Vakuumgießen, auch Urethangießen oder Polyurethangießen genannt, ist ein vielseitiges Herstellungsverfahren, das hauptsächlich für hochpräzise und detaillierte Prototypen oder Teile in kleinen Chargen verwendet wird. Dabei wird flüssiges Material unter Vakuum in eine Silikonform gegossen. Anschließend füllt das Material die Form ohne Luftblasen oder Defekte. Darüber hinaus stehen Ihnen zahlreiche Vakuumgussmaterialien zur Auswahl. Es erleichtert das am besten passende Materialharz entsprechend den gewünschten Eigenschaften und Funktionalitäten im Endteil.
Die beliebtesten Vakuumgießharze sind ABS-ähnliche Harze, PC-ähnliche Harze, PPMA und Weichkautschuke. Jedes dieser Harze bietet einzigartige Eigenschaften und Vorteile für Vakuumgussteile. In diesem Artikel werden die verschiedenen Harze erläutert, um Sie bei der Auswahl des Vakuumgussmaterials zu unterstützen.
Bedeutung der Materialauswahl beim Vakuumgießen
Die Eigenschaften der endgültigen Vakuumgussprodukte hängen direkt von dem Rohmaterial ab, für das Sie sich zunächst entscheiden. Es beeinflusst die Funktionalität, Ästhetik und Haltbarkeit des Gussteils. Der Grund dafür ist, dass verschiedene Materialien unterschiedliche Grade an Flexibilität, Festigkeit, Härte, Aussehen, Hitzebeständigkeit und optischer Klarheit bieten.
Hier sind die Bedeutungen der Materialauswahl beim Vakuumgießen;
Leistung und Haltbarkeit
Die Materialwahl hat erheblichen Einfluss auf die Leistung und Langlebigkeit vakuumgegossener Teile. Beispielsweise sind Materialien mit hoher Zugfestigkeit und Hitzebeständigkeit für Bauteile, die Belastungen und hohen Temperaturen ausgesetzt sind, unerlässlich. Umgekehrt profitieren Anwendungen, die Flexibilität und Schlagfestigkeit erfordern, von weicheren Materialien.
Ästhetik und Finish
Eine weitere Bedeutung ist Ästhetik und Verarbeitung. Die Fließeigenschaften des gewählten Materials entscheiden über die Oberflächenqualität. Wenn das geschmolzene Material reibungslos in den Hohlraum fließt, wird ein feines und hervorragendes Finish erzielt.
Darüber hinaus ist es von entscheidender Bedeutung für Prototypen und hochwertige Teile, bei denen die optische Attraktivität ebenso wichtig ist wie die Funktionalität, wie z. B. bei Unterhaltungselektronik und hochwertigen Automobilkomponenten.
Kosten des Vakuumgussprojekts
Die Rohmaterialkosten nehmen einen großen Anteil an den Gesamtkosten des Vakuumgusses ein. Wie teuer das gewählte Material ist, wirkt sich daher auf die Kosteneffizienz des Projekts aus.
Einige Materialien bieten eine wirtschaftlichere Lösung ohne Qualitätseinbußen und eignen sich daher ideal für Prototypen und kleine Produktionsserien. Darüber hinaus kann die Wahl des Materials die Lebensdauer der Form beeinflussen und sich direkt auf die Gesamtproduktionskosten auswirken.
Kompatibilität mit Anwendungsanforderungen
Das von Ihnen ausgewählte Material muss den spezifischen Anforderungen der beabsichtigten Anwendung entsprechen. Beispielsweise erfordern medizinische Geräte biokompatible Materialien und Außenanwendungen können UV-beständige Materialien erfordern. Darüber hinaus betreffen die Anwendungsanforderungen auch den Produktionsumfang, da die Verarbeitung einiger Materialien lange dauern kann und eine Massenproduktion unmöglich macht. Dennoch gibt es mehrere Gründe, Vakuumguss für Rapid Prototyping zu verwenden, unabhängig von etwaigen Zykluszeitbeschränkungen.
Arten von Materialien, die beim Vakuumgießen verwendet werden
Da wir die Bedeutung verstehen, gehen wir näher auf typische Vakuumgussmaterialien ein. So können Sie die Entscheidung basierend darauf treffen, welches Ihren Anforderungen entspricht.
ABS-ähnliche Harze
Unter den verschiedenen Materialien bieten ABS-ähnliche und Polyurethanharze (PU) Festigkeit, Haltbarkeit, niedrige Viskosität und thermische Stabilität. Das Ergebnis sind Teile mit einer glatten Oberfläche, die aus ästhetischen Gründen leicht lackiert oder bearbeitet werden können. Darüber hinaus sorgt die Dimensionsstabilität von ABS dafür, dass die Produkte über einen langen Zeitraum strukturell intakt bleiben.
| Schlüsseleigenschaften | Anwendungen | |
| PU8150 | Beständig gegen Abrieb und Verschleiß, hohe Festigkeit, Härte, halbtransparent sowie Chemikalien- und Ölinertheit. | Dichtungen und Schläuche für verschiedene Anwendungen. |
| PU8260 | Es handelt sich um ein flexibles Polyurethanharz mit hoher Schlag- und Reißfestigkeit, Haltbarkeit, Flammhemmung, Elastizität und Stoßdämpfungsfähigkeit. | Flexible Verbindungen, Automobildichtungen, Schutzhüllen, gebogene Rohre. |
| PU8263 | Verschleiß- und Hochtemperaturbeständigkeit, hervorragende mechanische Festigkeit und Flammwidrigkeit. | Geeignet für Anwendungen mit hoher Flammhemmung (UL94 V-0 und 5VA), Industriemaschinenkomponenten und Kfz-Motorhaubenteilen. |
| PX100 | Es handelt sich um ein starres Harz, das eine hervorragende Mischung aus Festigkeit, Schlagfestigkeit und niedriger Viskosität bietet. | Teile, die ähnliche Eigenschaften wie Thermoplaste, Luft- und Raumfahrtkomponenten und Elektronikgehäuse erfordern. |
| PX215 | Dimensionsstabilität, Hitzebeständigkeit, weicher Griff und ein ausgewogenes Verhältnis von Flexibilität und Zähigkeit. | Tragbare Geräte, hochschlagfeste Produkte, Griffe und Soft-Touch-Prototypen. |
| UP4280 | Ein leicht zu verarbeitendes Polyurethan mit Zähigkeit, Detailgenauigkeit und ohne Eigenfarben. | Detaillierte Prototypen, komplexe Teile mit einer Mischung mechanischer Eigenschaften. |
PC-ähnliche Harze
Diese Harze spiegeln die Eigenschaften von Polycarbonat-Kunststoff beim Vakuumgießen wider. Es enthält Polyol und Isocyanat in geeigneten Verhältnissen. Mittlerweile sorgt es ebenso wie PC-Kunststoff für optische Klarheit.
Vorteile:
- PC-ähnliche Harze halten Stößen und Belastungen stand, ohne zu reißen.
- Vielseitigkeit in Form und Größe.
- Wärmewiderstand.
- Günstigere Alternative zu Glasteilen oder -produkten.
Darüber hinaus eignen sie sich ideal für die Herstellung langlebiger, transparenter Teile mit hoher Präzision. Dies macht sie zu einem beliebten Vakuumgussmaterial in Branchen, die klare und starke Komponenten erfordern.
| Schlüsseleigenschaften | Anwendungen | |
| PU8098 | Es ist hoch hitzebeständig bis 120 °C, weniger dicht, bietet wertvolle mechanische Festigkeiten und ist langlebig. | Automobilstoßstangen und Armaturenbretter, langlebige Industriekomponenten und Schläuche für Werkzeuge. |
| PX510 | Hohe Festigkeit, Steifigkeit, UV-Beständigkeit und hervorragende thermische Stabilität. | Transparente Prototypen, Elektro- und Beleuchtungskörper, Modelle und Spielzeug, Autoteile unter der Motorhaube usw. |
| UP6160 | Einfache Verarbeitung, hohe Temperaturbeständigkeit und Detailgussfähigkeit. | Leichte Automobilkomponenten, thermische Anwendungen, elektronische Gehäuse und Gehäuse für medizinische Geräte. |
| PX223HT | Es widersteht den Aufprallkräften und bietet niedrige Viskosität, Zähigkeit, chemische Inertheit und ausgezeichnete thermische Beständigkeit. | Wärmebeständige Anwendungen, Maschinenteile, Kabinenkomponenten für die Luft- und Raumfahrt sowie elektrische Isolatoren. |
PP-ähnliche Harze
Was unterscheidet Polypropylen von anderen Thermoplasten? Es handelt sich um thermische Stabilität, geringes Gewicht, Ermüdungsbeständigkeit und chemische Inertheit. Daher verleihen PP-ähnliche Harze diese Eigenschaften den Vakuumgussteilen.
Diese Vakuumgussmaterialien oder -harze werden durch Polymerisation von Propylen mit einem Katalysator hergestellt, wodurch anpassbare Polymerketten für verschiedene Anwendungen entstehen. Unterdessen ermöglicht die Anpassung der Parameter während der Polymerisation eine individuelle Anpassung der Fließeigenschaften, der Schlagfestigkeit und der thermischen Stabilität.
Vorteile
- Hohe Fließfähigkeit: Die Fließeigenschaften des Harzes stellen sicher, dass es Silikonformen effektiv füllen kann und komplizierte Details von Hohlräumen erfasst.
- Geringe Schrumpfung: Minimale Schrumpfung beim Abkühlen führt zu Teilen mit hoher Maßhaltigkeit.
- Flexibilität und Robustheit: Sie bieten ein ausgewogenes Verhältnis von Flexibilität und Zähigkeit für langlebige Teile, die Rissbildung und Ermüdung widerstehen.
| Schlüsseleigenschaften | Anwendungen | |
| 8550 | Dimensionsstabilität, ausgezeichnete Dehnung und mäßige Schlagfestigkeit. | PP- und PE-Kunststoff-Prototyping, schwarz-weiße durchscheinende Komponenten, Automobil-Prototypen. |
| PU8570 | Verschleißfestigkeit, Haltbarkeit, gute Zähigkeit und hervorragende Flexibilität. | Dichtungen und Dichtungen in Maschinen, Fahrzeuginnenräumen, Verbindungen und Anschlüssen. |
| UP5690 | Hohe Zähigkeit, Schlagfestigkeit, Flexibilität und inert gegenüber vielen Chemikalien und Lösungsmitteln. | Vibrationsdämpfende Komponenten und Stoßfänger, Armaturenbretter, Maschinengehäuse und Gehäuse für Unterhaltungselektronik. |
PMMA/Acryl-Materialien
Es ist neben vielen anderen Materialien für seine optische Transparenz, mechanische Steifigkeit, Festigkeit, thermische Stabilität sowie Verschleiß- und Kratzfestigkeit bekannt.
Darüber hinaus umfasst die Herstellung von Acryl/PMMA die Polymerisation von Methylmethacrylat-Monomeren. Im Allgemeinen in loser Schüttung, Lösung oder Suspension. Durch diesen Prozess entsteht ein Polymer, das die Ästhetik von Glas mit Haltbarkeit verbindet.
Vorteile
- Ästhetisch ansprechend: PMMA bietet eine hervorragende Optik (unzählige Farben sind möglich). Darüber hinaus verblasst es im Laufe der Zeit nicht durch Licht (UV) und Witterungseinflüsse.
- Präzision und Detail: Beim Vakuumgießen können PMMA-Teile mit komplizierten Details und engen Toleranzen gegossen werden. Sie reproduzieren den Entwurf des Urmodells genau.
- Vielseitigkeit in den Anwendungen: Aufgrund der optischen Klarheit eignet es sich für verschiedene Anwendungen, einschließlich Linsen, Lichtleiter und transparente Gehäuse.
| Schlüsseleigenschaften | Anwendungen | |
| PX5210HT | Hohe Transparenz, minimale Schrumpfung, hervorragende UV-Beständigkeit und hohe Zähigkeit | Automobilbeleuchtung, Komponenten für medizinische Geräte und optische Linsen |
| UPX5210 | Gute Schlagzähigkeit, lässt sich leicht lackieren und einfärben und verfügt über UV-Stabilität. | Elektronikgehäuse, Dekorationsartikel und Schutzhüllen. |
| X522HT | Hervorragende thermische Beständigkeit, hohe Klarheit und Haltbarkeit. | Außenleuchten, Luft- und Raumfahrtkomponenten und Hochtemperaturanwendungen |
Transparenter Weichgummi
Dieses innovative Vakuumgussmaterial kombiniert die Elastizität und Flexibilität von Gummi mit der Klarheit von Glas. Weichkautschuke werden typischerweise aus Silikon oder thermoplastischen Elastomeren hergestellt. Darüber hinaus bietet es vielfältige Anwendungsmöglichkeiten für Ingenieure und Produktentwickler.
Vorteile
- Designfreiheit: Vakuumgussverfahren mit transparentem Weichgummi ermöglicht komplexe Formen und Details. Diese sind mit herkömmlichen Herstellungsverfahren nicht einfach zu erreichen.
- Transparenz: Ähnlich wie durchsichtiger Kunststoff oder Glas. Somit können durch das Gießen des Gummis interne Komponenten sichtbar gemacht werden, ohne dass die Materialintegrität darunter leidet.
- Flexibilität und Haltbarkeit: Kombiniert die Fähigkeit, sich zu biegen und zu dehnen, mit Widerstandsfähigkeit gegen Stöße und Abnutzung.
| Schlüsseleigenschaften | Anwendungen | |
| UPX8400 | Hohe Dehnbarkeit, Fließfähigkeit, gute Gießbarkeit und Reißfestigkeit | Medizinisches Prototyping, tragbare Technologiekomponenten. |
| T0387 | Langlebiges Harz, optische Transparenz, gute elastische Eigenschaften, thermische Beständigkeit und Flexibilität. | Prototypen von Automobilbeleuchtungen, Konsumgütern und verschiedenen flexiblen Komponenten. |
Faktoren, die die Auswahl des Vakuumgussmaterials beeinflussen
Jetzt müssen Sie sich einen Überblick über die Merkmale, Eigenschaften und Einsatzmöglichkeiten von Vakuumgussmaterialien verschaffen. Als nächstes müssen Sie auswählen, welches Ihren Casting-Anforderungen entspricht.
Lassen Sie uns besprechen, welche Faktoren die Materialauswahl beeinflussen.
Umweltfaktoren
Es ist wichtig zu berücksichtigen, in welcher Umgebung das Vakuumgussteil eingesetzt werden soll. Jedes Materialharz verhält sich gegenüber Umweltfaktoren wie Feuchtigkeit, Einwirkung von Chemikalien oder anderen Lösungsmitteln, UV-Strahlung und Temperaturschwankungen anders. Identifizieren Sie daher die Umgebung der Anwendung. Berücksichtigen Sie dies dann bei der Auswahl des Materials. Beispielsweise bietet PC-ähnliches PX510-Harz eine hervorragende Atmungsaktivität für Außenanwendungen.
| Material | Wärmeeinwirkung | Luftfeuchtigkeit | Chemikalien und Lösungsmittel | UV-Belichtung |
| PU8150 | Moderat | Hoch | Hoch | Moderat |
| PU8260 | Moderat | Moderat | Hoch | Hoch |
| PU8263 | Sehr gut geeignet | Moderat | Sehr gut geeignet | Sehr gut geeignet |
| PX100 | Niedrig | Moderat | Moderat | Niedrig |
| PX215 | Moderat | Hoch | Moderat | Moderat |
| UP4280 | Sehr gut geeignet | Moderat | Hoch | Moderat |
| PU8098 | Sehr gut geeignet | Niedrig | Moderat | Niedrig |
| PX510 | Moderat | Moderat | Moderat | Moderat |
| UP6160 | Moderat | Moderat | Hoch | Moderat |
| PX223HT | Sehr gut geeignet | Moderat | Sehr gut geeignet | Sehr gut geeignet |
| 8550 | Niedrig | Hoch | Niedrig | Niedrig |
| PU8570 | Moderat | Sehr gut geeignet | Moderat | Moderat |
| PU5690 | Niedrig | Moderat | Niedrig | Niedrig |
| PX5210HT | Sehr gut geeignet | Hoch | Moderat | Sehr gut geeignet |
| UPX5210 | Sehr gut geeignet | Hoch | Moderat | Sehr gut geeignet |
| X522HT | Sehr gut geeignet | Hoch | Moderat | Sehr gut geeignet |
| UPX8400 | Moderat | Hoch | Moderat | Moderat |
| T0387 | Niedrig | Hoch | Niedrig | Niedrig |
Kostenüberlegungen
Der Preis der bei Vakuumgussarbeiten verwendeten Materialien kann stark variieren und sich auf das Gesamtbudget des Projekts auswirken. Beispielsweise bieten Hochleistungsharze bessere Eigenschaften, sind aber teurer. Für ein kostengünstiges Vakuumgießen ist es daher wichtig, den Bedarf an spezifischen Materialeigenschaften mit Budgetbeschränkungen in Einklang zu bringen.
Berücksichtigen Sie außerdem auch die Materialkosten pro Teil. Bei einer Massenproduktion tragen die Rohmaterialkosten weniger zu den Gesamtkosten des Vakuumgusses bei. Hier erhalten Sie mehr Flexibilität hinsichtlich der Kosten- und Leistungsbilanz.
Produktionsvolumen und Lieferzeiten
Sie fragen sich vielleicht, wie sich das geplante Produktionsvolumen auf die Auswahl des Vakuumgussmaterials auswirkt. Das Produktionsvolumen wirkt sich jedoch auf die Kostenbetrachtung, die Materialverfügbarkeit und die Gießzykluszeit aus. Beispielsweise eignet sich ein Material wie PU8150 ideal für die Prototypenfertigung oder Kleinserien, da es kurze Zykluszeiten bietet. So können Sie in kürzerer Zeit einige Replikate wirken.
Die Vorlaufzeit hängt von der Materialauswahl ab, da die Aushärtezeit für die einzelnen Harze unterschiedlich ist. Wenn Sie beispielsweise eine schnellere Durchlaufzeit benötigen, wählen Sie ein Material, das sich leicht verarbeiten lässt und eine kurze Aushärtezeit hat.
Auswahl des richtigen Materials für Ihr Vakuumgussprojekt
Jetzt wissen Sie möglicherweise, welcher Harztyp für Ihre Anwendung geeignet ist, nachdem Sie die gängigen Vakuumgussmaterialien und Auswahlüberlegungen besprochen haben. Wie bereits erwähnt, hängt es von der Anwendungsumgebung, den erforderlichen mechanischen physikalischen Eigenschaften, dem geplanten Produktionsvolumen, der Vorlaufzeit und anderen Projektspezifikationen ab.
Es wird jedoch empfohlen, Vakuumgusshersteller und erfahrene Fachleute zu konsultieren. In diesem Zusammenhang kann niemand das Beste geben Vakuumgussdienstleistungen außer RapidDirect. Wir verfügen über ein Jahrzehnt Erfahrung in der Arbeit an zahlreichen Industrieanwendungen. Unsere Ingenieure können Ihnen mit einer detaillierten DFM-Analyse (Design for Manufacturability) Ihres Entwurfs dabei helfen, geeignete Vakuumgussmaterialien für das Projekt vorzuschlagen. Sie können Ihr Design hochladen werden auf dieser Seite erläutert.
