“A fundição de uretano, ou às vezes a fundição a vácuo, é um processo de fundição de baixo volume amplamente favorecido por sua adaptabilidade. Seu uso é vital em tudo, desde dispositivos médicos até componentes de interiores automotivos e de aeronaves.”
O processo de fundição a vácuo envolve moldar várias resinas sem ar, incluindo uretano, epóxi ou silicone, no formato desejado. Uma bomba ou mecanismo semelhante remove todo o ar do molde ou matriz durante o processo. Tipicamente, fundição a vácuo é usado para resinas de uretano, por isso também é conhecido como fundição de uretano. Oferece inúmeras vantagens em relação aos métodos tradicionais de fabricação, incluindo custos mais baixos, tempos de produção mais rápidos e a capacidade de produzir peças complexas com detalhes intrincados.
Este artigo apresenta uma visão abrangente do fundição a vácuo ou processo de uretano, outros materiais, vantagens e aplicações.
Fundição a vácuo e fundição de uretano: são iguais?
Vamos entender da seguinte forma: todos os processos de moldagem de uretano são realizados em condições de vácuo, mas nem todos. formando vácuo Os processos envolvem a moldagem por uretano. Enquanto a moldagem por uretano utiliza moldes de silicone e resinas de poliuretano líquidas, a termoformagem a vácuo normalmente molda folhas de plástico aquecidas sobre um molde usando pressão de vácuo. No entanto, a maioria dos projetos de termoformagem a vácuo utiliza uretano para formar peças resistentes com o mínimo de ar aprisionado, minimizando defeitos como bolhas de ar e vazios.
Além disso, a fundição a vácuo de uretano pode produzir estruturas de espuma usando formulações específicas de uretano que se expandem em espuma, criando componentes leves e duráveis.
Os fundamentos da fundição a vácuo
Mecanismo de fundição a vácuo
A fundição a vácuo é projetada para produzir peças de alta precisão e alta qualidade em pequenas e médias quantidades. Este processo é amplamente utilizado em vários setores, incluindo automotivo, médico e eletrônico de consumo, devido à sua capacidade de produzir peças com detalhes intrincados, geometrias complexas e acabamentos superficiais superiores.
Mecanismo de fundição a vácuo
O mecanismo de fundição a vácuo envolve vários processos e etapas interligados. Cada etapa, desde a preparação do modelo mestre até a desmoldagem da peça final, desempenha um papel crítico para garantir o sucesso do processo geral. Vamos nos aprofundar em cada etapa do mecanismo de fundição a vácuo.
1. Criação de modelo mestre
A primeira etapa no processo de fundição a vácuo é criar um modelo ou padrão mestre. Este modelo mestre é normalmente produzido usando métodos de fabricação aditiva, como Estereolitografia (SLA) ou Sinterização Seletiva a Laser (SLS). Deve ser feito com alta precisão e acabamento superficial liso, pois será utilizado para criar o molde de silicone.
2. Fabricação de Moldes
O modelo mestre é então usado para criar um molde de silicone. O modelo é colocado em uma caixa de molde e sobre ele é derramada borracha de silicone líquida. Depois que a borracha de silicone cobre o modelo mestre, a caixa do molde é colocada em uma câmara de vácuo para remover quaisquer bolhas de ar do silicone. Após a cura, o molde de silicone é aberto e o modelo mestre é removido, deixando uma cavidade que corresponde ao formato do modelo mestre.
3. moldagem
O molde de silicone está então pronto para ser moldado. O molde é colocado na máquina de fundição a vácuo e o material de fundição, normalmente uma resina de poliuretano de dois componentes, é misturado e desgaseificado. A cavidade do molde é então preenchida com o material de fundição sob vácuo para garantir que o material preencha todos os detalhes do molde e que não haja bolhas de ar na peça final. Dependendo do material utilizado, o molde é então fechado e o material fundido pode curar à temperatura ambiente ou em forno de cura.
4. Desmoldagem e Acabamento
Após a cura do material fundido, o molde é aberto e a peça fundida é removida. O molde de silicone pode ser reutilizado para produzir múltiplas cópias da peça. As peças fundidas podem exigir algum pós-processamento, como aparar o excesso de material, lixar, pintar ou outros tratamentos de superfície, para obter o acabamento desejado.
Fundição de uretano: como funciona?
O material líquido de uretano é despejado em um molde de silicone e curado em forno aquecido, que desmolda levemente ou remove o produto ou peça após a solidificação.
Moldagem de uretano
O processo de fundição de uretano é limitado a pequenos volumes, pois os moldes de silicone têm um ciclo de extensão mais curto e só podem moldar cerca de 20 peças em um ciclo de produção. Após esse limite, os projetistas precisam descartar o molde de silicone macio. Porém, as peças produzidas possuem acabamento superficial excepcional e maior resistência, moldadas a partir da fundição de poliuretano em comparação ao processo de moldagem por injeção. Normalmente, os fabricantes confiam na fundição de uretano para criar peças com tolerâncias mais rígidas de até +/- 005″. Além disso, presume-se que o processo seja uma ponte entre os processos de impressão 3D e de moldagem por injeção. O prazo de entrega do produto na fundição de uretano varia de alguns dias a uma semana; pesquisas mostram que normalmente leva cerca de 3-4 semanas.
Em geral, os padrões mestres para moldes usados no processo de moldagem de uretano são projetados por meio de usinagem CNC rápida e eficaz e técnicas de impressão 3D, como estereolitografia, modelagem por deposição fundida, sinterização seletiva a laser e jatos poli. Este padrão mestre é incorporado em um recipiente de molde de silicone preenchido com uretano para fazer um molde negativo. Então, após aplicar pressão, vácuo e temperatura ideais em torno de 40 graus Celsius, o produto obtém o formato desejado do molde, que então se solidifica e a peça é ejetada para pós-processamento. Às vezes, inserções de metal são necessárias para peças que exigem tolerâncias mais restritas e padrões de parede finos.
Quais são os materiais de fundição a vácuo
Câmara de fundição a vácuo
A seleção de materiais é um aspecto crítico do processo de fundição a vácuo. Ela impacta não apenas as propriedades da peça final, mas também a qualidade e o sucesso do processo de fundição. O desempenho do processo também depende da qualidade das ferramentas de silicone, e é por isso que profissionais experientes são essenciais. fabricantes de moldes de silicone Desempenham um papel importante na obtenção de peças fundidas precisas e consistentes. Abaixo, exploramos os materiais mais comumente usados na fundição a vácuo.
- Resinas Rígidas de Poliuretano (PU) Transparentes
Geralmente, a resina de fundição de uretano é compatível com duas resinas de fundição de uretano termofixas: poliuretano elastomérico e poliuretano transparente rígido. As resinas rígidas de PU oferecem acabamento brilhante e fosco de qualidade premium. Além disso, as peças fundidas através desses termofixos proporcionam durabilidade e longevidade excepcionais.
Tabela: Aspectos técnicos do poliuretano rígido
| tipo de material | Rigidez | Detalhe técnico | Propriedades |
| Poliuretano rígido transparente | Costa D 80 | Poly-Optic 1410 ou equivalente | Alta transparência, brilho, resina transparente |
2. Poliuretano Elastomérico
Os termofixos de poliuretano elastomérico compartilham características com borrachas e são frequentemente caracterizados pelo grupo de materiais de fundição de uretano Shore A. Eles oferecem uma alta porcentagem de alongamento à ruptura, flexibilidade e resistência ao impacto. Os exemplos incluem conectores de cabos, moldes, botões, punhos de pele e kits de alta resistência para setores de defesa.
Tabela: Aspectos técnicos do poliuretano elastomérico
| tipo de material | Rigidez | Detalhe técnico | Propriedades |
| Poliuretano elastomérico | Costa A 25-95 | F-130 a F-190 ou equivalente | Quebra de alto alongamento e flexibilidade |
3. Borracha de silicone
A borracha de silicone é outra escolha popular de material para fundição a vácuo. É conhecido por sua excelente flexibilidade e resistência química e à temperatura. Essas propriedades o tornam ideal para a produção de peças macias e flexíveis, como vedações, juntas e sobremoldes. A borracha de silicone também é comumente usada para produzir moldes para fundição a vácuo, pois pode replicar com precisão a textura da superfície do modelo mestre e produzir peças com alta qualidade superficial.
4. Resinas Epóxi
As resinas epóxi são caracterizadas por suas excelentes propriedades mecânicas, resistência química e resistência a altas temperaturas. Essas propriedades os tornam adequados para a produção de peças que requerem alta resistência e rigidez. Por exemplo, as resinas epóxi são frequentemente usadas para produzir componentes estruturais e peças que serão expostas a ambientes agressivos.
5. Cera
A cera é um material especializado usado na fundição a vácuo para produzir padrões de fundição de precisão. Os padrões de cera são usados para criar moldes cerâmicos para fundição de metal. A cera é derretida do molde antes do metal ser derramado, daí o termo fundição por 'cera perdida'. Este processo permite a produção de peças metálicas com geometrias complexas e alta qualidade superficial.
É importante notar que as propriedades da peça final dependem não apenas do material selecionado, mas também dos parâmetros de processamento utilizados durante o processo de fundição. Fatores como temperatura e pressão do processo de fundição, tempo de cura do material e design do molde afetam as propriedades da peça final. Portanto, otimizar o processo de fundição para cada material e aplicação é essencial para produzir peças com as propriedades desejadas.
Fatores a serem considerados para projeto de molde de fundição a vácuo ou uretano
O projeto do molde é um aspecto crucial do processo de fundição, pois afeta diretamente a qualidade das peças fundidas finais. Um molde bem projetado garante que as peças tenham um acabamento superficial liso, dimensões precisas e detalhes complexos. Aqui estão algumas considerações essenciais para o projeto de moldes em fundição a vácuo:
1. Criando Padrão ou Modelo Mestre
Deve ser feito com alta precisão e acabamento superficial liso para evitar a transferência de defeitos ao molde de silicone e às peças fundidas. Geralmente feito usando Estereolitografia (SLA) ou Sinterização Seletiva a Laser (SLS).
2. Material do molde
A borracha de silicone é comumente usada por sua alta flexibilidade, resistência química e resistência à temperatura. É adequado para fundir uma ampla variedade de materiais e pode ser reutilizado para produzir múltiplas cópias da peça.
3. Cavidade do Molde
O espaço oco no molde corresponde ao formato da peça final. Deve ser cuidadosamente projetado para garantir um enchimento completo e sem bolhas de ar. Considere o fluxo do material de fundição e projete a cavidade com cantos arredondados e lisos.
4. Linha de Partição
A linha ao longo da qual o molde é dividido em duas metades. Deve ser cuidadosamente localizado para facilitar a confecção e desmoldagem do molde e minimizar sua aparência na peça final. Idealmente, deve estar ao longo de superfícies planas ou suavemente curvas.
5. Portões e aberturas de ventilação
As portas são canais para o material de fundição entrar na cavidade do molde e as aberturas são canais para expulsão de ar durante a fundição. Seu tamanho e localização devem ser otimizados para facilitar o fluxo de material e a expulsão de ar.
6. Consideração de encolhimento
O material de fundição normalmente encolhe à medida que cura. Para compensar esse encolhimento, a cavidade do molde deve ser um pouco maior que a peça final.
7. Liberação de Molde
Um agente desmoldante deve ser aplicado na superfície do molde antes da fundição para facilitar a desmoldagem e prolongar a vida útil do molde.
8. Suporte de molde
O molde deve ser devidamente apoiado durante a fundição para manter sua forma e evitar deformação sob o peso do material de fundição.
9.Tolerâncias
As tolerâncias do modelo mestre, do molde e do material de fundição devem ser consideradas no projeto do molde para garantir que a peça final atenda às especificações desejadas..
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Quais são as vantagens da fundição a vácuo?
A fundição a vácuo oferece muitas vantagens, tornando-a a escolha ideal para prototipagem e produção de baixo volume. Aqui estão alguns dos principais benefícios deste método:
- Acabamento de Superfície de Alta Qualidade
Uma das vantagens significativas da fundição a vácuo é o acabamento superficial de alta qualidade das peças. O uso de um molde de silicone permite a replicação precisa da textura da superfície do modelo mestre, resultando em peças com acabamento superficial suave e detalhado. Isto elimina a necessidade de etapas de pós-processamento, como lixamento e polimento, reduzindo o tempo e o custo de produção.
- Tempo de Resposta Rápido
A fundição a vácuo é um processo relativamente rápido, especialmente quando comparado a outros métodos de fabricação, como moldagem por injeção ou usinagem CNC. Os moldes de silicone podem ser produzidos rapidamente e várias peças podem ser fundidas a partir de um único molde. Isso possibilita a produção de pequenas quantidades de peças em um curto espaço de tempo, tornando a fundição a vácuo uma escolha ideal para prototipagem e produção de baixo volume.
- Econômico para pequenas quantidades
O custo de produção de um molde de silicone para fundição a vácuo é relativamente baixo em comparação com a produção de moldes de metal ou plástico rígido para outros métodos de fabricação. Além disso, o mesmo molde pode ser utilizado para produzir múltiplas cópias da peça, reduzindo o custo por peça. Isso torna a fundição a vácuo uma opção econômica para a produção de pequenas quantidades de peças.
- Capacidade de produzir geometrias complexas
A fundição a vácuo permite a produção de peças com geometrias complexas e detalhes intrincados. O material de fundição líquido pode preencher detalhes complexos na cavidade do molde, produzindo peças com formas complexas e características delicadas. Isso torna a fundição a vácuo adequada para a produção de peças com recortes, paredes finas e detalhes complexos.
- Versatilidade do material
Vários materiais podem ser usados no processo de fundição a vácuo, desde borracha macia e flexível até plástico duro e rígido. Essa versatilidade de material possibilita a produção de peças com diversas propriedades e características, tornando a fundição a vácuo adequada para uma ampla gama de aplicações.
- Peças precisas e consistentes
O processo de fundição a vácuo produz peças com alta precisão dimensional e consistência. O uso de vácuo ajuda a remover bolhas de ar do material fundido, resultando em peças com densidade uniforme e propriedades mecânicas consistentes. Isso torna a fundição a vácuo adequada para a produção de protótipos funcionais e peças para aplicações de uso final.
- Capacidade de produzir peças sobremoldadas
A fundição a vácuo permite a produção de peças sobremoldadas, onde uma peça plástica rígida é sobremoldada com um material de borracha macia. Isto é útil para produzir peças com superfícies de toque suave, vedações e juntas. O processo envolve fundir a peça plástica rígida, colocá-la em um segundo molde e moldar o material de borracha macia sobre ela.
Aplicações da fundição a vácuo
Peças fundidas a vácuo
A fundição a vácuo é um processo de fabricação versátil usado em uma ampla gama de indústrias e aplicações. Aqui estão algumas das aplicações comuns de fundição a vácuo:
Tabela: Aplicações de fundição a vácuo
| Aplicação | Descrição | Benefícios |
|---|---|---|
| Prototipagem | Usado para produzir protótipos funcionais com alto detalhamento e acabamento superficial liso. | Ideal para produzir protótipos que se assemelhem a produtos finais e permitam testes e validação. |
| Produção de baixo volume | Adequado para produção de peças em baixo volume devido ao custo relativamente baixo dos moldes de silicone e à sua reutilização . | Opção econômica para produção de pequenas quantidades de peças. |
| Peças sobremoldadas | Usado para produzir peças sobremoldadas onde uma peça de plástico rígido é sobremoldada com um material de borracha macia. | Como peças com superfícies de toque suave, vedações e juntas. |
| Dispositivos Médicos | Usado na produção de dispositivos e componentes médicos com alto detalhe, precisão e materiais de qualidade médica. | Adequado para produzir dispositivos médicos com geometrias complexas e tolerâncias restritas. |
| Componentes Automotivos | Usado para produzir peças de acabamento interno, painéis e componentes funcionais com alto detalhe e acabamento suave. | Adequado para produzir componentes estéticos e funcionais. |
| Produtos para o Consumidor | Produtos de consumo, como dispositivos eletrônicos, eletrodomésticos e artigos esportivos. | Adequado para produzir componentes estéticos e funcionais. |
| Componentes Aeroespaciais | Usado para produzir peças de acabamento interno, componentes funcionais e protótipos com alto detalhe e precisão. | Peças com tolerâncias restritas e que precisam resistir a ambientes agressivos. |
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Exemplos de aplicação de fundição de uretano
A fundição de poliuretano tem diversas aplicações em indústrias de manufatura, como peças médicas, carcaças e gabinetes, equipamentos esportivos e protótipos funcionais para os setores automotivo e aeroespacial.
Indústria médica
Tubo médico de poliuretano
A fundição de uretano utiliza principalmente plásticos de qualidade médica para formar dispositivos não tóxicos para a segurança dos pacientes. Esses produtos aderem a rígidos padrões de segurança e cumprem padrões de controle de qualidade de segurança alimentar, utilizando materiais biocompatíveis de qualidade alimentar. Alguns exemplos incluem seringas descartáveis e invólucros de cateteres implantáveis.
Equipamentos Estruturais
A fundição de poliuretano é geralmente viável para a fabricação de equipamentos de suporte leves, incluindo rodas de veículos, halteres de ginástica, componentes subaquáticos e acolchoamento de capacetes.
Desenvolvimento rápido de prototipagem
A fundição de uretano é um método de prototipagem rápida considerado apropriado para a criação de protótipos funcionais, modelos de prova de conceito, protótipos de teste e projetos de engenharia mecânica. Além disso, a moldagem de uretano ajuda a fabricar peças com comprimentos de até 30 polegadas.
Volumes de produção em pequena escala
A moldagem de uretano é uma escolha popular para a produção de peças em unidades pequenas de até 20 a 50 injeções porque o silicone do molde precisa ser descartado ocasionalmente após cada unidade. Assim, o seu emprego em grandes volumes de impressões representa uma despesa mais elevada para a economia de escala global.
Gabinetes e equipamentos de habitação
A fundição de poliuretano é muito utilizada para fabricar gabinetes para diversos setores. O seu papel é generalizado, desde produtos eletrónicos de consumo até dispositivos médicos. Além disso, a fundição de uretano pode ser combinada com o processo de sobremoldagem para criar componentes elétricos altamente esterilizados revestidos com revestimentos emborrachados para proteger a superfície e aumentar a longevidade.
Fundição de uretano vs. impressao 3D
As técnicas de moldagem de uretano e impressão 3D são difundidas nas indústrias de manufatura devido à sua capacidade de produzir peças complexas. No entanto, a impressão 3D é um processo versátil. Ele acomoda várias peças fabricadas em uma ampla gama de opções de materiais. Além da complexidade das peças, ajuda a criar protótipos funcionais mais refinados e detalhados usando estereolitografia e técnicas de deposição fundida.
Por outro lado, a fundição de uretano também ajuda a produzir padrões mestres de impressão 3D. Embora o nível de precisão seja ligeiramente mínimo para impressão 3D, pode ser mais benéfico para aplicações que requerem múltiplas cópias dos mesmos produtos. Além disso, a impressão 3D é limitada a algumas variantes de cores, enquanto a fundição a vácuo ou moldagem em uretano permite a adição de pigmentos e cores durante a operação.
Fundição de uretano vs. Moldagem por injeção
Ao comparar Fundição a vácuo vs. moldagem por injeção, Uma das principais diferenças reside no material do molde. A moldagem por injeção normalmente depende de moldes caros de aço ou carboneto para a produção, enquanto a fundição de uretano utiliza moldes de silicone de menor custo, que são mais rápidos e acessíveis de produzir.
Além disso, a moldagem por injeção beneficia notavelmente a produção de grandes volumes de peças que exigem alta resistência. Enquanto isso, a moldagem de uretano é econômica para lotes de pequena escala que produzem peças.
Fundição de uretano vs. Usinagem CNC
A usinagem CNC tem vários benefícios em relação ao processo de fundição de uretano. É mais versátil e oferece vários materiais, desde termoplásticos de engenharia até metais, compósitos e elastômeros de alta resistência. Isso o torna exato e preciso para a fabricação de peças e protótipos de dimensões reduzidas. A fundição de uretano, por outro lado, é limitada a alguns materiais. Além disso, a fabricação de peças usinadas CNC imprime custos adicionais no orçamento, enquanto a fundição de uretano é uma técnica mais rápida e acessível, desde a modelagem de protótipos até peças produzidas em massa.
Além disso, a moldagem de uretano é um processo simples, pois geralmente não requer nenhuma ferramenta para o desenvolvimento do produto. A usinagem CNC é mais complicada, pois às vezes as peças precisam ser torneadas, furadas, fresadas e fresadas para as aplicações de uso pretendidas, adquirindo assim custos adicionais no projeto.
Serviços de fundição a vácuo na Boda
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Conclusão
A fundição de uretano ou fundição a vácuo tornou-se um método eficiente e acessível para iniciar projetos de pequena escala. Os custos iniciais por peça são relativamente pequenos em comparação com as técnicas tradicionais de usinagem e moldagem. Além disso, ajuda a criar peças ou produtos que possuem alta estabilidade dimensional, fosco, brilho e capacidade de resistir a produtos químicos e óleos de base alifática. Além disso, é flexível desde um durômetro de baixa dureza (dureza/rigidez 20) até vários materiais de dureza de 100s.
No entanto, algumas desvantagens limitam a sua utilização em termos de troca de moldes e produção de curto prazo. Apesar disso, a fundição de uretano é imensamente empregada em vários desenvolvimentos de tipagem rápida e ganhou importância em vários setores, desde o médico até a fabricação de peças automotivas.
Perguntas Frequentes
Q1. O que é fundição a vácuo?
A fundição a vácuo é um método usado para criar peças de alta precisão e qualidade em diversos materiais. O processo envolve a criação de um molde de silicone em torno de um padrão mestre, o vazamento do material de fundição no molde e a cura do material em uma câmara de vácuo para remover bolhas de ar.
Q2. Quais materiais podem ser usados na fundição a vácuo?
Resinas de poliuretano, borracha de silicone e resinas epóxi são materiais comumente usados na fundição a vácuo.
Q3. Qual é a taxa de encolhimento no processo de fundição de uretano?
Ao progredir de resinas líquidas para sólidas, a taxa de contração da fundição de uretano durante a criação do molde é geralmente em torno de 0.15%.
Q4. Quais opções de acabamento de superfície podem fornecer resina de fundição de uretano?
Essas resinas normalmente oferecem moldabilidade excepcional e opções abrangentes de acabamento de superfície, incluindo fosco/fosco, transparência cristalina, tons de brilho médio a alto e superfícies texturizadas coloridas.
Q5. O poliuretano é plástico ou não?
De modo geral, os materiais termofixos não são considerados plásticos. Em vez disso, os polímeros de cadeia longa produzem poliuretanos termofixos, que são resinas elastoméricas sintéticas em vez de resinas plásticas. Um termofixo é um composto orgânico feito de ligações carbamato.
Q6. O uretano ou a resina de fundição de uretano são caros?
Os critérios de custo da fundição de uretano normalmente dependem do volume das peças, da complexidade do projeto, etc. Geralmente custa entre algumas centenas e milhares de dólares de um lugar para outro.
Q7. Quais são as aplicações da fundição a vácuo?
A fundição a vácuo é comumente usada para prototipagem rápida, dispositivos médicos, componentes automotivos e eletrônicos de consumo..