Литьё полиуретана против литья под давлением

Ускоряем разработку продукта, сокращаем затраты с помощью цифровой производственной платформы.
Получить мгновенную оценку
Загрузка в производство за 5 мин.
Многие пластиковые детали, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни - упаковка, детали автомобиля и бытовой техники, были тщательно спроектированы и произведены по стандартным производственным процессам.

Наиболее популярными методами производства пластиковых и эластичных деталей являются литьё полиуретана и литье под давлением. Оба способа основаны на заливке жидкого материала в полость литьевой формы, повторяющей геометрию конечного изделия, но применяются для разных целей и объёмов продукции.

В этой статье мы обсудим, как они работают, различия между ними и типы деталей, которые лучше всего подходят для каждого процесса.

Основы


Литьё полиуретана

• 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.

! Посмотрите видео - процесс литья в силиконовую форму
 


Литьё под давлением

• 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.

! Посмотрите видео - процесс литья под давлением



 

Объёмы и скорость


• 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, описанный выше, 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.

Стоимость


• 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.

Возможности


• 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.

Ограничения


• 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.

Материалы


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.

Топ наиболее часто используемых инженерных материалов:

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