Пять советов по проектированию литья уретана

Уретановое литье — это универсальный традиционный производственный процесс, в котором используется напечатанный на 3D-принтере мастер-шаблон и силиконовая форма для создания пластиковых деталей конечного использования. В процессе литья уретана мастер-модель помещается в герметичную коробку, покрывается жидким силиконом, а затем отверждается. После того, как силикон застынет, производитель разрезает его пополам, чтобы выпустить мастер-модель — на этом этапе литая уретановая форма готова к использованию.

Для создания нестандартных литых уретановых деталей инженеры заливают полиуретановую смолу для литья — обычно это полиуретановый материал, который может имитировать физические свойства пластика, используемого при литье под давлением, — в форму и отверждают в печи. Заключительная часть обычно требует небольшой постобработки, если вообще требует ее.

Менее дорогое и менее трудоемкое, чем твердосплавное литье, уретановое литье идеально подходит для быстрого прототипирования и мелкосерийного и среднесерийного производства сложных сборок. Чтобы получить максимальную отдачу от этого производственного процесса, группы разработчиков должны проектировать с учетом технологичности и оптимизировать конструкцию пресс-формы на раннем этапе, чтобы упростить производственный процесс и снизить затраты. Вот пять основных советов по проектированию для создания чистых и функциональных нестандартных литых уретановых деталей:

5 главных советов по дизайну литья уретана

1. Дайте равномерную толщину стенки

Многие инженеры предпочитают литье уретана литью под давлением, потому что первый процесс обеспечивает большую вариацию толщины стенок, но все же важно обеспечить, чтобы данная конструкция уретановой формы имела однородные стенки. Однородные стенки снижают риск деформации во время отверждения, обеспечивают полное и точное заполнение формы и устраняют другие проблемы с конструкцией.

Рекомендуется минимальная толщина стенки 0,040 дюйма (1 мм), но в некоторых случаях стенки могут быть толщиной до 0,020 дюйма (0,5 мм) в небольших деталях. Для более крупных деталей толщина стенок всегда должна увеличиваться пропорционально размеру детали, чтобы стенки могли обеспечить достаточную опору.

2. Учет усадки

Когда две стенки разной толщины пересекаются в конструкции уретановой формы, может произойти усадка. Поскольку более толстые стенки затвердевают медленнее, чем более тонкие, область, к которой они прикреплены на номинальной стенке, будет уменьшаться по мере уменьшения выступа — ребра или выступа. Это вызывает углубление в номинальной стене. Чтобы свести к минимуму усадку и предотвратить провалы, инженеры должны следить за тем, чтобы толщина ребер составляла от 50 % до 60 % толщины стен, к которым они прикреплены.

Тем не менее, иногда детали, отлитые из уретана, дают усадку по причинам, отличным от недостатка конструкции уретановой формы. Окончательные размеры детали, отлитой из уретана, зависят от точности мастер-модели и формы, геометрии детали, а также материалов для литья уретана. Уровень усадки 0,15 % считается приемлемым, но инженерам следует пересмотреть конструкцию уретановой пресс-формы, если уровень усадки превышает этот порог.

3. Используйте ребра

Добавление ребер к конструкции уретановой пресс-формы может повысить прочность и жесткость торцевой части без увеличения толщины. Чтобы правильно использовать ребра, инженеры должны придерживаться следующих рекомендаций:

Высота

Более длинные ребра обеспечивают большее армирование, но отливка длинных ребер может затруднить формование детали. По этой причине ребро не должно превышать высоту, в три раза превышающую его толщину. Чтобы полностью избежать проблемы с высотой, инженеры могут использовать несколько коротких ребер вместо одного длинного, чтобы увеличить жесткость детали.

Ширина

Ширина ребра на пересечении детали должна составлять от 40% до 60% толщины детали. Если в конструкцию включен радиус скругления, он должен составлять не менее 25 % толщины детали. Эти параметры помогают сделать ребро максимально прочным.

Угол уклона

Инженеры должны проектировать ребро, чтобы уменьшить вероятность затопления. Углы уклона для каждой стороны должны составлять от 0,25 до 0,5 градусов, а угол уклона каждой стороны должен быть одинаковым. Для текстурированных поверхностей добавьте дополнительный уклон 1,0 градус на каждые 0,025 (0,001 дюйма) глубины текстуры.

Интервал

Инженеры должны располагать последовательные ребра на расстоянии не менее чем в два раза больше толщины друг от друга, чтобы равномерно распределить вес детали по всем ребрам.

Ориентация

Ориентация ребер определяет, как и где деталь испытывает нагрузку, поэтому инженеры должны быть осторожны, чтобы расположить ребра таким образом, чтобы максимизировать жесткость детали на изгиб. Если ребра расположены в неправильном положении, это не окажет положительного влияния на прочность детали.

Команды, работающие над продуктом, также должны помнить о пересечениях и опусканиях при работе с ребрами. В точке, где ребро пересекается с деталью, тяжелое ребро может привести к проседанию детали. Чтобы избежать усадки на пересечении ребер, инженеры могут использовать скругления, чтобы уменьшить нагрузку на поверхность детали и уменьшить усадку на противоположной стороне детали. Радиусы скруглений должны быть не менее четверти толщины детали. Кроме того, удаление сердцевины или облегчение детали снижает количество используемого материала и помогает поддерживать одинаковую толщину стенки по всей детали.

Ребра могут значительно улучшить производительность конечной детали, но инженеры и группы разработчиков не должны увлекаться. Ребра полезны только тогда, когда деталь требует дополнительного усиления. В ситуациях, когда это не так, ребра часто размещаются неправильно и мало что делают для повышения прочности или жесткости детали. Кроме того, ненужные ребра увеличивают вес и стоимость детали, вызывают проблемы с литьем и способствуют отходам материала. Инженеры и группы разработчиков должны учитывать эти соображения при принятии решения о том, требуется ли ребро в их конструкции уретановой пресс-формы.

4. Учитывайте черновики и подрезы

Уклоны и подрезы не являются проблемой при литье уретана, потому что жидкий силикон может принимать форму любой формы. Однако, если инженер использует литье уретана для создания прототипа, который в конечном итоге будет изготовлен с использованием другого процесса, например литья под давлением, он должен создать конструкцию, предназначенную для конечного производства. Это может включать включение сквозняков и подрезов. Длинные элементы с нулевой вытяжкой сопряжены с небольшим риском поломки детали при извлечении детали из формы, поэтому небольшой угол может быть полезен, особенно для больших производственных циклов.

5. Укажите достаточное расстояние между буквами и логотипами

Благодаря литью из уретана дизайнеры могут легко формовать высококачественные выпуклые или углубленные буквы и логотипы в изготовленные на заказ детали из литого уретана. Чтобы буквы были максимально красивыми и удобочитаемыми, дизайнеры должны учитывать высоту или глубину элементов, ширину элементов, радиусы элементов и расстояние между элементами.

Продуктовые команды должны оставлять не менее 0,050 дюйма между функциями, хотя это может варьироваться в зависимости от особенностей дизайна. Все радиусы должны быть как минимум равны половине высоты элемента, но еще лучше большие радиусы. Наконец, ширина всех логотипов или букв должна быть в два раза больше их высоты.

Оптимизируйте детали, отлитые из уретана

Благодаря литью из уретана и проектированию для обеспечения технологичности несколько небольших изменений в конструкции имеют большое значение. Инженеры и проектировщики должны стремиться поддерживать одинаковую толщину стенок, учитывать усадку и обеспечивать эффективное использование ребер. Команды разработчиков могут еще больше оптимизировать технологичность, создавая конструкции, предназначенные для конечного использования, и следя за тем, чтобы между буквами и логотипами оставалось достаточно места для повышения эстетики.

Опытный производственный партнер, такой как Fast Radius, может помочь командам разработчиков упростить проектирование для повышения технологичности. Мы увлечены разработкой продуктов, которые когда-то считались невозможными, и стремимся идти в ногу с новейшими технологиями цифрового дизайна.

Группы разработчиков, стремящиеся разработать революционное приложение или оптимизировать существующую конструкцию пресс-формы для уретана, могут извлечь выгоду из многолетнего опыта нашей команды дизайнеров в производственных процессах. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы приступить к изготовлению нестандартных деталей из литого уретана.

Для получения дополнительных советов по дизайну и информации о литье уретана ознакомьтесь с соответствующими статьями в учебном центре Fast Radius.

Готовы создавать детали с помощью Fast Radius?

Начать цитату