Литье полиуретаном: Материалы, цвет, прозрачность и применение

Литье полиуретаном — это недорогой процесс формовки для изготовления жестких или резиноподобных пластиковых деталей. Подходит для прототипов и определенных конечных изделий, литье полиуретаном не требует дорогого жесткого инструментального оснащения, вместо этого используя силиконовые формы для изготовления ограниченного числа отливок.

Заказчики имеют несколько вариантов при литье полиуретаном. Помимо выбора между жесткими или гибкими деталями, они могут легко добавить цвет к своим отливкам — либо в процессе, либо после производства — и даже использовать прозрачные материалы для создания изделий вроде прозрачных корпусов электроники и презентационных коробок.

В этой статье обсуждаются ключевые аспекты литья полиуретаном: что это такое, какие материалы можно использовать, как добавить цвет или прозрачность к отливным деталям, и примеры случаев, когда литье полиуретаном является подходящей техникой.

Что такое литье полиуретаном?

Литье полиуретаном — это производственный процесс производственного качества для малых серий деталей. Он похож на литье под давлением, но используемое инструментальное оснащение мягкое и гибкое, а не металлическое. Благодаря этому литье полиуретаном гораздо более экономично, чем литье под давлением, особенно для малообъемного производства, и предлагает более короткие сроки выполнения.

Литье полиуретаном производит детали, которые обычно менее прочны, чем литые под давлением, но имеют отличную шероховатость поверхности. Эти качественные детали можно изготовить с довольно точными допусками, и они требуют минимальной постобработки.

Процесс литья полиуретаном выглядит так:

1. Получаем положительный мастер-образец или изготавливаем его с помощью метода вроде стереолитографической 3D-печати или фрезеровки с ЧПУ.
2. Устанавливаем мастер-образец в емкость с жидким силиконом, создавая отрицательную форму.
3. Разрезаем полностью отвердевшую силиконовую форму пополам и извлекаем мастер-образец.
4. Наполняем силиконовую форму полиуретаном и даем ему отвердеть для получения отливной детали. Силиконовую форму можно повторно использовать около 20 раз перед утилизацией.

Литье полиуретаном иногда называют вакуумным литьем или формовкой полиуретаном. Однако не всегда необходимо применять вакуумную процедуру для изготовления полиуретановых деталей.

Прочитайте нашу статью о том, как сделать силиконовую форму, для получения дополнительной информации о процессе изготовления силиконовых форм.

Материалы для литья полиуретаном

Литье полиуретаном не предлагает огромного выбора материалов по сравнению, например, с фрезеровкой с ЧПУ (совместимой с широким спектром термопластичных полимеров). Однако оно работает с двумя различными типами полиуретановых смол для литья, давая производителям важный элемент гибкости в разработке продукта.

Должно быть довольно очевидно, требует ли деталь жесткий или эластомерный материал в зависимости от ее конечного применения. Жесткость необходима для большинства механических функций, в то время как эластичность может быть полезна для амортизации, захвата и других целей.

Жесткие

Полиуретаны Shore D — это группа жестких полиуретановых пластиков, которые часто бывают прочными и долговечными и могут использоваться для конечных деталей вроде корпусов, чехлов, потребительской электроники, игрушек, упаковки, линз, медицинских и научных приборов и панелей.

Эластомерные

Полиуретаны Shore A — это группа мягких полиуретановых пластиков, которые гибкие с хорошей ударной стойкостью. Они имеют физические свойства, схожие с резиной. Эти полиуретаны могут использоваться для изделий вроде резиновых накладок и кожухов, овермолдинга, кнопок и клавиатур, кабельных соединителей и даже резиновых сапог.

Цветные отливные детали из полиуретана

Хотя литье полиуретаном не предлагает широкий выбор материалов, оно обеспечивает отличные возможности окрашивания, включая окрашивание в массе.

Это делает литье полиуретаном хорошим выбором для игрушек, товаров народного потребления и брендированных продуктов, которым необходимо соответствовать корпоративной цветовой схеме компании. Оно также позволяет отделам НИОКР прототипировать продукты в различных цветах.

Окрашивание в массе

Поскольку полиуретаны впрыскиваются в силиконовую форму в жидкой форме, نسبي легко добавить пигменты в жидкую смесь.

Этот подход к окрашиванию полиуретановых деталей дает несколько преимуществ. Наложенный цвет не сходит в щелочки и не облуплывает, поскольку он смешан с пластиком через всю деталь, а не только на ее поверхности. Кроме того, это не влияет на текстуру поверхности детали, что может быть важно для некоторых применений.

С другой стороны, может быть трудно определить правильное количество красителя для добавления в полиуретан перед литьем, поэтому может потребоваться отбраковка пробных отливок перед нахождением правильного оттенка.

Покраска

Цвет также можно нанести на полиуретановые детали после завершения литья в виде красок, наносимых на поверхность детали.

Покраска полиуретановых деталей дает производителю доступ к более широкому спектру цветов и позволяет регулировать уровень глянца. Краска также может использоваться для сглаживания текстуры поверхности детали. Кроме того, качественные краски меньше подвержены выгоранию под воздействием УФ-излучения, чем внутренние пигменты.

Недостаток покраски полиуретановых деталей — краски подвержены сколам и царапинам. Это также требует дополнительного этапа в производственном процессе, увеличивая общий бюджет проекта.

Прозрачные отливные детали из полиуретана

Одним из преимуществ полиуретана является его наличие в прозрачных формулировках. Прозрачные смолы полезны для изделий вроде корпусов электроники, линз и компонентов освещения.

В большинстве случаев для прозрачных деталей используется вакуумная камера для удаления пузырьков воздуха, которые иначе ухудшали бы внешний вид прозрачных отливных деталей.

Прозрачные материалы также можно смешивать с пигментами для получения цветных прозрачных деталей.

Сравнение литья полиуретаном с альтернативами

Литье полиуретаном против стереолитографии

Как и литье полиуретаном, другой распространенный производственный процесс для создания прозрачных деталей — стереолитография (SLA), лазерный аддитивный производственный процесс (3D-печать). SLA используется в стоматологии, ювелирном деле и других дисциплинах, требующих детализированных прозрачных деталей.

SLA может производить более сложные геометрии и более тонкие особенности, чем литье полиуретаном; в конце концов, литье полиуретаном иногда использует деталь, напечатанную SLA, для мастер-образца, и после формовки и литья будет некоторая потеря детализации.

Но литье полиуретаном может быть лучше, если требуется несколько копий детали. Кроме того, невозможно добавить пигменты в смолы SLA, в то время как это возможно для полиуретанов для литья.

Литье полиуретаном против фрезеровки с ЧПУ

Литье полиуретаном и фрезеровка с ЧПУ — это совершенно разные производственные техники, но они иногда могут использоваться для производства похожих деталей. Обе могут изготавливать жесткие пластиковые детали вроде корпусов, например, и обе подходят для малосерийных производственных партий.

Фрезеровка с ЧПУ намного точнее литья полиуретаном и может создавать более детализированные особенности. Она также совместима с разнообразным массивом материалов, в отличие от литья полиуретаном.

Процесс литья полиуретаном намного дешевле при любом объеме, но особенно когда требуется несколько единиц.

Литье полиуретаном против литья под давлением

Процессы литья полиуретаном и литья под давлением имеют много общего, ключевое различие — материал формы: у литья полиуретаном мягкая силиконовая форма, в то время как литье под давлением требует металлического инструментального оснащения.

Литье под давлением намного более подходит для средних и крупных объемов заказов и для деталей, которым нужна большая прочность.

При работе с малыми объемами литье полиуретаном — хорошая бюджетная альтернатива литью под давлением, так как не требуется дорогое металлическое инструментальное оснащение.

Применение литья полиуретаном

Литье полиуретаном широко используется для прототипирования, но это также производственный процесс качества, подходящий для определенных конечных применений. Потому что хотя отливные детали из полиуретана не особенно прочны, они обладают другими желательными качествами.

Медицинские приборы

Подобно продуктам, безопасным для пищевых контактов, медицинские приборы могут извлечь выгоду из литья полиуретаном благодаря нетоксичным материалам.

Однако важно помнить, что не все отливаемые полиуретаны биосовместимы.

Корпуса и оболочки

Варианты окрашивания и прозрачности делают литье полиуретаном подходящим для изготовления корпусов и оболочек для изделий вроде потребительской электроники и кастомных медицинских приборов.

Можно достичь овермолдинга с литьем полиуретаном, что может быть полезно, например, для размещения электронных компонентов в резиновом кожухе.

Спортивное оборудование

Некоторые полиуретаны подходят для производства спортивных товаров вроде мелких колес, накладок для гантелей, подводных компонентов и подушек шлемов.

Детали малосерийного производства

Литье полиуретаном регулярно используется для малосерийного производства партиями до 20 единиц. Особенно полезно для крупных деталей вроде автомобильных бамперов, которые было бы очень дорого обрабатывать или лить с металлическим инструментальным оснащением.

Прототипы

Благодаря своей скорости и низкой стоимости, литье полиуретаном — довольно универсальное решение для различных задач прототипирования. Может использоваться для прототипирования деталей, которые в конечном счете будут массово производиться литьем под давлением.

Узнайте больше о наших возможностях по литью полиуретаном и свяжитесь с нами для бесплатной котировки вашего следующего проекта малосерийного производства.