Материалы для литья уретаном: силиконы, эластомеры и жёсткие уретаны

Литьё уретаном — быстрый и стоимоэффективный метод производства конечных пластиковых деталей в низких и средних объёмах. Процесс включает создание силиконовых литьёных форм от мастер-модели детали, затем раскрой форм пополам для приведения их в производство. Способный поддерживать широкий спектр жизнеспособных дизайнов деталей, литьё уретаном обычно используется для прототипирования деталей, мостового инструментария и фабрикации деталей с мелкими деталями, варьирующимися толщинами стенок и сложными геометриями.

Среди заметных преимуществ процесса, литьё уретаном может ускорить время выхода на рынок, так как большинство деталей можно отлить меньше чем за две недели. Дальше, отлитые детали склонны испытывать более низкие скорости усадки, чем те, произведённые через процессы вроде литья под давлением.

Учитывая, что литьё уретаном — высоко универсальный производственный процесс, выбор материала может включать множество факторов. Важно, чтобы продуктовые команды делали свою должную долю работы, чтобы обеспечить выбор лучшего подходящего материала для их данного проекта.

Факторы выбора материала для литья уретаном

Литьё уретаном совместимо с широким спектром и жёстких, и гибких материалов — поэтому отлитые уретаном детали могут быть произведены в разнообразии цветов, текстур и финишей. Однако с таким количеством доступных вариантов, важно, чтобы вы придерживались лучших практик дизайна для производимости (DFM) при выборе материала. Вы будете взвешивать сложный набор факторов, включая:

• Требования применения: Нужно ли детали хранить или рассеивать энергию? Требует ли она разрывной стойкости, несущей способности или звукоглощения? Каждый из этих факторов несуждает разные физические и химические свойства, которые должны помочь уточнить пул жизнеспособных материальных вариантов.

• Экологические соображения: Если требования применения будут подвергать деталь экстремальным температурам, влажности, УФ-излучению или химикатам, эти экологические соображения также должны информировать ваш выбор материала.

• Ожидания: Другие факторы вроде косметических соображений и управление ожиданиями клиента когда речь идёт о сроке жизни детали, долговечности и стоимости могут играть значительную роль в определении окончательного выбора.

В конечном счёте, определение лучшего подходящего материала для данного применения жизненно важно для обеспечения того, что весь производственный цикл позиционирован для успеха. Материалы для литья уретаном, включая силиконы, пены и уретановые литьёные смолы, могут быть категоризированы по их твёрдости согласно дурометрической шкале. Вот быстрый взгляд на дурометр, шкалу Shore и некоторые из самых распространённых материалов для литья уретаном.

Заметка о дурометре и шкале Shore

Резины, пластики и металлы могут широко варьироваться в терминах их физических свойств и характеристик, что имеет прямое влияние на применения, для которых каждый материал подходит — мягкий, гнущийся пластик очевидно не подойдёт, когда нужна закалённая сталь, и наоборот.

Дурометр — стандартизированная метрика для измерения твёрдости данного материала, то есть насколько он стойок к локальной деформации. Дурометр большинства этих материалов попадёт в одну из трёх категорий: Shore 00, Shore A или Shore D, каждая из которых представляет диапазон твёрдости, с Shore 00 как самым мягким и Shore D как самым твёрдым. Уретаны обычно варьируются в твёрдости от 25 Shore 00 (что-то вроде гелевого велосипедного седла) до 75 Shore D (что-то вроде боулингового шара).

Жёсткие уретаны (Shore D смолы)

Спектр Shore D охватывает от жёстких полиуретановых смол до высоко жёстких. Большинство материалов твёрже 65 Shore D будут ощущаться полностью жёсткими для человеческой руки и не будут иметь поверхностного флекса или гнутости, предоставляемой более мягкими Shore A материалами. На верхнем конце спектра Shore D приходит шкала Rockwell, используемая для измерения металлов и экстремально твёрдых смол вроде ацеталов и нейлонов.

Распространённые материалы Shore D включают:

AFP3100 (85 Shore D)

Экстремально долговечный и стойкий к теплу и ударам, эта жёсткая смола часто используется для создания крышек и корпусов для потребительской электроники и медицинского оборудования. Сопоставима с ABS и PC/ABS пластиками.

AFP3200 (80 Shore D)

Похожа на HDPE, эта уретановая смола предлагает высокую растяжную и ударную прочность, жёсткость и скованность, и широко используется в потребительских упакованных товарах, промышленных трубах и баках, и автокорпусных компонентах вроде крыльев, капотов и крыльевых колодцев.

AFP3320 (80 Shore D)

Эта уретановая смола часто используется для высокотемпературных применений из-за своей отличной термо- и ударной стойкости. Отличный вариант для HVAC и подкапотных применений.

AFP3400 (70 Shore D)

Сопоставима во многих отношениях с полипропиленом, этот материал предлагает гибкость, сохраняя при этом низкий модуль изгиба и хорошую ударную стойкость. Эта смола хорошо подходит для применений вроде живых петель, где превосходное удлинение существенно.

AFP3600 (~82 Shore D)

Этот прозрачный материал можно легко пигментировать, обеспечивает хорошую термостойкость и достаточно гибкости для мелких деталей вроде клипсов и защёлок. Линзы, корпуса, заднеосвещенные применения, и как прозрачные, так и матовые компоненты часто делаются с этой уретановой смолой.

PT8958 (85 Shore D)

Этот материал чаще всего используется для создания средних или крупных медицинских компонентов, которые должны быть и МРТ-прозрачными, и огнеупорными.

RC 79D (85 Shore D ±5)

Также МРТ-прозрачный и огнеупорный, этот прочный, ударностойкий материал часто хорош для более мелких медицинских устройств и сборок.

Уретановые эластомеры (Shore A смолы)

Shore A материалы мягче жёстких Shore D материалов, предоставляя больший флекс и, часто, хорошую разрывную прочность. На одном конце материального спектра, 0 Shore A относится к мягким, гелеобразным материалам, в то время как полужёсткие пластики измеряют 90 или 95 Shore A.

Распространённые материалы Shore A включают:

E1005AL (5 Shore A)

Экстра-мягкий эластомер — отличная универсальная мягкая резина, лёгкая в окрашивании и предлагающая хорошую растяжную и разрывную прочность. По этой причине обычно используется для создания медицинских тренировочных моделей, спецэффектов и реквизита.

E1015AL (15 Shore A)

Похожа на E1005AL, но с слегка повышенной жёсткостью, этот эластомер отличен для создания мягких резиновых рукояток и растяжимых подкладок.

E1040AL (40 Shore A)

Эта средне-мягкая смола похожа по твёрдости на стандартный карандашный ластик, делая её хорошо подходящей для овермолдинга и клавиатур.

E1060AL (60 Shore A)

Этот средне-твёрдый материал — хороший универсальный эластомер, часто используемый для создания фолг, сапог и овермолдинг-компонентов.

E1070 AB (70 Shore A)

Сопоставима по твёрдости с автомобильными шинами, смесь долговечности и износостойкости этого материала также идеальна для кабельных коннекторов.

E1095AB (95 Shore A)

Этот материал предлагает хорошую абразивную и разрывную стойкость и часто используется для производства колёс тележек, роликов и бамперов.

Каждый из этих термопластических эластомерных смол соответствует стандартам Европейского союза REACH и RoHS.

Силиконы

Силиконы мягче материалов Shore A и используются для создания избранных видов деталей; однако они обычно используются для создания форм, которыми отливаются конечные детали. Это особенно верно при использовании процесса литья уретаном для мостового инструментария, промежуточного шага, позволяющего начать производство пока литьёные под давлением формы и другой жёсткий инструментарий обрабатываются и финализируются. Литья для мостового инструментария также можно делать в уретане, пене или металле.

Распространённые силиконы включают:

AFS15 (15 Shore A)

Мягкая резина, этот силикон часто используется в применениях вроде штамповых подушек и давильных подушек, требующих хорошей гибкости.

AFS30 (30 Shore A)

Немного твёрже AFS15, этот литьёный силикон можно использовать в изготовлении форм и для инкапсуляции других компонентов.

AFS40 (40 Shore A)

Этот средне-мягкий силикон делает отличные кнопки и клавиатуры, одновременно обеспечивая хорошую водостойкость.

AFS60 (60 Shore A)

Этот средне-твёрдый резиновый материал хорошо работает для изготовления форм и применений, требующих инкапсуляции.

Каждый из этих силиконов также можно использовать для создания жизнеспособных компонентов вроде прокладок и уплотнений в вариациях твёрдости.

Используйте преимущества этих распространённых материалов для литья уретаном сегодня

Литьё уретаном — полезный производственный метод по ряду причин. Один, оно быстро и обычно довольно стоимоэффективно. Два, оно производит высококачественные конечные детали. Три, у вас есть огромное разнообразие полиуретановых эластомерных смол на кончиках пальцев для работы. Однако наличие такого количества вариантов иногда может быть ошеломляющим — как можно определить, как тонкие различия между материалами повлияют на долговечность и производительность вашей детали дальше по линии?

Хорошая новость в том, что партнёрство с квалифицированным онлайн-производителем Fast Radius снимает хлопоты с выбора материала, дизайна и производства. Фактически, наш подход показан сокращающим затраты на литьё уретаном до 60%. Если вы заинтересованы в узнавании больше о том, как наши гибкие производственные методы могут оживить ваши планы — вовремя и в бюджете — свяжитесь с нами сегодня.