Три ключевых элемента для чистых, функциональных дизайнов литья под давлением

Литье под давлением — популярный производственный процесс для массового производства идентичных пластиковых деталей с хорошими допусками. Во время этого процесса термопластичные хлопья или гранулы расплавляются и впрыскиваются в форму. После того как термопластичный материал остывает и затвердевает, выбросные штифты выталкивают готовую деталь из формы. Многие потребительские продукты, которые люди используют каждый день, отлиты под давлением — от зарядных устройств для телефонов до автомобильных деталей и кирпичиков Lego®.

После того как форма изготовлена, инженеры имеют средство для последовательного воспроизведения сложных деталей по очень низкой стоимости на единицу. Как таковое, совершенствование процессов изготовления форм критично. Вот краткий курс по оптимизации дизайна отлитой под давлением детали — плюс советы и трюки для продуктовых дизайнеров.

Три совета и лучшие практики дизайна форм для литья под давлением

Детали, отлитые под давлением, могут иметь сложные геометрии и предлагать продуктовым дизайнерам справедливую долю гибкости дизайна. Единственное предостережение — продуктовые команды должны проектировать свои детали вокруг специфических требований литья под давлением.

Очень сложно вносить дизайнерские корректировки после того, как деталь уже изготовлена. Как таковое, продуктовые дизайнеры должны проектировать пластиковую деталь идеально для литья под давлением, чтобы снизить риск проблем с дизайном инструмента, достичь лучших результатов и снизить затраты. Для проектирования чистых, функциональных деталей начните с этих трех лучших практик дизайна литья под давлением:

1. Поддерживайте согласованные толщины стенок

Правило номер один дизайна детали для литья под давлением — управление толщиной формы. Неравномерные стенки могут вызвать деформацию детали при остывании термопластичного материала или возникновение усадок. Рекомендуемые толщины стенок варьируются в зависимости от используемого пластика. Например, полиуретан (PUR) имеет рекомендуемую толщину стенки 0,080–0,750 дюйма, в то время как полистирол (PS) имеет гораздо более узкий диапазон 0,035–0,150 дюйма. Хорошее эмпирическое правило — держать толщину стенки любой данной формы между 1,2 мм и 3 мм.

Если деталь спроектирована для включения разных толщин, продуктовые дизайнеры должны сделать переход между ними максимально плавным. Это гарантирует, что расплавленный пластик течет равномерно внутри полости формы. Фаска или скругление, длина которого в 3 раза превышает разницу в толщине, должно решить проблему.

Толстые секции в дизайне формы для литья под давлением могут вызывать деформацию, усадки и другие дефекты, но иногда они необходимы для сложных геометрий. Продуктовые дизайнеры могут включать более толстые секции в свои формы, придерживаясь ограничений толщины стенок, путем полого исполнения этих секций. Включение ребер в деталь укрепляет полые секции и обеспечивает жесткость.

Толщина ребер варьируется в зависимости от используемого термопластика, но ребра всегда должны быть менее двух третей основной толщины стенки. Если ребро слишком толстое, оно вызовет усадки на внешней поверхности.

2. Устраните подрезки, которые не критичны для дизайна

Подрезки — особенности, которые предотвращают чистое выбросывание отлитой под давлением детали из формы без структурного повреждения. Подрезки могут прийти в разном разнообразии форм — отверстия, полости или области, где выравнивание не перпендикулярно линии разделения формы. Лучшая ставка продуктового дизайнера — избегать подрезок полностью. Они всегда делают дизайн формы для литья под давлением более дорогим, сложным и трудоемким, чем необходимо.

Тем не менее, есть несколько дизайнерских трюков для работы с подрезками. Самый простой способ исправить подрезку — сдвинуть линию разделения формы так, чтобы она пересекалась с подрезкой. Однако этот совет применим только для дизайнов с подрезками на внешней стороне формы.

Бамп-оффы (bumpoffs), или стриппинговые подрезки, являются опцией, если особенность и материал достаточно гибки для расширения и деформации над формой во время выброса. Бамп-офф должен быть далеко от поддерживающих структур формы и иметь угол подвода между 30 и 45 градусами.

В крайнем случае, боковые действия или лифтеры могут исправить подрезки, когда форму нельзя перепроектировать для избегания подрезок. Боковые сердечники — перпендикулярные вставки, которые скользят внутрь и наружу формы при ее открытии и закрытии. Эти механизмы драматически повышают стоимость и сложность. Даже с этими решениями, дизайнерам следовало бы держаться подальше от подрезок полностью и устранять подрезки во время прототипирования.

3. Уклон, уклон, уклон

Угловые уклоны — дизайнерские соображения, которые делают легче чистое выбросывание отлитой под давлением детали из формы. Это может звучать как несущественная дизайнерская особенность, но уклоны критичны для производства функциональных отлитых под давлением деталей. Уклоны помогают предотвратить повреждение детали при выпуске, снижают производственные затраты, ускоряют производственные сроки, гарантируют равномерную отделку поверхности и предоставляют множество других выгод. Без углов уклона продуктовые команды рискуют повредить свои дорогие формы и произвести большое количество бракованных деталей.

Уклоны должны учитываться рано в процессе дизайна. Угловые уклоны будут варьироваться в соответствии с рядом факторов, связанных с деталью, включая толщину стенки, глубину стенки, материал и любые применимые коэффициенты усадки, текстуру или требования к выбросу. Лучше применять максимально возможный угол уклона. Продуктовые дизайнеры должны включать один градус уклона на дюйм глубины полости для начала, корректируя для упомянутых факторов по необходимости.

Даже если кажется, что уклон может негативно повлиять на производительность детали, всегда лучше иметь уклон, чем не иметь его. Детали могут быть спроектированы с минимумом 0,25 градуса уклона, вообще, но наименьшая возможная степень уклона будет зависеть от уникальной геометрии и материала детали.

Получите помощь от экспертов по дизайну

Этот короткий список лишь царапает поверхность ключевых дизайнерских соображений для отлитых под давлением деталей. Продуктовые команды также должны учитывать факторы, включая линии разделения, дизайн впуска, расположение впуска и больше. Лучший способ оптимизировать дизайны деталей для экономической эффективности, производственного времени и эффективности — партнериться с производственным экспертом, который может предложить критические советы на протяжении всего процесса дизайна.

Эксперты по дизайну и инженерии в Fast Radius могут помочь вам проработать общие болевые точки дизайна форм, реоптимизировать текущие дизайны или создать что-то совершенно новое. Мы можем сократить ваш цикл разработки до 90% и ускорить ваше время выхода на рынок для любого продукта. Давайте сделаем возможным новое — свяжитесь с нами сегодня.

Для получения дополнительной информации обо всем, что касается литья под давлением, ознакомьтесь с связанными статьями блога в ресурсном центре Fast Radius.

Готовы изготовить свои детали с Fast Radius?

Начните расчет стоимости