La fundición al vacío es un método de fabricación eficiente que crea piezas de bajo volumen con cualidades cercanas al moldeo por inyección. Esta tecnología ofrece prototipos detallados y de alta calidad y crea un pequeño lote de productos en un corto plazo de entrega. La aplicación de fundición al vacío garantiza que las piezas tengan excelentes propiedades mecánicas y diversas aplicaciones de uso final.
Comprender la guía de diseño de fundición al vacío es clave para el éxito de su proyecto. Para aprovechar al máximo esta excelente técnica, su diseño impreso en 3D debe seguir las recomendaciones geométricas de expertos. Es por eso que debe abordar cuidadosamente el proceso de diseño para evitar errores y garantizar una calidad óptima.
Esta guía es una descripción completa de las consideraciones para el proceso de fundición al vacío. Le mostraremos pautas esenciales de fundición al vacío para el éxito del proyecto, desde lo básico hasta las prácticas avanzadas. Pero antes de eso, analicemos brevemente el proceso en sí.
¿Qué es la fundición al vacío?
Fundición al vacío, Fundición de uretano o fundición de poliuretano utiliza moldes de silicona para producir componentes de plástico y caucho. Esta técnica se lleva a cabo al vacío. Replica el moldeo por inyección para crear piezas complejas en resinas de poliuretano y nailon fundido.
En la fundición al vacío, los materiales líquidos se introducen en un molde bajo presión de vacío, lo que produce rápidamente componentes detallados. Comienza con la elaboración de un modelo maestro preciso, a menudo mediante impresión 3D o una máquina CNC. Luego, el modelo se recubre de silicona para formar un molde colocado en una cámara de vacío.
Una vez fraguada la silicona, se retira el modelo maestro, dejando un molde de silicona impecable. Este molde se utiliza en una máquina de fundición al vacío, donde el material de fundición lo llena, capturando todas las complejidades del diseño. Después del curado, se extrae la pieza final y el molde se puede reutilizar para unas 30 piezas, lo que lo hace adecuado para tiradas de producción pequeñas y medianas.
Su entorno de vacío garantiza una fundición de alta calidad sin burbujas ni imperfecciones superficiales. Este proceso es ampliamente utilizado en prototipado rápido para pruebas previas a la serie y producción en lotes pequeños.
Consideraciones de diseño para la fundición al vacío
Como mencionamos anteriormente, seguir la guía de diseño de fundición al vacío es fundamental para el éxito del proceso. Esta sección le mostrará los conceptos básicos de diseño para la fundición al vacío y consejos de expertos para obtener los mejores resultados.
Ángulo de inclinación
En el conformado al vacío, el ángulo de salida es crucial para facilitar la extracción fácil de la pieza de plástico del molde sin distorsión ni rotura. Sin él, el plástico podría adherirse al molde, dificultando o imposibilitando su extracción. El producto podría incluso deformarse o romperse durante la extracción.
Idealmente, debería diseñar su pieza con un ángulo de desmoldeo de al menos 1 a 2 grados. Sin embargo, el tamaño del ángulo de salida varía según el material, la forma y complejidad del producto y el tamaño del molde. Los materiales propensos a deformarse o productos con formas intrincadas pueden requerir un ángulo de inclinación mayor. Por otro lado, formas más simples o materiales más rígidos pueden ser suficientes con un ángulo menor. Diseñar el producto con un ángulo de desmoldeo adecuado es esencial para garantizar una extracción sin esfuerzo del molde sin comprometer la integridad del producto final.
Tolerancia
Un consejo práctico es mantener las tolerancias estándar según ISO 2768 Grueso (C) para fundición al vacío. Si no se requieren características específicas, se aplican tolerancias estándar. Si bien son posibles tolerancias más estrictas, las recomendamos solo para características críticas. La tolerancia es +/- 0.5 mm o +/- 0.1 mm por 30 mm, lo que sea mayor.
Espesor de la pared
La fundición al vacío permite diseñar secciones de pared delgadas y gruesas dentro de la misma pieza sin afectar el componente final, ofreciendo una mayor libertad de diseño. Las paredes del producto moldeado al vacío deben lograr un equilibrio; deben ser lo suficientemente gruesos para brindar resistencia y durabilidad, pero no tan gruesos como para que se enfríen lentamente y se vuelvan quebradizos. El espesor de la pared afecta significativamente la resistencia y durabilidad del producto final.
Las paredes más gruesas son generalmente más fuertes y resistentes a la deformación, pero pueden tardar más en calentarse y formarse, lo que requiere moldes más grandes y costosos. Por el contrario, las paredes más delgadas son más fáciles de calentar y formar, lo que requiere moldes más pequeños y menos costosos, aunque pueden ser más propensas a deformarse y menos robustas.
Normalmente, recomendamos un espesor de pared mínimo que oscila entre 1 mm y 1.5 mm para piezas de tamaño pequeño a mediano, ajustándolo para piezas más grandes según sea necesario. Sin embargo, el espesor ideal puede variar según los requisitos de su proyecto y el material elegido.
Incorporación de socavados y voladizos
Los socavados y los voladizos son elementos de diseño que están empotrados o sobresalen de un espacio, lo que complica los procesos de moldeado y fundición. Sin embargo, la fundición al vacío puede gestionar eficazmente estas características desafiantes en comparación con otras técnicas de producción.
Cuando se planifica incorporar socavaduras o salientes en diseños de fundición al vacío, es esencial reconocer su influencia en la complejidad del molde, lo que podría requerir ajustes o consideraciones adicionales. Es recomendable consultar con un experto en fabricación para garantizar que estos intrincados detalles se ejecuten de forma precisa y eficiente. En RapidDirect, estamos equipados y deseosos de ayudar en este proceso.
Bolsas
Los salientes deben tener al menos 1 mm de altura y un diámetro mínimo de 1 mm. El espesor de la pared de las protuberancias no debe exceder el 60 por ciento del espesor nominal para reducir el hundimiento. Los jefes deben tener al menos 1 mm de alto y ancho. El radio inferior no debe exceder el 25% del espesor de la pared y las paredes salientes deben ser menores o iguales al 60% para evitar la contracción.
costillas
Agregar nervaduras a áreas grandes y planas mejora la resistencia y minimiza la deformación. El espesor de las nervaduras debe ser menor que el espesor de la pared para reducir los efectos de contracción y hundimiento. Nuestros expertos recomiendan mantener el espesor de las nervaduras por debajo del 60 por ciento del espesor nominal de la pared y limitar la altura de las nervaduras a menos de tres veces su espesor.
Detalles en relieve
Diseñe texto y logotipos empotrados o en relieve con una profundidad/altura mínima de 1 mm y un ancho de 1 mm para garantizar la visibilidad. Deje un espacio de 1 mm entre letras para obtener resultados óptimos. Incluya ángulos de salida en los detalles en relieve para facilitar el desmolde. Además, evite socavados complejos que puedan complicar el proceso de desmoldeo.
Materiales para colada al vacío
Hacer coincidir las propiedades deseadas de un material preferido suele ser un desafío cuando se diseña para fundición al vacío. Sin embargo, la versatilidad de este proceso de fabricación permite el uso de una amplia variedad de materiales, ampliando las opciones de selección disponibles. Los materiales de fundición replican las dimensiones y especificaciones proporcionadas por el equipo de ingeniería, particularmente en lo que respecta a las propiedades térmicas y físicas. Los materiales comunes utilizados en esta técnica de fundición incluyen cauchos, resinas y termoplásticos.
Resinas tipo ABS
Las resinas similares al ABS replican las propiedades del plástico ABS, proporcionando una combinación de resistencia y flexibilidad ideal para diversas aplicaciones. Con excelentes detalles de superficie que se asemejan a piezas moldeadas por inyección, las resinas similares al ABS vienen en opciones retardantes de llama, aptas para alimentos y estables a los rayos UV, lo que las hace versátiles para diferentes requisitos. Además, ofrecen una solución rentable para producir prototipos o series pequeñas de piezas de uso final. Los beneficios clave incluyen buenas propiedades mecánicas, acabado superficial fino y representación de detalles excepcional. Los fabricantes suelen utilizarlos en electrónica de consumo, componentes de automóviles y juguetes.
Resinas similares al polietileno y al polipropileno
Las resinas similares al polietileno y al polipropileno imitan las propiedades del polietileno y el polipropileno, proporcionando flexibilidad, durabilidad, elasticidad y dureza. Estas resinas ofrecen excelentes detalles de superficie, una apariencia moldeada por inyección, dureza y características livianas. Estos poliuretanos permiten la producción rentable de prototipos de alta calidad o pequeñas series de piezas de uso final.
Las resinas similares al polietileno ofrecen alta flexibilidad, excelente resistencia al impacto y buena resistencia química. Por tanto, son adecuados para componentes de embalaje, contenedores y piezas flexibles. También exhiben durabilidad, tenacidad y excelente resistencia a la fatiga y a los productos químicos. Son ideales para producir ajustes rápidos y piezas de automóviles, y brindan un rendimiento confiable en entornos exigentes.
Resinas similares al policarbonato
Estas resinas están diseñadas para replicar las propiedades del policarbonato, ofreciendo alta resistencia y claridad. Estas resinas cuentan con alta resistencia mecánica, transparencia y resistencia al calor, lo que las hace ideales para diversas aplicaciones. Los poliuretanos similares al policarbonato son adecuados para producir componentes de gafas, cubiertas de luz y otras piezas transparentes que requieren resistencia.
Acrylic
Las resinas acrílicas utilizadas en la fundición al vacío emulan las características del PMMA (polimetacrilato de metilo). Estas resinas ofrecen alta claridad, transparencia y resistencia a los rayos UV, lo que las hace adecuadas para diversas aplicaciones. Las resinas acrílicas se emplean comúnmente en procesos de fundición al vacío para producir accesorios de iluminación, lentes y componentes transparentes. Su capacidad para replicar las propiedades del PMMA garantiza la creación de piezas de uso final duraderas y visualmente atractivas.
Resina de silicona
Las resinas de silicona se caracterizan por su bajo peso molecular y su estructura de cadena ramificada. Ofrecen una excelente resistencia al calor y un alto rendimiento, superando a los materiales de caucho tradicionales. Con una estabilidad térmica que permite una resistencia de hasta 500 grados Celsius durante períodos cortos, las resinas de silicona son valiosas como aislamiento eléctrico y como agentes de liberación. Estas propiedades los hacen indispensables en industrias que requieren materiales capaces de soportar altas temperaturas manteniendo la confiabilidad y el rendimiento.
En la fundición al vacío, las resinas de silicona son agentes desmoldantes esenciales para materiales termoplásticos o elastoméricos como el poliuretano. El uso de resinas de silicona mejora la eficiencia y la calidad del proceso de fundición al vacío, asegurando un desmolde suave y una replicación precisa de detalles intrincados en los productos finales.
Goma de silicona
El caucho de silicona utilizado en la fundición al vacío ofrece propiedades excepcionales como elastómero duradero y resistente con una estructura molecular única. Las propiedades notables del caucho de silicona incluyen buena fluidez, transparencia, curado sin contracción a temperatura ambiente, estabilidad a largo plazo de las propiedades mecánicas después del curado y resistencia a la resina de fundición.
Estos atributos establecen al caucho de silicona como un material popular y confiable para moldes de fundición al vacío, brindando libertad geométrica y opciones de acabado premium. Su alta flexibilidad, elasticidad y resistencia a la temperatura lo hacen adecuado para sellos, dispositivos médicos, juntas y utensilios de cocina. Además, su biocompatibilidad mejora su utilidad en aplicaciones médicas y relacionadas con los alimentos, garantizando la seguridad y confiabilidad del producto.
TPU (Poliuretano Termoplástico)
Las resinas similares al TPU son un intermediario versátil entre los plásticos rígidos y el caucho flexible. Constan de fases blandas y duras. Por lo tanto, estas resinas ofrecen una flexibilidad y dureza excepcionales, lo que las hace muy adecuadas para procesos de producción de tiradas cortas con períodos de desarrollo mínimos. Las resinas de poliuretano ofrecen atributos como resistencia al calor, elasticidad y alto módulo electrónico.
Sus equilibradas propiedades físicas y su alta estabilidad dimensional facilitan el moldeo y los hacen especialmente adecuados para productos que requieren resistencia a la abrasión y retardo de llama. Estas características los hacen ideales para juntas, sellos, mangueras flexibles y componentes de calzado, donde la confiabilidad y la longevidad son esenciales.
Resina epoxica
Esta resina está formada por una mezcla química de epoxi y endurecedor. Presenta una durabilidad y resistencia excepcionales al desgaste, a los productos químicos y a las condiciones climáticas. Su capacidad para soportar fuerzas sostenidas sin deformarse lo convierte en un material adhesivo confiable. Con excelentes capacidades de unión, versatilidad y tolerancia moderada a la temperatura, la resina epoxi encuentra un uso generalizado en industrias como la construcción, la manufactura y la carpintería. Sus aplicaciones van desde servir como fase de matriz en piezas compuestas hasta proporcionar protección de superficies. Las resinas epoxi fundidas también se utilizan para elaborar diversos artículos, incluidas esculturas, joyas y artesanías.
Espuma de poliuretano
Las espumas de poliuretano sirven como materiales centrales o bases para crear componentes livianos con diseños complejos. Ofrecen una excelente resistencia al calor, baja densidad, la capacidad de fabricar magníficas estructuras superficiales y retardo de llama. Estas espumas ayudan a producir materiales aislantes, paneles de bajo peso y estructuras multicapa.
Las espumas de fundición de poliuretano ofrecen rentabilidad y eficiencia en la fundición al vacío, y cuentan con un tiempo de ejecución más corto que otros materiales de fundición. Las espumas de PU son altamente mecanizables con una excelente estabilidad dimensional y son adecuadas para condiciones de precisión extrema. Además, permiten un desmolde rápido y sencillo del producto final, mejorando la eficiencia y productividad general del proceso de fabricación.
Dé vida a su diseño de fundición al vacío
La fundición al vacío ofrece un enfoque rentable para producir componentes complejos de plástico y caucho en lotes pequeños. Debido a la asequibilidad y los resultados de alta calidad, muchos equipos de productos utilizan piezas fundidas al vacío para realizar pruebas de funcionamiento durante el desarrollo del producto. Por lo tanto, es aplicable en diversas industrias.
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Nuestros servicios de fundición al vacío están diseñados para ofrecer una solución integral tanto para la creación de prototipos como para las necesidades de piezas de producción personalizadas. Producimos piezas de elastómero muy detalladas, garantizando una calidad excepcional y tiempos de respuesta rápidos. Confíe en RapidDirect para su próximo proyecto y experimente la facilidad de obtener prototipos y piezas personalizadas de calidad superior.
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Preguntas Frecuentes
El proceso de fundición al vacío produce piezas con una precisión dimensional excepcional, con una precisión de ±0.3 % (con un límite inferior de ±0.3 mm en dimensiones inferiores a 100 mm). Dependiendo del patrón maestro y de la geometría de la pieza, podemos conseguir precisiones dimensionales que oscilan entre 0.2 y 0.4 mm.
Muchos joyeros han adoptado técnicas de fundición al vacío para elaborar pequeños engastes de joyería. Este método facilita la creación de engastes y monturas personalizados para piedras de forma libre y ofrece diseños protectores para especies de gemas blandas como la dioptasa y el ópalo. Además, los joyeros pueden crear moldes de goma de piezas originales y utilizarlos para producir modelos para copias.
La principal desventaja de la fundición al vacío es la vida útil limitada del molde de silicona. Se degradan con el tiempo y requieren reemplazo después de numerosos ciclos, lo que potencialmente aumenta los costos de las tiradas de producción de mayor volumen. Además, ciertos materiales como metales o plásticos rellenos de vidrio no se replican fácilmente mediante fundición al vacío, lo que afecta la idoneidad del proceso. Además, la fundición al vacío puede no ser muy adecuada para piezas muy complejas.
