Devido à saturação das indústrias, o principal objetivo dos fabricantes não é apenas produzir produtos, mas também utilizar métodos inovadores para produzir mais produtos em menos tempo e assim aumentar a produção. À medida que a tecnologia se desenvolve, várias técnicas de prototipagem rápida estão disponíveis para os fabricantes produzirem produtos em menos tempo e com maior eficiência.
Esses métodos não apenas economizam tempo, mas também são econômicos. Uma dessas técnicas de prototipagem rápida usada hoje é a moldagem de uretano, que é bastante semelhante à moldagem por injeção, com pequenas diferenças. Esta técnica produz o melhor protótipo funcional com as propriedades desejadas.
1. Moldagem de uretano
Moldagem de uretano é uma técnica de prototipagem rápida para produção de produtos com peças de borracha macia que não podem ser usinadas com máquina CNC ou outra máquina deste tipo. A moldagem de uretano usa um padrão mestre impresso em 3D e moldes de silicone para criar os produtos desejados de alta qualidade de até 30 polegadas de tamanho.
Este processo é muito semelhante à moldagem por injeção, que utiliza uma ferramenta dura em vez de uma ferramenta macia de silicone. Ao projetar a moldagem de uretano, devem ser tomadas precauções para garantir que ela tenha as propriedades desejadas. A moldagem de uretano é uma peça plástica funcional que pode ser apresentada como modelo ou utilizada em um produto totalmente funcional.
As dimensões dos produtos acabados produzidos por moldagem de uretano dependem da precisão do modelo mestre e do material de fundição. Em geral, espera-se que os produtos fabricados com esta técnica de fabricação apresentem uma taxa de encolhimento de 0,15%.
2. Etapas de moldagem de uretano
Geralmente, quatro etapas são seguidas na moldagem de uretano, conforme listado abaixo
Passo 1
Primeiro, um padrão mestre é projetado e impresso usando técnicas de prototipagem rápida ou impressão 3D. Um padrão mestre é basicamente a peça original ou sua representação. Este padrão mestre também é usado para criar as formas que podem ser usadas na fundição. Isto é projetado precisamente porque as dimensões dos produtos dependem deste padrão mestre. Além disso, existem várias opções de edição que podem ser usadas neste caso.
passo 2
Na segunda etapa, o modelo mestre criado é coberto com silicone líquido para criar uma forma precisa.
etapa 3
Após o molde endurecer, ele é cortado ao meio. A cavidade resultante é usada para moldar o produto final.
Passo 4
Na etapa final, o fabricante injeta uretano ou outra resina para preencher os vazios. Após o endurecimento do material, ele é removido da ferramenta. Este processo é repetido até que o produto desejado seja produzido.
3. Sistema de vazamento
Um sistema de fundição é um sistema de elementos necessários para realizar corretamente o processo de fundição. Na moldagem de uretano, o sistema de moldagem consiste em um funil, corredor, canais de ar, desmoldante de uretano e dispositivos para manter as metades do molde unidas. Todos esses elementos estão dispostos de uma determinada maneira para realizar corretamente o processo de fundição.
O canal de entrada e a tremonha são tubos plásticos conectados à abertura do molde. O material é despejado nesta abertura e flui através do canal e da tremonha. Quanto maior o funil, maior será a pressão de fundição, permitindo que o polímero preencha todas as áreas do modelo.
Existem aberturas de ventilação no lado oposto do molde para permitir que o ar escape quando o material é despejado no modelo para fazer o produto. Um agente desmoldante de uretano é essencialmente uma película de ar que evita que a peça fundida grude no molde. O agente desmoldante é utilizado para remover o elemento saliente causado pelo atrito entre a peça fundida e o molde. Também cobre alguns dos furos microscópicos criados durante a fundição e torna o produto fundido mais liso.
4. Tolerâncias gerais na fundição
Para peças fundidas, normalmente é esperada uma tolerância de ±0,010 polegada ou ±0,003 polegada por polegada da peça. Devido à expansão térmica do líquido e à reação da forma flexível, pode-se esperar uma taxa de contração de +0,15%. Geometrias irregulares ou muito espessas podem causar desvios ou deformações devido ao encolhimento.
O acabamento da superfície é suavizado externamente para um acabamento material ou fosco. Linhas de crescimento podem estar presentes em feições internas ou ocultas. O polimento ou acabamentos personalizados devem ser claramente definidos. O encolhimento ou acabamento superficial do produto depende do desenho do padrão mestre. Portanto, devem ser tomadas precauções ao projetar o padrão mestre.
5. Material utilizado
A moldagem de uretano é usada para produzir produtos com propriedades físicas específicas. O material utilizado no processo de fundição tem, portanto, forte influência nas propriedades físicas. Portanto, é adequado para diversos tipos de plásticos de poliuretano, desde rígidos até flexíveis. Os materiais mais comuns usados no processo incluem:
- Uretano rígido e resistente a impactos
- Uretano rígido e resistente ao calor
- Uretano flexível e transparente
6. Opção de cor
Existem duas opções de cores na moldagem de uretano, cada uma com suas vantagens e desvantagens
1) Cores derramadas
A cor infundida confere ao produto uma textura especial. Além disso, a tinta derramada não pode descascar da superfície e não ocorre lasca. No entanto, o número de cores derramadas é limitado, portanto a cor especificada pode não estar disponível.
2) Cor
Ao pintar o objeto após a fundição, há muitas cores disponíveis, para que a cor atenda às especificações. Além disso, quando a tinta é aplicada após a fundição, ela pode remover as linhas que permanecem após a separação do produto do molde, conferindo ao produto uma aparência superficial uniforme. Porém, a pintura após a fundição exige trabalhos posteriores de usinagem, o que aumenta os custos de produção. Além disso, a tinta pode fornecer boa proteção contra a radiação ultravioleta, mas pode descascar facilmente, o que é outra desvantagem da pintura da superfície.
7. Comparação entre moldagem por injeção e fundição de uretano
Moldagem por injeção e uretano são geralmente processos semelhantes. As diferenças estão nos detalhes dos processos de fabricação.
1) Fabricação de ferramentas
A primeira diferença entre moldagem por injeção e fundição de uretano é a forma como as ferramentas são fabricadas. A moldagem por injeção utiliza uma ferramenta dura, em oposição à ferramenta macia usada na fundição de uretano. Portanto, as peças fundidas de uretano são fabricadas moldando um modelo impresso em 3D da peça acabada, enquanto as ferramentas de moldagem por injeção são processadas por meio de retificação CNC, fresagem e outros processos.
2) Quantidade e volume de produção
A moldagem de uretano é usada para produzir apenas algumas peças por vez, portanto, a moldagem de uretano é preferível para pequenos volumes. Para grandes volumes de produção, a qualidade e a durabilidade de um molde de aço para ferramentas geralmente geram um melhor retorno do investimento. Portanto, é mais econômico investir em uma instalação de moldagem por injeção para produção de alto volume. Se você quiser manter os custos iniciais baixos, a moldagem de uretano é preferível.
3) Custos de materiais
O plástico de alta qualidade usado na moldagem por injeção é mais caro do que a resina de uretano ou poliuretano usada na moldagem de uretano. Se for necessário fazer menos protótipos, é melhor usar resinas de uretano. Para produtos destinados a uma longa vida útil ou para aplicações com certas propriedades físicas duras, deve-se utilizar plástico apropriado e utilizar o processo de moldagem por injeção.
4) Prazos de entrega
A produção de ferramentas de moldagem por injeção requer um processamento mais complexo e extenso e geralmente é concluída após várias semanas. Pode ser necessário um prazo de entrega típico de quase dois meses para produzir uma ferramenta de moldagem por injeção. As peças fundidas de uretano, por outro lado, levam relativamente menos tempo para serem produzidas, pois geralmente requerem apenas um modelo impresso em 3D e a criação de um molde macio ao seu redor.
5) Custo por peça vs. custo total
Geralmente o custo por peça é para Uretano fundido são maiores do que na moldagem por injeção, principalmente devido ao menor número de peças. No entanto, o custo geral é normalmente mais baixo com a fundição de uretano porque os custos de ferramentas e materiais são mais baixos.
6) Tolerância
As tolerâncias para uretano são +/- 0,010 polegadas para a primeira polegada e +/- 0,005 polegadas para cada polegada adicional, enquanto para moldagem por injeção as tolerâncias são +/- 0,005 polegadas para a primeira polegada e +/- 0,002 polegadas para cada polegada adicional. polegada estava.
7) Aplicações
Como os protótipos são feitos com moldes de silicone usando o processo de fundição de uretano, isso é comparativamente menos durável e não durará mais do que 20 a 25 peças. Portanto, este processo é adequado para situações onde o volume de produção é baixo e são necessárias menos peças com características de alta qualidade, precisão e desempenho. Algumas das aplicações do processo de fundição de uretano estão listadas abaixo:
- Ponte para a produção
- Peças para displays de ponto de venda
- Peças de exposição
- Avaliação do utilizador
- Testes de consumo
- Campanhas de financiamento coletivo
- Modelos conceituais
- Padrões de vendas
- Modelos técnicos
- Exemplos de testes de marketing
- Pré-série
- Protótipos de teste
- Protótipos rápidos
- Centros de distribuição
- Imprensa
- Rodas para skates, robôs e outras aplicações rotativas
- Sistemas transportadores
8. Vantagens da moldagem de uretano
Este método é mais eficaz na redução de custos de ferramentas e tempo de produção. As peças fabricadas geralmente são feitas de uretano ou sua resina, o que melhora suas propriedades físicas. As peças feitas a partir de molduras de uretano apresentam as seguintes vantagens
Resistente à abrasão: Os produtos moldados em uretano superam a borracha, o plástico ou o metal em aplicações de alta abrasão e desgaste.
Resistência química: Os produtos fabricados pelo processo de moldagem de uretano apresentam excelente resistência à maioria dos solventes, produtos químicos, óleos e graxas de base alifática.
Coloração: Existem duas opções de cores disponíveis para moldagem de uretano, cada uma com suas vantagens e desvantagens. Geralmente, são utilizadas tintas vazadas resistentes ao descascamento.
Estabilidade dimensional: As resinas de uretano apresentam excelente estabilidade dimensional em uma ampla faixa de pressões e temperaturas. Os produtos fabricados por meio desse processo são altamente elásticos e podem ser alongados significativamente sem deformação.
Resistência ambiental: O uretano é amplamente inerte na presença de ozônio e oxigênio. É mais resistente à luz solar e às condições climáticas gerais do que a borracha natural ou sintética.
dureza: Os polímeros de uretano podem ser formulados para cobrir uma ampla faixa de dureza, de 20 Shore A (a dureza de um elástico) a 75 Shore D (a dureza do osso). O protótipo fabricado terá, portanto, essas propriedades.
Resistência ao impacto: Embora os plásticos convencionais possam tornar-se quebradiços à medida que a dureza aumenta, o uretano mantém a sua elasticidade e resistência em toda a gama de dureza.
Maquinabilidade: Os produtos de uretano podem ser perfurados, rosqueados e usinados como produtos de metal.
Resiliência: Os polímeros de uretano podem ser formulados de forma personalizada para dar aos poliuretanos duros elasticidade semelhante a materiais muito mais macios, tornando o uretano um excelente material para absorção de choques/vibrações.
9. Limitações na moldagem de uretano
A moldagem de uretano tem algumas desvantagens. Ao produzir peças complexas, o padrão mestre projetado pode não cobrir todos os recursos. Além disso, é muito trabalhoso remover peças fundidas e excesso de material, o que leva a erros. Se bolhas de ar ficarem presas na peça fundida, o material tornará a peça fundida quebradiça ou não preencherá completamente as paredes finas. Outra limitação da moldagem de uretano é que o molde é bastante sensível à temperatura e não pode suportar temperaturas acima de 270 graus Fahrenheit por longos períodos de tempo.
Considerações finais
Então Moldagem de uretano é uma das técnicas de prototipagem rápida mais importantes utilizadas em baixos volumes de produção. Permite que protótipos sejam feitos e apresentados antes da produção em massa, economizando custos e muito dinheiro em ferramentas. Além disso, as propriedades físicas dos produtos de uretano descritas acima proporcionam uma vantagem sobre os materiais tradicionais que possuem menos resistência e dureza. Portanto, em baixos volumes de produção, a moldagem de uretano é uma das melhores técnicas de fabricação, muito semelhante ao processo de moldagem por injeção utilizado em grandes volumes de produção, que utiliza uma ferramenta mais dura em vez de uma ferramenta macia.
