Ontwerptips voor polyurethaangieten

3ERP's polyurethaan gietservice kunt u kleine series kunststof onderdelen maken tegen veel lagere kosten dan bij spuitgieten. Deze prototypes van hoge kwaliteit hebben een geweldige oppervlakteafwerking en kunnen een weg vormen naar massaproductie van gegoten onderdelen.

Veel productontwerpers zijn echter niet bekend met polyurethaangieten, wat een unieke reeks ontwerpoverwegingen vereist - zowel voor het maken van het hoofdpatroon als voor de kunststof gietstukken zelf. Het ontwerpen van gegoten onderdelen van polyurethaan is niet hetzelfde als het ontwerpen van spuitgegoten onderdelen, dus ontwerpers moeten zich vertrouwd maken met het proces voordat ze vast komen te zitten in hun CAD-ontwerpen.

Dit artikel geeft informatie over het ontwerpen van polyurethaan gietstukken . Het geeft advies voor het ontwerp van kenmerken, kijkt naar typische polyurethaangiettoleranties en wijst op de verschillen tussen polyurethaangietontwerp en spuitgietontwerp.

Wat is polyurethaan gieten?

Polyurethaangieten, ook wel vacuümgieten genoemd, is een prototyping en productie in kleine volumes techniek geschikt voor het maken van batches tot 25 stuks. Het is hetzelfde als urethaangieten, een alternatieve term voor het proces.

Het gietproces van polyurethaan omvat drie hoofdstappen:het maken van de master, het maken van de siliconenmal en het maken van de gietstukken.

1. Meester :Met behulp van een proces zoals CNC-bewerking of SLA 3D-printen, creëert de ontwerper een positief hoofdpatroon van de onderdelen. Als alternatief kan een reeds bestaand onderdeel, gemaakt van vrijwel elk vast materiaal dat bestand is tegen temperaturen van 40 °C (voor de siliconenuithardingsfase), als patroon worden gebruikt.
2. Schimmel :Een gietdoos is voor de helft gevuld met vloeibare siliconen met het patroon in het midden. De siliconen worden 16 uur op laag vuur in een oven uitgehard totdat ze vast worden, waardoor de eerste helft van de mal ontstaat. Vervolgens wordt de rest van de gietdoos gevuld met vloeibare siliconen, die wordt uitgehard om de tweede helft van de mal te maken. De vormhelften worden verwijderd en het patroon wordt opzij gezet voor toekomstig gebruik.
3. Casting :De flexibele siliconen mallen zijn gevuld met een polyurethaan giethars, die in de mal stolt en een vaste vorm aanneemt die identiek is aan de originele master. De siliconen mal kan ongeveer 25 keer worden gebruikt voordat hij moet worden vervangen.

Polyurethaangieten is een waardevolle productietechniek omdat de siliconenvormen ongelooflijk goedkoop zijn te maken in vergelijking met metalen gereedschap. Ze gaan maar ongeveer 25 castings mee , maar dit is meestal voldoende voor prototyping van kleine plastic onderdelen.

Hoewel het gieten van polyurethaanharsen niet leidt tot sterke functionele onderdelen, heeft het wel unieke sterke punten, zoals het produceren van een uitstekende oppervlakteafwerking, waardoor een scala aan kleuren en transparanten mogelijk is, en het is zeer zuinig in lage volumes.

Het hoofdpatroon maken

Het eerste waar een productontwerper rekening mee moet houden tijdens het ontwerp van polyurethaangieten, is het hoofdpatroon. Veelgebruikte technieken om gietpatronen te maken zijn onder meer 3D-printen (SLA, PolyJet, etc.) en CNC-bewerking. Traditionele technieken voor het maken van patronen, zoals handmatig beeldhouwen, kunnen ook worden gebruikt, hoewel dit hogere kosten met zich meebrengt.

Bij het gebruik van een digitaal productieproces zoals 3D-printen of CNC-bewerking, moeten ontwerpers effectief rekening houden met de ontwerpbeperkingen van twee afzonderlijke processen tegelijk:het patroonproces en het gieten, hoewel dit artikel zich voornamelijk richt op ontwerptips die leiden tot effectief gieten (in plaats van effectief 3D-printen of CNC-bewerkingen).

De voordelen van 3D-printen van polyurethaan-masterpatronen zijn:

• Hoger niveau van geometrische vrijheid
• Sneller te maken dan CNC-bewerking

De voordelen van CNC-bewerkingsmodellen zijn:

• Strengere toleranties dan 3D-printen
• Minder oppervlakteafwerking vereist
• Langere levensduur dan 3D-geprinte patronen

Toleranties en afmetingen

Bij het ontwerpen van gegoten onderdelen van polyurethaan moeten ontwerpers rekening houden met standaardtoleranties en minimale/maximale afmetingen, die niet hetzelfde zijn als die voor spuitgieten.

Bij gebruik van polyurethaangietwerk als prototyping techniek voor toekomstige spuitgietonderdelen, kan het zinvol zijn om een ​​ontwerp te maken dat ook kan worden spuitgegoten (door ontwerphoeken enz. op te nemen).

• Tolerantie :3ERP kan polyurethaan onderdelen maken met een nauwkeurigheid van ± 0.3% , met een ondergrens van ± 0,3 mm op afmetingen kleiner dan 100 mm.
• Krimp :Dikke delen zijn gevoeliger voor krimp, wat ontstaat door temperatuurverschuivingen tijdens het gietproces. Ontwerpers moeten rekening houden met een krimppercentage van ongeveer +0,15% .
• Onderdeelgrootte :Polyurethaan gegoten onderdelen kunnen afmetingen hebben tot 1900 x 900 x 750 mm en een maximale inhoud van 10 liter.

Wanddikte

De minimale wanddikte van het polyurethaan gietstuk is 0,75 mm — voldoende voor een goede malvulling, hoewel 1,5+ mm zal leiden tot de beste resultaten. Als wanden dunner dan 0,75 mm nodig zijn, neem dan contact met ons op om uw ontwerp te bespreken.

Net als bij spuitgieten leidt een consistente wanddikte tot betere resultaten, omdat het de veranderingen van door temperatuur veroorzaakte vervorming vermindert. Een gevarieerde wanddikte is echter minder schadelijk dan bij spuitgieten.

Concept

Een van de voordelen van polyurethaan gieten is de flexibiliteit van de siliconen mallen. Doordat de mallen flexibel zijn, kunnen de afgewerkte polyurethaandelen eenvoudig zonder uitwerppennen uit de mal worden gehaald. Dit betekent ook dat tocht — taps toelopende zijkanten die gemakkelijk uitwerpen mogelijk maken — niet nodig is zoals het is met spuitgieten.

Dat gezegd hebbende, een kleine diepgangshoek van tot 5° kan de levensduur van de siliconen mal iets verlengen, dus trek kan voordelig zijn bij het uitvoeren van middelgrote productieruns op onderdelen die geen perfect rechte zijden nodig hebben. Dit maakt het ontwerp van het polyurethaan gietstuk ook beter aanpasbaar aan spuitgieten (voor opschaling van de productie).

Radi

Bij het ontwerpen van onderdelen van polyurethaan moeten scherpe binnenhoeken worden vermeden om de sterkte en stabiliteit van het onderdeel te maximaliseren. We raden aan afrondingen toe te voegen aan binnenhoeken met een straal van 3 mm .

Merk op dat het gebruik van CNC-bewerking om het hoofdpatroon te maken ideaal is voor het toevoegen van filets aan gegoten polyurethaanonderdelen, omdat CNC-snijgereedschappen hebben een cilindrische vorm en creëren natuurlijke afgeronde binnenhoeken bij het snijden van een zak.

Ribbetjes

Om stijfheid aan polyurethaan gietdelen toe te voegen zonder de wanddikte te vergroten, kunnen ontwerpers ribben opnemen, die het traagheidsmoment vergroten. Over het algemeen is het beter om meerdere korte ribben te gebruiken dan een enkele hoge rib, en het is belangrijk om de ribben goed te oriënteren ten opzichte van waar het onderdeel mogelijk zou kunnen buigen.

Ribben moeten grote hoekradii hebben en een dikte van minder dan 60% van de wanddikte om krimp- en verzakkingssporen te voorkomen. De hoogte van elke rib moet kleiner zijn dan 3x de dikte om breuk te voorkomen.

Bazen

Onderdelen van gegoten polyurethaan kunnen nokken hebben - kleine uitsteeksels die plaats bieden aan bevestigingsmiddelen of inzetstukken met schroefdraad. Deze nokken kunnen worden ondersteund door inzetstukken of verbindingsribben.

Om verzakkingen te voorkomen, moet de wanddikte van een naaf minder zijn dan 60% van de wanddikte van het onderdeel (zoals bij ribben). De basisstraal van de naaf moet minimaal 25% . zijn van de wanddikte van het onderdeel.

Draden en gaten

Polyurethaangietwerk is geschikt voor doorlopende gaten en draden, en deze kunnen het beste worden bereikt met inzetstukken in plaats van aan het hoofdpatroon te worden toegevoegd. Deze complexe functies kunnen echter de kosten van het project verhogen en zijn mogelijk niet nodig voor prototypes.

Voor doorlopende gaten, deuvelstangen kan in de siliconen mal worden geplaatst. Voor schroefdraad kunt u het beste metalen inzetstukken met schroefdraad . gebruiken via insert molding.

Gewrichten

Polyurethaangietwerk kan worden gebruikt om meercomponentenonderdelen met tand-en-groefverbindingen te maken. Een kleine onthullende kloof moet worden opgenomen in de verbinding tussen componenten.

Oppervlaktekenmerken

Oppervlaktekenmerken zoals tekst en logo's kunnen in polyurethaan gegoten onderdelen worden verwerkt. Over het algemeen zijn deze functies - vooral in verzonken (gegraveerde) vorm - veel gemakkelijker toe te voegen met behulp van CNC-gefreesde masterpatronen dan met 3D-geprinte patronen.

Voor de beste resultaten moeten letters en cijfers op een onderlinge afstand van minimaal 1,3 mm . staan uit elkaar.