A fundição a vácuo é um processo crucial na produção de peças plásticas. Pela sua eficácia e rapidez, é uma técnica útil para a produção de pequenas quantidades de peças de poliuretano. Este método é muito útil para a produção de protótipos de produtos, pois permite aos fabricantes avaliar o mercado antes de iniciar a produção em massa.
O objetivo deste artigo é responder à pergunta: O que é fundição a vácuo? Exploraremos todos os aspectos do processo de fundição de uretano e silicone, abordando sua aplicação, os materiais utilizados e os benefícios e limitações.
O que é fundição a vácuo ou fundição de uretano?
A fundição a vácuo ou fundição de uretano é um processo no qual a resina de uretano é despejada em um espaço entre duas metades do molde de silicone. Usar uma câmara de vácuo para extrair o ar do molde durante a técnica de fundição a vácuo ajuda a garantir que o objeto tome a forma correta.
Esta técnica de fundição a vácuo é frequentemente usada para produzir itens de borracha e plástico. Como a moldagem de uretano pode ser mais rápida e econômica do que outras técnicas, como a moldagem por injeção, ela é frequentemente usada em projetos de prototipagem ou produção de pequenos lotes. O processo produz peças fundidas de alta qualidade, sem bolhas, com uma superfície impecável e de textura lisa, porque é realizado sob vácuo.
A principal vantagem da fundição a vácuo é, portanto, sua alta precisão e repetibilidade, tornando-a uma opção ideal para peças plásticas de baixo volume que exigem dimensões precisas. Também permite a criação de designs mais complexos. No entanto, é importante notar que a fundição a vácuo não é adequada para todas as aplicações, especialmente para materiais sensíveis ao calor e à pressão.
Processo de fundição a vácuo: passo a passo
A operação de fundição a vácuo requer um molde com cavidade no formato da peça, assim como a moldagem por injeção tradicional. Aqui explicamos passo a passo o processo de fundição a vácuo.
Passo 1: Crie um modelo 3D da peça
Em primeiro lugar, é necessário criar um modelo mestre de alta qualidade e com excelente precisão dimensional. Para obter a estrutura e qualidade de superfície adequadas, este modelo mestre geralmente é criado por meio de impressão 3D ou usinagem CNC. A fundição a vácuo final mantém cada pequena característica exatamente como está. Portanto, produzir um modelo mestre perfeito é crucial.
Passo 2: Crie o molde de silicone
A próxima etapa é construir o molde de silicone usando o plano mestre criado na Etapa 1. Como construir o molde de silicone:
- Pendure o modelo mestre na caixa de fundição e equipe-o com núcleos, inserções e aberturas de fundição. Anexe também tubos ascendentes ao componente para permitir que o ar escape do molde de silicone.
- Em seguida, bombeie silicone sob vácuo na caixa de fundição e ao redor do modelo mestre, capturando cada detalhe.
- Deixe o silicone curar no forno a uma temperatura de 40°C durante 8-16 horas. O tempo exato depende do tamanho do molde de silicone.
- Depois que a borracha de silicone estiver curada e seca, remova a caixa e os tirantes. Em seguida, divida cuidadosamente o molde com uma faca para expor a cavidade do molde negativo da peça.
Para garantir uma superfície de molde livre de defeitos e não pegajosa, use o agente desmoldante correto.
Passo 3: Misture a resina de poliuretano
Antes de usar resinas de poliuretano para fundição a vácuo, você deve primeiro aquecê-las a uma temperatura de 40°C antes de misturar. Em seguida, misture uma resina de fundição de dois componentes, adicione a cor desejada e despeje a mistura na tigela da máquina. Em seguida, coloque as aberturas de vazamento nas tigelas de mistura e vazamento e reinsira o molde.
Misture resinas de fundição e pigmentos coloridos e deixe ventilar sob vácuo por 50-60 segundos durante o processo de vazamento automático. Para evitar vazios e bolsas de ar, despeje a resina no molde sob vácuo. O vácuo garante bolhas sem forma e evita a resistência ao fluxo devido a bolsas de ar na ferramenta. A alimentação por gravidade é ideal para preencher o molde.
Passo 4: Remova a peça fundida do molde
Após o vazamento da resina, as etapas finais incluem a cura em forno para melhorar as propriedades do material do item, aparar as bordas do material flash e outro ciclo de polimento com lixa diferente, conforme necessário.
À medida que o número de peças fundidas aumenta, o molde de silicone perderá gradualmente a sua forma se estes limites forem excedidos, o que leva a limitações na precisão dimensional.
Diretrizes para Design Eficaz em Fundição a Vácuo
Essas diretrizes o ajudarão a fazer alterações significativas nos recursos durante a fase de projeto e a criar produtos precisos fundidos a vácuo.
espessura da parede
A fundição a vácuo nos permite processar diferentes espessuras de parede em uma única peça. Para garantir a integridade estrutural e obter resultados ideais, é melhor manter a espessura da parede constante. Recomendamos uma espessura de 1,5mm.
Tolerâncias
O design de tolerância garante que suas peças se encaixem e atendam aos padrões exigidos. Há um encolhimento de 0,15% na fundição em molde de silicone. Portanto, é importante levar em consideração esse encolhimento na fabricação das peças.
Costelas
Particularmente para grandes seções planas, a adição de nervuras aumenta a resistência e reduz a deformação. Observe também que as nervuras devem ser mais finas que as paredes adjacentes para que não encolham ou afundem. A espessura da nervura deve ser idealmente de pelo menos 60% da espessura nominal da parede.
Chefes
As projeções são frequentemente utilizadas na construção de gabinetes ou painéis. Eles aumentam a força nos pontos de fixação. Devem ter pelo menos 1 mm de altura e diâmetro. Também é importante garantir que a espessura da parede não exceda 60% da espessura nominal da peça para reduzir o risco de afundamento.
Cortes inferiores
Ao contrário dos processos que exigem ferramentas duras, os cortes inferiores na fundição a vácuo não requerem pastilhas e podem ser projetados livremente.
Detalhes em relevo
Para garantir clareza e visibilidade, textos e logotipos em relevo ou rebaixados devem ter profundidade ou altura mínima de 1 mm e largura mínima de 1 mm. Para melhorar a legibilidade, você também deve manter um espaçamento de 1 mm entre os caracteres.
Vários materiais para moldagem de silicone e fundição a vácuo
A moldagem de silicone e a fundição a vácuo utilizam materiais diferentes, cada um selecionado com base nas propriedades exigidas para o produto final.
Materiais para moldes de silicone
Os silicones para fundição são divididos em duas categorias: silicone endurecedor de estanho e platina. Os silicones de endurecimento de estanho, também chamados de silicones de endurecimento por condensação, têm um encolhimento de 1 a 4 por cento. Embora os fabricantes de modelos façam todos os esforços para considerar a taxa de encolhimento, para aplicações de alta tolerância é preferível usar silicone de cura de platina de maior qualidade ou borracha de vulcanização de alta temperatura (HTV).
Além disso, uma dureza Shore de 40-50 garante um formato durável e fácil de desmoldar, mesmo para peças que ficariam presas em um molde rígido devido a cortes inferiores. O uso de silicone translúcido também é recomendado, pois revelará bolsas de ar, bolhas, contaminantes e outros elementos internos do molde.
Materiais de fundição a vácuo
Existem numerosos materiais de fundição a vácuo, cada um com uma combinação única de rigidez, elasticidade, dureza e flexibilidade.
- Resina de uso geral semelhante ao ABS;
- Substância semelhante a nylon com enchimento de vidro para maior rigidez;
- Material elastomérico tipo TPE para uso em acessórios, botões, alças, juntas e selos;
- materiais semelhantes a policarbonato;
- Uretano fundido transparente ou translúcido (semelhante ao PMMA);
- Materiais resistentes ao calor semelhantes a PU ou POM.
Além disso, alguns materiais de fundição de uretano incomuns também estão disponíveis, incluindo alternativas de qualidade alimentar, condutivas, de baixa densidade e retardantes de fogo, bem como materiais que imitam casco, cera, epóxi, cerâmica e compósitos.
Opções de processamento de superfície para fundição a vácuo
O processo de moldagem oferece uma variedade de opções de acabamento superficial, incluindo
- Metalização a vácuo
- Polimento a vapor
- Serigrafia/tampografia
- pintura
Aplicações de fundição a vácuo em diversas indústrias
A tecnologia de fundição a vácuo é adaptável e tem inúmeras utilizações em diversos setores. Este método é uma opção ideal para resultados de alta qualidade, pois permite a fabricação de componentes complexos e precisos. Aqui estão as aplicações de fundição a vácuo usadas em vários setores.
Indústria automobilística
A indústria automotiva se beneficia muito com a fundição a vácuo. Garante isolamento e proteção completos dos componentes do carro, como bobinas, sensores, rotores e estatores. Também é frequentemente utilizado para a produção de pequenas quantidades e protótipos. Elementos fundidos a vácuo, como tampas de motor, painéis e maçanetas.
Indústria médica
A indústria médica exige produção em massa de alta qualidade e prototipagem rápida, e a fundição a vácuo fornece ambos. Implantes dentários, protótipos de dispositivos médicos e próteses personalizadas podem ser fabricados por fundição a vácuo, garantindo que as próteses sejam produzidas com peso, tamanho e proporções simétricas exatos.
Indústria aeroespacial
Essa tecnologia pode ser usada para produzir peças de precisão para aeronaves. A fundição a vácuo é frequentemente usada para produzir detalhes precisos e obter maior precisão em componentes como sistemas de combustível, dutos de ar e até mesmo alguns elementos externos de aeronaves.
Indústria de bens de consumo
A indústria de bens de consumo utiliza fundição a vácuo para produzir quantidades limitadas de itens de uso diário, como embalagens, acessórios, eletrodomésticos, brinquedos para bebês e eletrônicos. Embora os produtos finais desses itens sejam fabricados por moldagem por injeção, a fundição a vácuo é adequada para a criação de protótipos de produtos para inspeção e testes.
Especificações técnicas importantes para fundição a vácuo
- Seleção de materiais: Uma ampla variedade de materiais está disponível, incluindo borracha, resina e plástico;
- Dimensão máxima da peça: As dimensões da câmara de vácuo limitam o tamanho do molde;
- Espessura mínima da parede: A espessura da parede do molde deve ser de pelo menos 0,75 mm para garantir o correto preenchimento. No entanto, a espessura de parede recomendada de 1,5 mm proporciona um desempenho ideal;
- Estrutura de superfície: Superfícies brilhantes, foscas, estruturadas e polidas
Vantagens e limitações do processo de fundição a vácuo
Examine estes prós e contras do processo para determinar se o processo de fundição a vácuo é adequado para as aplicações pretendidas:
Vantagens
- Uma vantagem do processo de fundição a vácuo é a capacidade de produzir peças com detalhes complexos. O modelo mestre impresso em 3D ou fresado CNC é usado para criar o molde de silicone e depois espelhado na peça fundida acabada.
- As peças fabricadas por fundição a vácuo possuem excepcional precisão dimensional. Os componentes fabricados pelo processo de fundição a vácuo se encaixam perfeitamente.
- O equipamento básico do processo, os moldes de silicone, é comparativamente mais barato de produzir do que os moldes de metal. Embora os moldes de silicone possam ser feitos por algumas centenas de dólares, a moldagem por injeção pode custar milhares de dólares.
- Com a fundição a vácuo, o prazo de entrega é muito curto, pois o processo leva menos de 15 dias do início ao fim.
restrições
- O processo de moldagem de silicone funciona melhor com resinas de poliuretano e elastômeros, mas não é adequado para moldar materiais industriais duros, como metais. Existe um processo especial semelhante para fundição de metal chamado fundição a vácuo ou fundição sob pressão.
- Esses moldes de silicone não duram muito. Você pode produzir de vinte a vinte e cinco peças de alta qualidade antes que o nível de complexidade e precisão diminua.
- Como o acabamento superficial depende do pós-processamento da peça, às vezes ele é limitado ao exterior porque certas características internas do padrão são de difícil acesso.
Comparação da fundição a vácuo com outros processos de fabricação
Não tem certeza de qual processo de fabricação de plástico usar? Agora vamos comparar a fundição a vácuo com a moldagem por injeção e a impressão 3D para ajudá-lo a tomar a decisão correta de produção.
Fundição a vácuo vs. moldagem por injeção
Comparando a fundição a vácuo e a moldagem por injeção, a moldagem por injeção produz objetos aplicando forte pressão ao material fundido em um molde de metal. Embora demore mais para ser produzido do que os moldes de silicone usados na fundição a vácuo, ele é perfeito para produção em alto volume.
Ainda assim, o custo inicial das ferramentas é muito maior. Em contraste, a fundição a vácuo utiliza moldes de silicone. Como há menos dinheiro envolvido na fabricação de moldes, isso proporciona flexibilidade para alterações no projeto.
Fundição a vácuo vs. impressão 3D
A impressão 3D é uma técnica de fabricação aditiva que cria objetos camada por camada, usando um arquivo digital como ponto de partida. Isto significa que qualquer forma de geometria intricada e complexa que possa ser criada digitalmente é suportada. Embora as peças possam ser criadas de forma relativamente rápida e com grande personalização, a criação de muitas duplicatas leva tempo, aumentando o custo do serviço de impressão 3D.
Por outro lado, a fundição a vácuo demora um pouco mais porque requer um modelo mestre de alta qualidade. No entanto, uma vez criado um molde, é mais rápido criar múltiplas cópias de uma peça com acabamento superficial e qualidade de material consistentes.
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Concluindo
Uma maneira econômica de produzir peças complexas de borracha e plástico em pequenas quantidades é a fundição a vácuo. Ao testar um produto durante o desenvolvimento, as equipes de produto costumam usar componentes moldados a vácuo. A fundição a vácuo de silicone é uma solução de fabricação econômica com excelente desempenho e oferece uma ampla gama de aplicações.
Perguntas frequentes
Quanto custa a fundição a vácuo?
Para produzir pequenas quantidades (entre 10 e 50), a fundição a vácuo é uma técnica econômica. Normalmente, você deve orçar entre US$ 200 e US$ 1.000 para o molde, com unidades individuais custando cerca de US$ 10 a US$ 100. No entanto, os custos podem variar significativamente dependendo do tipo, escopo e complexidade do seu projeto.
A fundição a vácuo pode ser usada para produção em larga escala?
Devido ao esforço manual necessário e às taxas de produção mais lentas em comparação com outras tecnologias, como a moldagem por injeção, a fundição a vácuo é menos econômica para a produção em larga escala, embora seja muito eficiente para a produção de lotes pequenos e médios.
A fundição a vácuo é adequada para projetos complexos?
Sim, a fundição a vácuo é ótima para formas complicadas. Geometrias complexas e características intrincadas que podem ser difíceis ou caras de produzir usando técnicas de fabricação tradicionais podem ser replicadas usando moldes de silicone.
