5 Expert Ontwerptips voor Succesvol Urethane Gieten

Urethane gieten is een veelzijdig traditioneel productieproces dat een 3D-geprint meesterpatroon en een siliconen vorm gebruikt om eindgebruik kunststofonderdelen te creëren. Tijdens het urethane gietproces wordt het meesterpatroon in een afgedichte doos geplaatst, bedekt met vloeibaar siliconen, en vervolgens gecureerd. Nadat het siliconen is gezet, snijdt een fabrikant het in twee helften om het meesterpatroon vrij te maken – op dit punt is de urethane gietvorm klaar voor gebruik.

Om custom urethane gegoten onderdelen te creëren, gieten ingenieurs urethane giet hars – typisch een polyurethaan materiaal dat de fysieke eigenschappen van de kunststof gebruikt in spruitgieten kan namaken – in de vorm en curen het in een oven. Het eindonderdeel vereist over het algemeen weinig, zo geen, nabewerking.

Minder duur en minder tijdrovend dan hard tooling, is urethane gieten ideaal voor rapid prototyping en laag- tot middel-volume productielopen van complexe builds. Om het meest uit dit productieproces te halen, moeten productteams ontwerpen voor fabricage en vormontwerp vroegtijdig optimaliseren om het productieproces te stroomlijnen en de kosten laag te houden. Hier zijn vijf essentiële ontwerptips voor het creëren van schone en functionele custom urethane gegoten onderdelen:

5 top ontwerptips voor urethane gieten

1. Geef een gelijke wanddikte

Veel ingenieurs prefereren urethane gieten boven spruitgieten omdat het eerstgenoemde proces meer variatie in wanddikten toelaat, maar het is nog steeds belangrijk om te garanderen dat een gegeven urethane vormontwerp uniforme muren heeft. Uniforme muren verminderen het risico op vervorming tijdens curen, garanderen dat de vorm volledig en nauwkeurig gevuld wordt, en mitigeren andere ontwerpkwesties.

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

2. Rekening houden met krimp

Wanneer twee muren met verschillende diktes elkaar snijden in een urethane vormontwerp, kan krimp optreden. Omdat dikke muren langzamer uitharden dan dunne muren, zal het gebied waaraan ze vastzitten op de nominale wand krimpen als de projectie – een rib of een boss – krimpt. Dit veroorzaakt een ingevallen gebied in de nominale wand. Om krimp te minimaliseren en ingevallen gebieden te voorkomen, moeten ingenieurs ervoor zorgen dat de ribdikte tussen 50% en 60% valt van de muren waaraan ze vastzitten.

Toch krimpen urethane gegoten onderdelen soms om andere redenen dan een vormontwerp fout. De eindafmetingen van een urethane gegoten onderdeel hangen af van de nauwkeurigheid van het meesterpatroon en de vorm, de onderdeelgeometrie, alsook urethane gietmaterialen. Een krimppercentage van 0,15% wordt als acceptabel beschouwd, maar ingenieurs zouden hun urethane vormontwerp moeten heroverwegen als de krimpsnelheid deze drempel overschrijdt.

3. Ribben gebruiken

Het toevoegen van ribben aan een urethane vormontwerp kan de sterkte en rigiditeit van het eindonderdeel verhogen zonder dikte toe te voegen. Om ribben correct te gebruiken, moeten ingenieurs de volgende richtlijnen volgen:

Hoogte

Langere ribben bieden grotere versterking, maar het gieten van een lange rib kan het onderdeel moeilijk maken om te moulden. Om deze reden mag een rib geen hoogte overschrijden die drie keer zijn dikte is. Om het hoogteprobleem geheel te vermijden, kunnen ingenieurs meerdere korte ribben gebruiken in plaats van één lange rib om de stijfheid van het onderdeel te verhogen.

Breedte

De breedte van de rib bij het snijpunt van het onderdeel moet 40% tot 60% zijn van de dikte van het onderdeel. Als een afrondingsstraal in het ontwerp opgenomen is, moet deze ten minste 25% van de dikte van het onderdeel zijn. Deze parameters helpen de rib zo sterk mogelijk te maken.

Uittrekkingshoek

Ingenieurs moeten een rib ontwerpen om de mogelijkheid van instorting te verminderen. Uittrekkingshoeken voor elke kant moeten tussen 0,25 en 0,5 graden liggen en de uittrekkingshoek van elke kant moet gelijk zijn. Voor getextureerde oppervlakken, voeg een additionele 1,0 graad uittrekkingshoek toe voor elke 0,025" (0,001 inch) diepte van textuur.

Afstand

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

Orïntatie

Riboriëntatie bepaalt hoe en waar het onderdeel stress ervaart, dus ingenieurs moeten voorzichtig zijn om ribben te rangschikken op een manier die de buigstijfheid van het onderdeel maximaliseert. Als de ribben in de verkeerde positie geplaatst worden, zullen ze geen positieve impact hebben op de sterkte van het onderdeel.

Productteams moeten ook rekening houden met snijpunten en instorting bij het werken met ribben. Op het punt waar een rib het onderdeel snijdt, kan een zware rib het onderdeel laten zakken. Om instorting op het ribsnijpunt te vermijden, kunnen ingenieurs afrondingen (fillets) gebruiken om de spanning op het oppervlak van het onderdeel te verlichten en instorting aan de overkant van het onderdeel te verminderen. De stralen van de afrondingen moeten ten minste een kwart van de dikte van het onderdeel zijn. Verder vermindert uitvollen of lichtgewicht maken van het onderdeel de hoeveelheid gebruikte materiaal en helpt een uniforme wanddikte door het hele onderdeel te handhaven.

Ribben kunnen de prestaties van een eindonderdeel aanzienlijk verbeteren, maar ingenieurs en productteams zouden niet weggewaaid moeten raken. Ribben zijn alleen nuttig wanneer het onderdeel extra versterking vereist. In situaties waar dit niet het geval is, worden ribben vaak verkeerd geplaatst en doen ze weinig om de sterkte of rigiditeit van het onderdeel te verbeteren. Ook onnodige ribben verhogen het gewicht en de prijs van het onderdeel, veroorzaken mouldproblemen en dragen bij aan materiaalafval. Ingenieurs en productteams zouden deze overwegingen in gedachten moeten houden bij het beslissen of hun urethane vormontwerp een rib vereist.

4. Rekening houden met uittrekkingshoeken en ondergaten

Uittrekkingshoeken en ondergaten zijn geen probleem met urethane gieten omdat vloeibaar siliconen de vorm van elke vorm kan aannehmen. Echter, als een ingenieur urethane gieten gebruikt om een prototype te bouwen dat uiteindelijk geproduceerd zal worden met een ander proces, zoals spruitgieten, zouden ze het ontwerp moeten creëren zoals bedoeld voor eindgebruiksproductie. Dit kan het incorporeren van uittrekkingshoeken en ondergaten omvatten. Lange nul-uittrekkingskenmerken komen met een licht risico op onderdeelbreuk bij het extraheren van het onderdeel uit de vorm, dus een lichte hoek kan nuttig zijn, met name voor grotere productielopen.

5. Voldoende ruimte tussen letters en logo's opnemen

Met urethane gieten is het gemakkelijk voor ontwerpers om hoogkwalitatieve verhoogde of ingevatte letters en logo's in custom urethane gegoten onderdelen te moulden. Om ervoor te zorgen dat letters zo mooi en leesbaar mogelijk zijn, moeten ontwerpers hoogte of kenmerkdiepte, kenmerkbreedte, stralen op het kenmerk en de ruimte tussen kenmerken in gedachten houden.

Productteams zouden ten minste 0,050" tussen kenmerken moeten laten, hoewel dit kan variëren afhankelijk van de bijzonderheden van het ontwerp. Alle stralen moeten ten minste gelijk zijn aan de helft van de kenmerkhoogte, maar grotere stralen zijn nog beter. Ten slotte moet de breedte van alle logo's of letters twee keer hun hoogte zijn.

Uw urethane gegoten onderdelen optimaliseren

Met urethane gieten en ontwerpen voor fabricage, gaan een paar kleine ontwerpaanpassingen een lange weg. Ingenieurs en ontwerpers zouden moeten streven naar het behouden van uniforme wanddiktes, rekening houden met krimp, en garanderen dat ze ribben effectief gebruiken. Productteams kunnen de fabricagebaarheid verder optimaliseren door ontwerpen te creëren zoals ze bedoeld zijn voor eindgebruiksproductie en ervoor te zorgen dat ze voldoende ruimte laten tussen letters en logo's voor esthetiek.

Een ervaren productiepartner zoals Fast Radius kan productteams helpen het ontwerpen voor fabricage te vereenvoudigen. We zijn gepassioneerd over het ontwikkelen van producten die ooit onmogelijk waren om te maken, en we maken het een punt om up-to-date te blijven met de nieuwste digitale ontwerftechnologieën.

Productteams die een doorbraakapplicatie willen ontwikkelen of een bestaand urethane vormontwerp willen optimaliseren, kunnen profiteren van de jarenlange ervaring van ons ontwerteam over productieprocessen. Neem vandaag nog contact met ons op om te beginnen met uw custom urethane gegoten onderdelen.

Voor meer ontwerptips en informatie over urethane gieten, bekijk de gerelateerde artikelen in het Fast Radius kenniscentrum.

Klaar om uw onderdelen te maken met Fast Radius?

Start uw offerte