Процесс, также называемый вакуумным литьём полиуретана, начинается с создания мастер-модели конечного изделия, являющейся его точной копией. Затем мастер-модель помещается в герметичную оснастку и заливается жидким силиконом, после отверждения и разрезания которого, извлекается. В готовую форму заливается жидкий компаунд, который полимеризуется при повышенной температуре. Изделие извлекается из формы и проходит ряд необходимых доработок.
В отличие от полиуретанового литья, в процессе литья под давлением используется более сложная, обычно стальная или алюминиевая, пресс-форма. Её проектирование и изготовление — длительный процесс, требующий больших начальных затрат.
Сырьём являются пластиковые гранулы, которые расплавляют с добавками для придания материалу цвета и дополнительных свойств.
Расплавленный пластик заполняет рабочую полость формы под действием пресс-шнека. Материал снова остывает и принимает форму изделия.
Пресс-формы сконструированы таким образом, что детали охлаждаются очень быстро и позволяют производить большой объём деталей с неизменным качеством.
Силиконовые формы менее долговечны — обычно ресурс составляет 20 отливок, поэтому процесс рентабелен для производства прототипов и небольших партий, особенно если на изготовление отведено немного времени. На подготовку мастер-модели и оснастки требуется не более 2х недель, а последующие мощности могут составлять до нескольких сотен изделий в месяц.
Почти каждый пластиковый предмет вокруг нас был произведен именно с помощью литья под давлением. Это связано с тем, что технология позволяет производить идентичные детали в очень больших объёмах, обычно от 1000 до 100 000+ единиц. Один цикл занимает от 15 до 60 секунд, а производственный процесс может быть полностью автоматизирован. Подготовка оснастки при этом может занимать несколько месяцев и несет риски, требующие предварительного тестирования деталей.
Силиконовые формы — это быстро и недорого.Обычно, затраты на запуск и производство партии в пределах ресурса формы составляют несколько сотен долларов, основной частью которых является мастер-модель. Её изготовление при этом требуется только один раз, то есть в дальнейшем стоимость продукции снижается за счёт увеличения объёма партии.
Пресс-форма составляет наибольшую часть начальных затрат на производство, для деталей с простой геометрией это 2000-5000 долларов. Это связано с высоким уровнем квалификации, необходимым для проектирования оснастки и способом её изготовления - обработка с ЧПУ. Но в конечном счёте стоимость детали составляет порядка 1-5 долларов за единицу, что оправдывает все первоначальные вложения.
Полиуретановое литьё уникально тем, что позволяет решать практически любые технические задачи по созданию деталей различных цветов, фактур, форм и свойств, а также оперативно и с минимальными потерями вносить изменения в конструкцию.Благодаря своей гибкости силикон позволяет извлекать из формы детали без уклонов, с поднутрениями и сложной геометрией, недоступной для литья под давлением, с острыми внутренними кромками и глубинами, которые невозможно получить при обработке с ЧПУ. Эластичные варианты полиуретана могут быть использованы в корпусировании, обливках электроники, датчиков и кабелей, для создания прокладок, уплотнителей и заглушек, что значительно расширяет сферу применения технологии.
Литьё под давлением обеспечивает высокую повторяемость и качество поверхности, точность деталей до +/- 0,125. Такая отливка требует минимальной постобработки и может быть сопоставима с деталями, полученными обработкой с ЧПУ или высокоточным методом 3D-печати. Технология позволяет получать тонкостенные детали с мелкими элементами и рельефом на любой поверхности. Полученные отливки имеют высокую плотность и однородность без включений воздуха в массе.
Силиконовая форма позволяет получить результат быстрее и дешевле, но она менее долговечна.Так, стоимость детали при увеличении объема производства становится нецелесообразно высокой. Ограничения технологии не позволяют отливать детали с толщиной стенки менее 0,8 мм, тонкие и длинные элементы, глубокие отверстия без последующей доработки.
Литьё под давлением также сдерживает дизайнеров и имеет ограничения: постоянная толщина стенки, отсутствие острых углов, резких переходов между элементами детали, массивные секции материала должны быть облегчены с помощью полостей и рёбер жесткости. Любые изменения могут значительно повлиять на стоимость пресс-формы. Такая разработка требует высокой квалификации и подхода, гарантирующих неизменное качество деталей.
Оба процесса позволяют создавать детали с различными механическими, химическими, электрическими и оптическими свойствами.
Полиуретановые смолы в первую очередь предназначены для тестирования продукта на небольшой партии, поэтому их задача – имитация термопластичных материалов, используемых уже в массовом производстве.
Мы собрали топ наиболее часто используемых инженерных материалов для литья под давлением, полиуретаны в свою очередь имитируют их свойства.
• Акрилонитрилбутадиенстирол (ABS)
Корпуса и детали бытовой техники, автомобилей, оргтехники
• Полипропилен (PP)
Упаковка пищевых и фармацевтических продуктов, корпуса РЭА, трубопроводы
• Поликарбонат (PC)
Прозрачные и ударопрочные витрины, розетки и выключатели
• Полифениленсульфид (PPS)
Детали автомобильной, авиационной, электронной промышленности, работающие в агрессивных средах химических веществ и повышенных температурах
• Полиэтилен высокой плотности (HDPE)
Упаковка, игрушки, бытовые/потребительские товары
• Полиметилметакрилат (PMMA)
Оргстекло, фары, линзы, осветительные приборы
• Термопластический эластомер (TPE)
Покрытия, прокладки, эластомерные детали компьютерной, медицинской, пищевой техники
• Термопластический полиуретан (TPU)
Валы, шестерни, уплотнители, оболочка кабелей и проводов
Другие статьи на тему:
Что такое литьё полиуретана
Виды и свойства полиуретанов
Рекомендации по проектированию
