Литье уретана против литья под давлением:руководство по проектированию для технологичности (DFM)

Опубликовано 10 января 2022 г.

Оригинально опубликовано на fastradius.com 10 января 2022 г.

Проектирование для технологичности (DFM) — это искусство создания деталей, которые просты в производстве, экономичны и соответствуют строгим стандартам качества. Интегрируя реалии выбранного метода производства на ранних стадиях проектирования, инженеры могут сократить время производства, сократить отходы материалов и избежать дорогостоящих модификаций.

Хотя для производства пластиковых компонентов популярны как литье под давлением, так и литье из уретана, для каждого из них существуют отдельные рекомендации DFM. В этом руководстве описаны ключевые различия, поможет вам решить, какой метод подходит вашему проекту, и изложены важные соображения по проектированию для каждого из них.

Литье из уретана или литье под давлением

При литье под давлением первым шагом является проектирование и изготовление набора прецизионных инструментов (обычно из стали или алюминия) с использованием обработки на станке с ЧПУ. Геометрия формы определяется деталью, поэтому сложные элементы часто требуют дополнительных элементов, таких как направляющие, подъемники или съемные стержни. После сборки сердцевины и полости расплавленный пластик впрыскивается, охлаждается, затвердевает и выбрасывается, образуя готовую деталь.

С другой стороны, литье уретана начинается с мастер-модели, созданной с помощью механической обработки на станке с ЧПУ или 3-D печати. Модель помещается в форму, заполняется жидким силиконом и отверждается. После отверждения форма разделяется, образуя полость, соответствующую форме детали. В эту полость заливается уретановая смола и отверждается в нагретой вакуумной камере.

Оба процесса имеют общий принцип заполнения полости формы, но их инструменты, структура затрат и эксплуатационные характеристики существенно различаются:

• Инструментальный материал: Формы для литья под давлением обычно изготавливаются из стали или алюминия, что обеспечивает высокую прочность и стабильность размеров. В уретановых литейных формах используется силикон, который является гибким и недорогим, но менее жестким.
• Стоимость: Сложные формы для литья под давлением могут стоить десятки тысяч долларов, тогда как формы для литья из уретана обычно стоят от сотен до нескольких тысяч долларов.
• Срок выполнения: Изготовление литьевых форм может занять несколько месяцев, тогда как формы для литья из уретана могут быть готовы менее чем за две недели.
• Допуск конструкции: Допуски при литье из уретана меньше из-за гибкости силикона, а при литье под давлением можно добиться более жестких допусков благодаря жесткой металлической оснастке.
• Гибкость функций: Литье из уретана более щадит разницу в толщине стенок и подрезы, тогда как литье под давлением требует тщательного проектирования, чтобы избежать проблем с выталкиванием.

Выбирайте литье под давлением для больших объемов производства или деталей, требующих жестких допусков и стабильного качества. Первоначальные инвестиции в оснастку окупаются, когда производство достигает тысяч единиц. Для прототипов, мелкосерийного производства или быстрого проектирования литье из уретана обеспечивает скорость, гибкость и экономию средств.

Основные проблемы DFM в области литья и литья уретана

Успех DFM зависит от трех основных параметров:допусков, толщины стенки и подрезов. Ниже приведены лучшие практики для каждого производственного маршрута.

Допуски

Каждому процессу свойственны размерные вариации. При литье из уретана небольшое перемещение силиконовой формы под вакуумом может привести к несоответствию размеров, что делает ее непригодной для компонентов, требующих жестких допусков. Пресс-формы, будучи жесткими, обеспечивают более точные размеры, но при этом испытывают незначительную усадку при охлаждении пластика. Инженеры должны установить окна допусков, отражающие возможности выбранного метода, и соответствующим образом скорректировать конструкцию.

Крайне важно найти баланс между недостаточной толерантностью (более дешевой, но более рискованной) и чрезмерной толерантностью (более дорогостоящей, но надежной). Учитывайте функцию детали, наложение допусков и ограничения сборки. Если ваша конструкция не может обеспечить требуемый допуск с помощью выбранного метода, либо переключитесь на другую технологию, либо перепроектируйте ее для более жестких допусков.

Толщина стенки

Равномерная толщина стенок способствует стабильности деталей, оптимальному распределению напряжений и уменьшению производственных дефектов. В большинстве случаев литье под давлением обычно нацелено на стенки толщиной 1–4 мм, сохраняя при этом общую толщину менее 5 мм. Уретановая отливка может иметь разную толщину, но чрезмерное изменение может привести к усадке или деформации во время отверждения. Стремитесь к тому, чтобы максимальная толщина стенок в обоих случаях составляла 5 мм.

Подрезы

Подрезы — элементы, которые препятствуют извлечению детали — более проблематичны в жестких литьевых формах. Чтобы смягчить это, производители могут добавлять направляющие, создавать съемные стержни или перепроектировать элемент, чтобы он совпадал с осью разделения формы. Силиконовую форму для литья из уретана можно согнуть, чтобы освободить подрезы, что делает ее более устойчивой к сложным геометрическим формам.

Устранив подрезы на раннем этапе проектирования, вы избежите дорогостоящих модификаций или переоснащения инструментов.

Проектирование для производства с помощью SyBridge

Независимо от того, предпочитаете ли вы литье из уретана или литье под давлением, интеграция DFM в вашу конструкцию экономит время и деньги. Опытная команда SyBridge может помочь вам выбрать правильные допуски, толщину стенок и решения для подрезов, соответствующие потребностям вашего проекта. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы начать консультацию, гарантирующую качество и экономическую эффективность.