsteeksel - een ribbe of een nok - krimpt. Dit veroorzaakt een verzonken gebied in de nominale muur. Om krimp te minimaliseren en verzonken delen te voorkomen, moeten ingenieurs ervoor zorgen dat de ribdikte daalt tussen 50% en 60% van de muren waaraan ze zijn bevestigd.

Toch krimpen soms gegoten onderdelen van urethaan om andere redenen dan een ontwerpfout van de urethaanmatrijs. De uiteindelijke afmetingen van een urethaangegoten onderdeel zijn afhankelijk van de nauwkeurigheid van het hoofdpatroon en de mal, de onderdeelgeometrie en de urethaangietmaterialen. Een krimppercentage van 0,15% wordt als acceptabel beschouwd, maar ingenieurs moeten hun urethaanmatrijsontwerp herzien als de krimp deze drempel overschrijdt.

3. Gebruik ribben

Het toevoegen van ribben aan een ontwerp van een urethaanmatrijs kan de sterkte en stijfheid van het einddeel vergroten zonder dikte toe te voegen. Om ribben op de juiste manier te gebruiken, moeten ingenieurs zich aan de volgende richtlijnen houden:

Hoogte

Langere ribben zorgen voor meer versteviging, maar het gieten van een lange rib kan het onderdeel moeilijk te vormen maken. Om deze reden mag een rib niet hoger zijn dan drie keer de dikte. Om het hoogteprobleem helemaal te voorkomen, kunnen ingenieurs meerdere korte ribben gebruiken in plaats van één lange rib om de stijfheid van het onderdeel te vergroten.

Breedte

De breedte van de ribbe op het snijpunt van het onderdeel moet 40% tot 60% van de dikte van het onderdeel zijn. Als er een afrondingsradius in het ontwerp is opgenomen, moet deze minimaal 25% van de dikte van het onderdeel zijn. Deze parameters helpen de rib zo sterk mogelijk te maken.

Concepthoek

Ingenieurs moeten een rib opstellen die is ontworpen om de kans op zinken te verkleinen. Diepgangshoeken voor elke kant moeten tussen 0,25 en 0,5 graden zijn en de diepgangshoek van elke kant moet gelijk zijn. Voor gestructureerde oppervlakken voegt u een extra diepgang van 1,0 graad toe voor elke 0,025 (0,001 inch) diepte van de textuur.

Spatiëring

Ingenieurs moeten opeenvolgende ribben ten minste twee keer de dikte van elkaar plaatsen om het gewicht van het onderdeel gelijkmatig over alle ribben te verdelen.

Oriëntatie

De oriëntatie van de ribben bepaalt hoe en waar het onderdeel spanning ervaart, dus ingenieurs moeten voorzichtig zijn om de ribben zo te plaatsen dat de buigstijfheid van het onderdeel wordt gemaximaliseerd. Als de ribben in de verkeerde positie worden geplaatst, hebben ze geen positieve invloed op de sterkte van het onderdeel.

Productteams moeten ook rekening houden met kruispunten en zinken bij het werken met ribben. Op het punt waar een ribbe het onderdeel kruist, kan een zware ribbe het onderdeel doen zakken. Om te voorkomen dat ze wegzakken op de kruising van de ribben, kunnen ingenieurs filets gebruiken om de spanning op het oppervlak van het onderdeel te verminderen en het zinken aan de andere kant van het onderdeel te verminderen. De straal van de filets moet minimaal een kwart van de dikte van het onderdeel zijn. Verder vermindert het uitboren of lichter maken van het onderdeel de hoeveelheid gebruikt materiaal en helpt het om een ​​uniforme wanddikte door het hele onderdeel te behouden.

Ribben kunnen de prestaties van een eindonderdeel drastisch verbeteren, maar ingenieurs en productteams moeten zich niet laten meeslepen. Ribben zijn alleen nuttig als het onderdeel extra versteviging nodig heeft. In situaties waar dit niet het geval is, worden ribben vaak verkeerd geplaatst en doen ze weinig om de sterkte of stijfheid van het onderdeel te verbeteren. Ook verhogen onnodige ribben het gewicht en de prijs van het onderdeel, veroorzaken ze vormproblemen en dragen ze bij aan materiaalverspilling. Ingenieurs en productteams moeten deze overwegingen in gedachten houden bij het beslissen of hun ontwerp van urethaanmatrijs al dan niet een rib vereist.

4. Overweeg tocht en ondersnijdingen

Tocht en ondersnijdingen zijn geen probleem bij urethaangieten, omdat vloeibare siliconen de vorm kunnen aannemen van elke vorm. Als een ingenieur echter urethaangietwerk gebruikt om een ​​prototype te bouwen dat uiteindelijk zal worden vervaardigd met behulp van een ander proces, zoals spuitgieten, moet hij het ontwerp maken zoals bedoeld voor de eindproductie. Dit kan het opnemen van tocht en ondersnijdingen omvatten. Lange functies zonder trek hebben een klein risico op onderdeelbreuk wanneer het onderdeel uit de mal wordt gehaald, dus een kleine hoek kan handig zijn, vooral voor grotere productieruns.

5. Zorg voor voldoende ruimte tussen letters en logo's

Met urethaangieten is het voor ontwerpers gemakkelijk om hoogwaardige, verhoogde of verzonken letters en logo's te vormen tot op maat gegoten onderdelen van urethaan. Om ervoor te zorgen dat letters zo mooi en leesbaar mogelijk zijn, moeten ontwerpers rekening houden met de hoogte of diepte van het kenmerk, de breedte van het kenmerk, de radius van het kenmerk en de ruimte tussen de kenmerken.

Productteams moeten ten minste 0,050 inch tussen de functies laten, hoewel dit kan variëren afhankelijk van de bijzonderheden van het ontwerp. Alle radii moeten minimaal gelijk zijn aan de helft van de feature-hoogte, maar grotere radii zijn nog beter. Ten slotte moet de breedte van alle logo's of letters twee keer zo hoog zijn.

Optimaliseer uw urethaan gegoten onderdelen

Met urethaan gieten en ontwerpen voor maakbaarheid, gaan een paar kleine ontwerpwijzigingen een lange weg. Ingenieurs en ontwerpers moeten proberen uniforme wanddiktes te behouden, rekening te houden met krimp en ervoor te zorgen dat ze ribben effectief gebruiken. Productteams kunnen de maakbaarheid verder optimaliseren door ontwerpen te maken die bedoeld zijn voor eindgebruik en ervoor te zorgen dat er voldoende ruimte tussen letters en logo's overblijft om de esthetiek te verbeteren.

Een ervaren productiepartner als Fast Radius kan productteams helpen bij het vereenvoudigen van het ontwerpen voor maakbaarheid. We hebben een passie voor het ontwikkelen van producten die ooit voor onmogelijk werden gehouden, en we maken er een punt van om gelijke tred te houden met de nieuwste digitale ontwerptechnologieën.

Productteams die een baanbrekende toepassing willen ontwikkelen of een bestaand ontwerp van een urethaanmatrijs willen optimaliseren, kunnen profiteren van de jarenlange ervaring van ons ontwerpteam in productieprocessen. Neem vandaag nog contact met ons op om aan de slag te gaan met uw op maat gemaakte gegoten urethaanonderdelen.

Voor meer ontwerptips en informatie over urethaangieten, bekijk de gerelateerde artikelen in het Fast Radius-leercentrum.

Klaar om uw onderdelen te maken met Fast Radius?