Debido a la saturación de las industrias, el principal objetivo de los fabricantes no es solo producir productos, sino también utilizar métodos innovadores para producir más productos en menos tiempo y así aumentar la producción. A medida que se desarrolla la tecnología, los fabricantes disponen de varias técnicas rápidas de creación de prototipos para producir productos en menos tiempo y con mayor eficiencia.
Estos métodos no sólo ahorran tiempo sino que también son rentables. Una de esas técnicas de creación rápida de prototipos que se utiliza hoy en día es el moldeo de uretano, que es bastante similar al moldeo por inyección con pequeñas diferencias. Esta técnica produce el mejor prototipo funcional con las propiedades deseadas.
1. Moldeo de uretano
El moldeado de uretano es una técnica rápida de creación de prototipos para producir productos con piezas de caucho blando que no se pueden mecanizar con una máquina CNC u otra máquina similar. El moldeado de uretano utiliza un patrón maestro impreso en 3D y moldes de silicona para crear los productos deseados de alta calidad de hasta 30 pulgadas de tamaño.
Este proceso es muy similar al moldeo por inyección, que utiliza una herramienta dura en lugar de una herramienta de silicona blanda. Al diseñar molduras de uretano, se deben tomar precauciones para garantizar que tenga las propiedades deseadas. La moldura de uretano es una pieza de plástico funcional que puede presentarse como modelo o usarse en un producto completamente funcional.
Las dimensiones de los productos terminados producidos mediante moldeo de uretano dependen de la precisión del modelo maestro y del material de fundición. En general, se espera que los productos fabricados con esta técnica de fabricación tengan una tasa de contracción del 0,15%.
2. Pasos de moldeo de uretano
Generalmente, se siguen cuatro pasos en el moldeo de uretano, como se enumeran a continuación
Paso 1
En primer lugar, se diseña e imprime un patrón maestro mediante técnicas de creación rápida de prototipos o de impresión 3D. Un patrón maestro es básicamente la pieza original o su representación. Este patrón maestro también se utiliza para crear las formas que se pueden utilizar en la fundición. Esto está diseñado precisamente porque las dimensiones de los productos dependen de este estándar maestro. Además, existen varias opciones de edición que se pueden utilizar en este caso.
paso 2
En el segundo paso, el modelo maestro creado se cubre con silicona líquida para crear una forma precisa.
paso 3
Una vez endurecido el molde, se corta por la mitad. La cavidad resultante se utiliza para dar forma al producto final.
Etapa 4
En el paso final, el fabricante inyecta uretano u otra resina para llenar los huecos. Una vez endurecido el material, se retira de la herramienta. Este proceso se repite hasta que se produce el producto deseado.
3. Sistema de fugas
Un sistema de fundición es un sistema de elementos necesarios para realizar correctamente el proceso de fundición. En el moldeo de uretano, el sistema de moldeo consta de una tolva, un canal, canales de aire, un agente desmoldante de uretano y dispositivos para mantener juntas las mitades del molde. Todos estos elementos están dispuestos de una determinada forma para realizar correctamente el proceso de fundición.
El bebedero y la tolva son tubos de plástico conectados a la abertura del molde. El material se vierte en esta abertura y fluye a través del canal y la tolva. Cuanto más grande sea la tolva, mayor será la presión de fundición, lo que permitirá que el polímero llene todas las áreas del modelo.
Hay aberturas de ventilación en el lado opuesto del molde para permitir que escape el aire cuando se vierte el material en el modelo para fabricar el producto. Un agente desmoldante de uretano es esencialmente una película de aire que evita que la pieza fundida se adhiera al molde. El agente desmoldante se utiliza para eliminar el elemento que sobresale causado por la fricción entre la pieza fundida y el molde. También cubre algunos de los agujeros microscópicos creados durante la fundición y hace que el producto fundido sea más suave.
4. Tolerancias generales de fundición.
Para piezas fundidas, normalmente se espera una tolerancia de ±0,010 pulgadas o ±0,003 pulgadas por pulgada de la pieza. Debido a la expansión térmica del líquido y la reacción de forma flexible, se puede esperar una tasa de contracción del +0,15%. Las geometrías irregulares o muy gruesas pueden provocar desviaciones o deformaciones por contracción.
El acabado de la superficie se alisa externamente hasta obtener un acabado material o mate. Las líneas de crecimiento pueden estar presentes en características internas u ocultas. Se deben definir claramente los pulidos o acabados personalizados. La contracción o el acabado superficial del producto depende del diseño del patrón maestro. Por lo tanto, se deben tomar precauciones al diseñar el patrón maestro.
5. Material utilizado
El moldeado de uretano se utiliza para producir productos con propiedades físicas específicas. Por tanto, el material utilizado en el proceso de fundición tiene una gran influencia en las propiedades físicas. Por tanto, es adecuado para diferentes tipos de plásticos de poliuretano, desde rígidos hasta flexibles. Los materiales más comunes utilizados en el proceso incluyen:
- Uretano rígido y resistente a impactos.
- Uretano rígido y resistente al calor.
- Uretano transparente y flexible.
6. Opción de color
Hay dos opciones de color en las molduras de uretano, cada una con sus propias ventajas y desventajas.
1) Colores derramados
El color infundido le da al producto una textura especial. Además, la pintura derramada no puede desprenderse de la superficie y no se produce desconchado. Sin embargo, la cantidad de colores vertidos es limitada, por lo que es posible que el color especificado no esté disponible.
2) Color
Al pintar el objeto después de la fundición, hay muchos colores disponibles para que el color cumpla con las especificaciones. Además, cuando se aplica pintura después de la fundición, se pueden eliminar las líneas que quedan después de separar el producto del molde, dándole al producto una apariencia de superficie uniforme. Sin embargo, el pintado tras la fundición requiere trabajos de mecanizado posteriores, lo que incrementa los costes de producción. Además, la pintura puede proporcionar una buena protección contra la radiación ultravioleta, pero se puede desprender fácilmente, lo cual es otra desventaja de la pintura de superficies.
7. Comparación entre moldeo por inyección y fundición de uretano
El moldeo por inyección y el uretano son procesos generalmente similares. Las diferencias radican en los detalles de los procesos de fabricación.
1) Fabricación de herramientas
La primera diferencia entre el moldeo por inyección y la fundición de uretano es la forma en que se fabrican las herramientas. El moldeo por inyección utiliza una herramienta dura, a diferencia de la herramienta blanda utilizada en la fundición de uretano. Por lo tanto, las piezas fundidas de uretano se fabrican moldeando un modelo impreso en 3D de la pieza terminada, mientras que las herramientas de moldeo por inyección se procesan mediante rectificado, fresado y otros procesos CNC.
2) Cantidad y volumen de producción.
El moldeo de uretano se utiliza para producir sólo unas pocas piezas a la vez, por lo que el moldeo de uretano es preferible para volúmenes pequeños. Para grandes volúmenes de producción, la calidad y durabilidad de un molde de acero para herramientas a menudo genera un mejor retorno de la inversión. Por lo tanto, es más rentable invertir en una instalación de moldeo por inyección para una producción de gran volumen. Si desea mantener bajos los costos iniciales, es preferible el moldeado de uretano.
3) Costos de materiales
El plástico de alta calidad utilizado en el moldeo por inyección es más caro que la resina de uretano o poliuretano utilizada en el moldeo de uretano. Si se requieren menos prototipos, es mejor utilizar resinas de uretano. Para productos destinados a una larga vida útil o para aplicaciones con determinadas propiedades físicas duras, se debe utilizar el plástico adecuado y utilizar el proceso de moldeo por inyección.
4) Plazos de entrega
La producción de herramientas de moldeo por inyección requiere un procesamiento más complejo y extenso y normalmente finaliza al cabo de varias semanas. Se puede requerir un plazo de entrega típico de casi dos meses para producir una herramienta de moldeo por inyección. Las piezas fundidas de uretano, por otro lado, tardan relativamente menos en producirse, ya que generalmente solo requieren un modelo impreso en 3D y la creación de un molde blando a su alrededor.
5) Costo por pieza vs. costo total
Generalmente el costo por pieza en el uretano fundido es mayor que en el moldeo por inyección, principalmente debido al menor número de piezas. Sin embargo, el costo general suele ser menor con la fundición de uretano porque los costos de herramientas y materiales son menores.
6) Tolerancia
Las tolerancias para el uretano son +/- 0,010 pulgadas para la primera pulgada y +/- 0,005 pulgadas por cada pulgada adicional, mientras que para el moldeo por inyección las tolerancias son +/- 0,005 pulgadas para la primera pulgada y +/- 0,002 pulgadas para cada pulgada adicional. pulgada. pulgada era.
7) Aplicaciones
Dado que los prototipos se fabrican con moldes de silicona mediante el proceso de fundición de uretano, esto es comparativamente menos duradero y no durará más de 20 a 25 piezas. Por lo tanto, este proceso es adecuado para situaciones donde el volumen de producción es bajo y se requieren menos piezas con características de alta calidad, precisión y rendimiento. Algunas de las aplicaciones del proceso de fundición de uretano se enumeran a continuación:
- Puente a la producción
- Piezas para expositores de punto de venta.
- Piezas de exposición
- Opiniones de los usuarios
- Pruebas de consumo
- Campañas de financiación colectiva
- Modelos conceptuales
- Patrones de ventas
- Modelos técnicos
- Ejemplos de pruebas de marketing
- Pre-serie
- prototipos de prueba
- Prototipos rápidos
- Centros de distribución
- Prensa
- Ruedas para monopatines, robots y otras aplicaciones giratorias
- Sistemas transportadores
8. Ventajas del moldeado de uretano
Este método es más eficaz para reducir los costos de herramientas y el tiempo de producción. Las piezas fabricadas generalmente se fabrican a partir de uretano o su resina, lo que mejora sus propiedades físicas. Las piezas fabricadas con molduras de uretano tienen las siguientes ventajas
Resistente a la abrasión: Los productos de uretano moldeado superan al caucho, el plástico o el metal en aplicaciones de alta abrasión y desgaste.
Resistencia química: Los productos fabricados mediante el proceso de moldeo de uretano tienen una excelente resistencia a la mayoría de los solventes, productos químicos, aceites y grasas de base alifática.
Coloración: Hay dos opciones de color disponibles para el moldeado de uretano, cada una con sus propias ventajas y desventajas. Generalmente se utilizan pinturas de fundición resistentes al pelado.
Estabilidad dimensional : las resinas de uretano exhiben una excelente estabilidad dimensional en una amplia gama de presiones y temperaturas. Los productos fabricados mediante este proceso son muy elásticos y pueden estirarse significativamente sin deformarse.
Resistencia ambiental: el uretano es en gran medida inerte en presencia de ozono y oxígeno. Es más resistente a la luz solar y a las condiciones climáticas generales que el caucho natural o sintético.
Dureza : Los polímeros de uretano se pueden formular para cubrir una amplia gama de durezas, desde 20 Shore A (la dureza de una banda de goma) hasta 75 Shore D (la dureza del hueso). Por tanto, el prototipo fabricado tendrá estas propiedades.
Resistencia al impacto: aunque los plásticos convencionales pueden volverse quebradizos a medida que aumenta la dureza, el uretano mantiene su elasticidad y resistencia en todo el rango de dureza.
Maquinabilidad: Los productos de uretano se pueden perforar, roscar y mecanizar como productos metálicos.
Resiliencia: Los polímeros de uretano se pueden formular a medida para dar a los poliuretanos duros una elasticidad similar a la de materiales mucho más blandos, lo que convierte al uretano en un excelente material para absorber impactos y vibraciones.
9. Limitaciones en el moldeado de uretano
El moldeado de uretano tiene algunas desventajas. Al producir piezas complejas, es posible que el patrón maestro diseñado no cubra todas las funciones. Además, retirar las piezas fundidas y el exceso de material requiere mucha mano de obra, lo que provoca errores. Si quedan burbujas de aire atrapadas en la pieza fundida, el material hará que la pieza se vuelva quebradiza o no llenará completamente las paredes delgadas. Otra limitación del moldeo de uretano es que el molde es bastante sensible a la temperatura y no puede soportar temperaturas superiores a 270 grados Fahrenheit durante largos períodos de tiempo.
Consideraciones finales
Por lo tanto, el moldeo de uretano es una de las técnicas de creación rápida de prototipos más importantes que se utilizan en volúmenes de producción bajos. Permite realizar y presentar prototipos antes de la producción en masa, ahorrando costes y mucho dinero en herramientas. Además, las propiedades físicas de los productos de uretano descritas anteriormente brindan una ventaja sobre los materiales tradicionales que tienen menos resistencia y dureza. Por lo tanto, en volúmenes de producción bajos, el moldeo de uretano es una de las mejores técnicas de fabricación, muy similar al proceso de moldeo por inyección utilizado en volúmenes de producción altos, que utiliza una herramienta más dura en lugar de una herramienta blanda.
