¿Qué es la fundición al vacío o la fundición de uretano? Una guía de proceso

Piezas de fundición al vacío de uretano

La fundición al vacío es un proceso crucial en la producción de piezas de plástico. Por su eficacia y rapidez, es una técnica útil para producir pequeñas cantidades de piezas de poliuretano. Este método es muy útil para producir prototipos de productos, ya que permite a los fabricantes evaluar el mercado antes de iniciar la producción en masa.

El propósito de este artículo es responder a la pregunta: ¿Qué es la fundición al vacío? Exploraremos todos los aspectos del proceso de fundición de uretano y silicona, cubriendo su aplicación, los materiales utilizados y los beneficios y limitaciones.

¿Qué es la fundición al vacío o la fundición de uretano?

La fundición al vacío o fundición de uretano es un proceso en el que se vierte resina de uretano en un espacio entre dos mitades de molde de silicona. El uso de una cámara de vacío para extraer aire del molde durante la técnica de fundición al vacío ayuda a garantizar que el objeto adopte la forma correcta.

Esta técnica de fundición al vacío se utiliza a menudo para producir artículos de caucho y plástico. Debido a que el moldeo de uretano puede ser más rápido y rentable que otras técnicas como el moldeo por inyección, a menudo se utiliza en proyectos de creación de prototipos o producción de lotes pequeños. El proceso produce piezas fundidas de alta calidad, sin burbujas, con una superficie impecable y una textura suave porque se realiza al vacío.

Fundición de uretano

Por lo tanto, la principal ventaja de la fundición al vacío es su alta precisión y repetibilidad, lo que la convierte en una opción ideal para piezas de plástico de bajo volumen que requieren dimensiones precisas. También permite la creación de diseños más complejos. Sin embargo, es importante tener en cuenta que la fundición al vacío no es adecuada para todas las aplicaciones, especialmente para materiales sensibles al calor y a la presión.

Proceso de fundición al vacío: paso a paso

La operación de fundición al vacío requiere un molde con una cavidad en la forma de la pieza, al igual que el moldeo por inyección tradicional. Aquí te explicamos paso a paso el proceso de fundición al vacío.

Paso 1: crea un modelo 3D de la pieza

En primer lugar, es necesario crear un modelo maestro de alta calidad con una precisión dimensional excelente. Para obtener la estructura y la calidad de la superficie adecuadas, este modelo maestro generalmente se crea mediante impresión 3D o mecanizado CNC. La fundición final al vacío mantiene cada pequeña característica exactamente como está. Por lo tanto, producir un modelo maestro perfecto es crucial.

Cámara de vacío

Paso 2: Crea el molde de silicona

El siguiente paso es construir el molde de silicona usando el plan maestro creado en el Paso 1. Cómo construir el molde de silicona:

  • Cuelgue el modelo maestro en la caja de fundición y equípelo con núcleos de fundición, inserciones y aberturas. También coloque elevadores en el componente para permitir que el aire escape del molde de silicona.
  • Luego bombee silicona al vacío dentro de la caja de fundición y alrededor del modelo maestro, capturando cada detalle.
  • Dejar curar la silicona en el horno a 40°C durante 8-16 horas. El tiempo exacto depende del tamaño del molde de silicona.
  • Una vez que la goma de silicona esté curada y seca, retire la caja y las bandas. Luego, divida con cuidado el molde con un cuchillo para exponer la cavidad del molde negativo de la pieza.

Para garantizar una superficie del molde libre de defectos y no pegajosa, utilice el agente desmoldante correcto.

Paso 3: Mezclar la resina de poliuretano.

Antes de utilizar resinas de poliuretano para colada al vacío, primero hay que calentarlas a una temperatura de 40°C antes de mezclarlas. Luego mezcle una resina de fundición de dos componentes, agregue el color deseado y vierta la mezcla en el recipiente de la máquina. Luego coloque las aberturas para verter en los tazones para mezclar y verter y vuelva a insertar el molde.

Mezcle resinas de fundición y pigmentos de color y déjelos ventilar al vacío durante 50 a 60 segundos durante el proceso de vertido automático. Para evitar huecos y bolsas de aire, vierte la resina en el molde al vacío. El vacío garantiza burbujas sin forma y evita la resistencia al flujo debido a las bolsas de aire en la herramienta. La alimentación por gravedad es ideal para llenar el molde.

Abre el molde de silicona.

Paso 4: Retirar la pieza del molde.

Después de verter la resina, los pasos finales incluyen el curado en horno para mejorar las propiedades del material del artículo, recortar los bordes del material rebajado y otro ciclo de pulido con papel de lija diferente según sea necesario.

A medida que aumenta el número de piezas fundidas, el molde de silicona perderá gradualmente su forma si se exceden estos límites, lo que conduce a limitaciones en la precisión dimensional.

Directrices para un diseño eficaz en la fundición al vacío

Estas pautas lo ayudarán a realizar cambios significativos en las características durante la fase de diseño y a crear productos moldeados al vacío precisos.

espesor de pared

La fundición al vacío nos permite procesar diferentes espesores de pared en una sola pieza. Para garantizar la integridad estructural y lograr resultados óptimos, es mejor mantener constante el espesor de la pared. Recomendamos un espesor de 1,5 mm.

Tolerancias

El diseño de tolerancia garantiza que sus piezas encajen y cumplan con los estándares requeridos. Hay una contracción del 0,15 % al fundir en un molde de silicona. Por tanto, es importante tener en cuenta esta contracción a la hora de fabricar las piezas.

costillas

Particularmente para secciones planas grandes, la adición de nervaduras aumenta la resistencia y reduce la deformación. También tenga en cuenta que las nervaduras deben ser más delgadas que las paredes adyacentes para que no se encojan ni se hundan. Lo ideal es que el espesor de las nervaduras sea al menos el 60 % del espesor nominal de la pared.

jefes

Los salientes se utilizan a menudo en la construcción de armarios o paneles. Aumentan la fuerza en los puntos de unión. Deben tener al menos 1 mm de altura y diámetro. También es importante asegurarse de que el espesor de la pared no supere el 60% del espesor nominal de la pieza para reducir el riesgo de hundimiento.

Recortes

A diferencia de los procesos que requieren herramientas duras, los cortes en la fundición al vacío no requieren insertos y se pueden diseñar libremente.

Detalles en relieve

Para garantizar la claridad y visibilidad, los textos y logotipos en relieve o empotrados deben tener una profundidad o altura mínima de 1 mm y un ancho mínimo de 1 mm. Para mejorar la legibilidad, también debes mantener un espacio de 1 mm entre caracteres.

Diversos materiales para moldeo de silicona y fundición al vacío.

El moldeado de silicona y la fundición al vacío utilizan diferentes materiales, cada uno seleccionado en función de las propiedades requeridas para el producto final.

Materiales de moldes de silicona

Las siliconas de fundición se dividen en dos categorías: siliconas endurecibles con estaño y platino. Las siliconas endurecibles con estaño, también llamadas siliconas endurecibles por condensación, tienen una contracción del 1 al 4 por ciento. Aunque los fabricantes de modelos hacen todo lo posible para considerar la tasa de contracción, para aplicaciones de alta tolerancia es preferible utilizar silicona curada con platino de mayor calidad o caucho de vulcanización a alta temperatura (HTV).

Además, una dureza Shore de 40-50 garantiza una forma duradera y fácil de desmoldar, incluso para piezas que se atascarían en un molde rígido debido a un corte socavado. También se recomienda el uso de silicona translúcida, ya que revelará bolsas de aire, burbujas, contaminantes y otros elementos internos del molde.

Materiales de fundición al vacío

Existen numerosos materiales de fundición al vacío, cada uno con una combinación única de rigidez, elasticidad, dureza y flexibilidad.

  • Resina de uso general similar al ABS;
  • Sustancia similar al nailon con relleno de vidrio para mayor rigidez;
  • Material elastomérico TPE para uso en accesorios, botones, manijas, juntas y sellos;
  • materiales similares al policarbonato;
  • Uretano fundido transparente o translúcido (similar al PMMA);
  • Materiales resistentes al calor similares al PU o POM.

Además, también se encuentran disponibles algunos materiales de fundición de uretano inusuales, incluidas alternativas de calidad alimentaria, conductoras, de baja densidad y retardantes de fuego, así como materiales de concha, cera, epoxi, cerámica y compuestos.

Opciones de procesamiento de superficies para fundición al vacío

El proceso de moldeado ofrece una variedad de opciones de acabado superficial, que incluyen

  • Metalización al vacío
  • Pulido al vapor
  • Serigrafía/tampografía
  • cuadro

Aplicaciones de fundición al vacío en diversas industrias.

La tecnología de fundición al vacío es adaptable y tiene innumerables usos en una variedad de industrias. Este método es una opción ideal para obtener resultados de alta calidad, ya que permite la fabricación de componentes complejos y precisos. A continuación se muestran aplicaciones de fundición al vacío utilizadas en diversas industrias.

Colada al vacío en series pequeñas

Industria automobilística

La industria automovilística se beneficia enormemente de la fundición al vacío. Garantiza un completo aislamiento y protección de los componentes del automóvil, como bobinas, sensores, rotores y estatores. También se utiliza a menudo para prototipos y producción de pequeñas cantidades. Elementos fundidos al vacío como cubiertas de motor, paneles y manijas de puertas.

Industria médica

La industria médica exige una producción en masa de alta calidad y una creación rápida de prototipos, y la fundición al vacío proporciona ambas cosas. Los implantes dentales, los prototipos de dispositivos médicos y las dentaduras postizas personalizadas se pueden fabricar mediante fundición al vacío, lo que garantiza que las dentaduras postizas se produzcan con el peso, el tamaño y las proporciones simétricos exactos.

industria aeroespacial

Esta tecnología se puede utilizar para producir piezas de precisión para aviones. La fundición al vacío se utiliza a menudo para producir detalles precisos y lograr una mayor precisión en componentes como sistemas de combustible, conductos de aire e incluso algunos elementos exteriores de aviones.

industria de bienes de consumo

La industria de bienes de consumo utiliza la fundición al vacío para producir cantidades limitadas de artículos cotidianos como envases, accesorios, electrodomésticos, juguetes para bebés y productos electrónicos. Aunque los productos finales de estos artículos se fabrican mediante moldeo por inyección, la fundición al vacío es adecuada para crear prototipos de productos para inspección y prueba.

Especificaciones técnicas importantes para la fundición al vacío.

  • Selección de materiales: Hay disponible una amplia variedad de materiales, incluidos caucho, resina y plástico;
  • Dimensión máxima de la pieza: Las dimensiones de la cámara de vacío limitan el tamaño del molde;
  • Espesor mínimo de pared: El espesor de pared del molde debe ser de al menos 0,75 mm para asegurar un correcto llenado. Sin embargo, el espesor de pared recomendado de 1,5 mm proporciona un rendimiento óptimo;
  • Estructura de la superficie: superficies brillantes, mate, estructuradas y pulidas.

Ventajas y limitaciones del proceso de fundición al vacío.

Examine los pros y los contras de estos procesos para determinar si el proceso de fundición al vacío es adecuado para las aplicaciones previstas:

Proceso de fundición al vacío

Beneficios

  • Una ventaja del proceso de fundición al vacío es la capacidad de producir piezas con detalles intrincados. El modelo maestro impreso en 3D o fresado por CNC se utiliza para crear el molde de silicona y luego se refleja en la pieza fundida terminada.
  • Las piezas fabricadas mediante fundición al vacío tienen una precisión dimensional excepcional. Los componentes fabricados mediante el proceso de fundición al vacío encajan perfectamente.
  • El equipo de proceso básico, los moldes de silicona, son comparativamente más baratos de producir que los moldes de metal. Mientras que los moldes de silicona se pueden fabricar por unos cientos de dólares, el moldeo por inyección puede costar miles de dólares.
  • Con la fundición al vacío, el plazo de entrega es muy corto ya que el proceso dura menos de 15 días de principio a fin.

restricciones

  • El proceso de moldeo de silicona funciona mejor con resinas de poliuretano y elastómeros, pero no es adecuado para moldear materiales industriales duros como los metales. Existe un proceso especial similar para la fundición de metales llamado fundición al vacío o fundición a presión.
  • Estos moldes de silicona no duran mucho. Puede producir de veinte a veinticinco piezas de alta calidad antes de que disminuya el nivel de complejidad y precisión.
  • Debido a que el acabado superficial depende del posprocesamiento de la pieza, a veces se limita al exterior porque ciertas características internas del patrón son de difícil acceso.

Comparación de la fundición al vacío con otros procesos de fabricación.

¿No estás seguro de qué proceso de fabricación de plástico utilizar? Ahora comparemos la fundición al vacío con el moldeo por inyección y la impresión 3D para ayudarle a tomar la decisión de producción correcta.

Fundición al vacío frente a fundición al vacío moldeo por inyección

Comparando la fundición al vacío y el moldeo por inyección, el moldeo por inyección produce objetos aplicando una fuerte presión al material fundido en un molde de metal. Aunque su producción lleva más tiempo que los moldes de silicona utilizados en la fundición al vacío, es perfecto para producciones de gran volumen.

Aún así, el coste inicial de las herramientas es mucho mayor. Por el contrario, la fundición al vacío utiliza moldes de silicona. Dado que se necesita menos dinero para fabricar moldes, esto proporciona flexibilidad para los cambios de diseño.

Prototipo de plástico ABS de fundición al vacío

Fundición al vacío frente a fundición al vacío Impresión 3d

La impresión 3D es una técnica de fabricación aditiva que crea objetos capa por capa, utilizando un archivo digital como punto de partida. Esto significa que se admite cualquier forma geométrica intrincada y compleja que se pueda crear digitalmente. Aunque las piezas se pueden crear con relativa rapidez y con una gran personalización, crear muchos duplicados lleva tiempo, lo que aumenta el coste del servicio de impresión 3D.

Por otro lado, la fundición al vacío lleva un poco más de tiempo porque requiere un modelo maestro de alta calidad. Sin embargo, una vez creado un molde, es más rápido crear múltiples copias de una pieza con un acabado superficial y una calidad del material consistentes.

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Concluyendo

Una forma económica de producir piezas complejas de caucho y plástico en pequeñas cantidades es la fundición al vacío. Al probar un producto durante el desarrollo, los equipos de producto suelen utilizar componentes moldeados al vacío. La fundición al vacío de silicona es una solución de fabricación rentable con un rendimiento excelente y ofrece una amplia gama de aplicaciones.

Preguntas frecuentes

¿Cuánto cuesta la fundición al vacío?

Para producir pequeñas cantidades (entre 10 y 50), la fundición al vacío es una técnica económica. Por lo general, debe presupuestar entre $200 y $1000 para el molde, y las unidades individuales cuestan entre $10 y $100. Sin embargo, los costos pueden variar significativamente según el tipo, alcance y complejidad de su proyecto.

¿Se puede utilizar la fundición al vacío para la producción a gran escala?

Debido al esfuerzo manual requerido y a tasas de producción más lentas en comparación con otras tecnologías como el moldeo por inyección, la fundición al vacío es menos económica para la producción a gran escala, aunque es muy eficiente para la producción de lotes pequeños y medianos.

¿La fundición al vacío es adecuada para proyectos complejos?

Sí, la fundición al vacío es ideal para formas complicadas. Geometrías complejas y características intrincadas que pueden ser difíciles o costosas de producir utilizando técnicas de fabricación tradicionales se pueden replicar utilizando moldes de silicona.

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