Una técnica clave en la fabricación de piezas de plástico es la fundición al vacío. Reconocida por su eficiencia y velocidad, la fundición al vacío se destaca como un método principal para producir pequeños lotes de productos de poliuretano. Este proceso es particularmente valioso para crear muestras preliminares de un producto, lo que permite a los fabricantes realizar pruebas de mercado antes de la producción a gran escala.
Este artículo tiene como objetivo arrojar luz sobre la fundición al vacío, un proceso crucial en el moldeado de plástico que merece atención. Profundizaremos en las complejidades del proceso de fundición al vacío, incluido el procedimiento paso a paso, los materiales utilizados y su amplia gama de aplicaciones. Al comprender los detalles específicos de la fundición al vacío, las partes interesadas pueden apreciar mejor su importancia en el desarrollo y prueba de nuevos productos, asegurando que las ideas innovadoras sean factibles y estén listas para el mercado.
¿Qué es la fundición al vacío?
La fundición al vacío es una técnica de moldeo blando que emplea moldes de silicona blanda para fundir plásticos y elastómeros de poliuretano. De ahí sus nombres: fundición al vacío de silicona y fundición de uretano. Toda la fundición se realiza en una cámara de vacío, lo que elimina el riesgo de burbujas de aire en el molde, garantizando productos finales precisos e impecables.
En comparación con la fundición tradicional, en la que el molde metálico es permanente, costoso y lleva tiempo producirlo, la fabricación de moldes de silicona es más rápida. El plazo de entrega es de unos 15 días y un molde de silicona puede fabricar hasta 25 piezas. Esto lo convierte en uno de los métodos más preferidos para la creación rápida de prototipos.
¿Cuál es el proceso de fundición al vacío de plástico?
El elemento clave del moldeo al vacío es el molde de silicona. Sin embargo, existen algunos pasos preliminares y posteriores al moldeo para la fabricación y el uso de un molde de silicona o el moldeo al vacío casero.
Aquí hay un breve vistazo a todos esos pasos:
Paso 1: crear el modelo maestro
Primero, prepara un molde maestro para hacer ese molde de silicona. Se puede diseñar en 3D en cualquier software CAD, como SolidWorks, CATIA o AutoCAD. Para darle vida al molde, Mecanizado CNC or impresión 3D son opciones comunes. (Consulte la siguiente sección para obtener consejos sobre el diseño de moldes).
La precisión de las piezas fundidas al vacío depende en gran medida del molde maestro, por lo que debe ser lo más preciso posible. Para ello, pulir o esmerilar la superficie es una opción.
Paso 2: hacer el molde de silicona
Después de completar el molde maestro, proceda a fundir un molde de silicona suave. Coloca el molde maestro en una caja de fundición y vierte silicona líquida. Para curar, coloque la configuración en un horno precalentado a 40 ℃. La silicona puede tardar entre 10 y 16 horas en fraguar y solidificarse.
Retirar el molde de silicona con cuidado con un cuchillo. Puede utilizar un agente desmoldante si tiene problemas para quitar el molde.
Paso 3: Fundición de las piezas al vacío
El último paso es colar el poliuretano en el molde de silicona. Si estás usando una mezcla de resinas, mézclalas primero. Agregue pigmentos de color ahora si desea algún color. Luego, saca el aire del molde para crear un vacío y vierte la resina. Este paso de vacío es importante porque evita que se formen burbujas de aire y asegura que la resina cubra cada parte del molde.
Lo que Los materiales se utilizan en la fundición al vacío.?
El proceso de fundición de silicona es adecuado en gran medida para resinas de poliuretano y elastómeros. Algunas opciones de materiales comunes son:
Resinas tipo ABS
La resina ABS tiene características similares al termoplástico ABS; es duro, dimensionalmente estable y resistente a impactos. Entre estas resinas, la UP4280 similar al ABS destaca por su resistencia al calor y su alta resistencia, lo que la convierte en una opción popular para la fabricación de prototipos. Además, la resina PX250 ofrece alta resistencia al impacto y a los rayos UV, cualidades ideales para producir artículos como cascos. Para la creación rápida de prototipos, PX100 presenta otra opción viable, lo que garantiza que exista una resina similar al ABS adecuada para una amplia gama de aplicaciones. Este enfoque estructurado destaca los beneficios y aplicaciones específicos de cada resina similar al ABS, manteniendo una coherencia lógica en el contenido.
Tipo nailon relleno de vidrio.
El material similar al nailon relleno de vidrio mejora significativamente el rendimiento de los productos fabricados mediante fundición al vacío. Al incorporar fibras de vidrio en la matriz de nailon, la resistencia a la tracción y la rigidez del material aumentan sustancialmente. Este refuerzo le permite soportar cargas y tensiones mecánicas más altas, lo que lo convierte en una opción ideal para aplicaciones que requieren durabilidad y resistencia. Su composición única garantiza que los componentes fabricados con material similar al nailon relleno de vidrio no solo sean más resistentes sino también más capaces de soportar un uso riguroso.
Elastomérico tipo TPE
Los elastómeros termoplásticos como el caucho también son ideales para moldear. UP8400 es un elastómero similar al caucho, de apariencia blanca o negra, que fluye mucho y tiene un gran alargamiento. Se utiliza para fabricar juntas, sellos y empuñaduras. T0387 es un ejemplo de un material similar al caucho translúcido, que está optimizado para la fundición al vacío.
PC-como
Es un material transparente, liviano y de alto impacto que es fácil de mecanizar. Dos materiales similares a PC, PX510 y UP6160, son comunes para la fundición al vacío. Se destacan en aplicaciones que requieren durabilidad y claridad visual, ofreciendo facilidad de mecanizado y la capacidad de producir piezas precisas y detalladas. Estos materiales son ideales para crear componentes donde la resistencia y el atractivo estético son primordiales, lo que los hace indispensables en el ámbito de la fundición al vacío.
Resinas transparentes
Las resinas transparentes como PMMA/Acrílico son resistentes al calor y a las roturas con una resistencia media. Son excelentes opciones para fundir paneles y piezas fundidas transparentes. X522HT es un ejemplo de resina plástica translúcida que se puede utilizar en moldeo de silicona.
Resinas de alto impacto
Las resinas de alto impacto como la UP5690, que se parece al polipropileno (PP), y la PU8098, similar al policarbonato (PC), están diseñadas para replicar las propiedades deseables de sus contrapartes. Estos materiales cuentan con una notable resistencia al impacto y a los productos químicos, lo que los hace perfectos para aplicaciones sujetas a cargas elevadas. Su robustez y durabilidad hacen que UP5690 y PU8098 sean invaluables para producir piezas que exigen resistencia y confiabilidad bajo estrés.
| Material | Variaciones | Características | Dureza |
| ABS-como | UP4280, PX100, PX250 | Resistente al calor y a los impactos | D78-82 |
| Nylon relleno de vidrio | - | Alta resistencia, rigidez | D58-75 |
| Tipo TPE | UP8400, T087 | Alta elongación | D60-80 |
| PC-como | PX510, UP6160 | Ligero, claro y de alto impacto. | D82-86 |
| Resinas transparentes | X522HT, PMMA | Alta transparencia | D87 |
| Alto impacto | UP5690, PU8098 | Fuerza de alto impacto | D8575-86 |
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Directrices de diseño para la fundición al vacío
Estas pautas le ayudarán Diseñar productos de fundición al vacío precisosy ajustar críticamente los detalles durante la fase de diseño.
Tolerancias
Diseñar teniendo en cuenta la tolerancia garantiza que sus componentes encajen entre sí y cumplan con las especificaciones deseadas. En la fundición con moldes de silicona, hay una contracción del 0.15%. Por lo tanto, el diseño debe realizarse a continuación.
Espesor de la pared
Con la fundición al vacío, existe libertad para incorporar distintos espesores de pared dentro de la misma pieza. Sin embargo, para obtener resultados óptimos, es mejor mantener la consistencia y mantener el espesor de la pared al menos en 1.5 mm para garantizar la integridad estructural.
costillas
Agregar nervaduras mejora la resistencia y reduce la deformación, especialmente en áreas planas grandes. Su espesor debe ser menor que el espesor de la pared adyacente para evitar la contracción y el hundimiento. Idealmente, el espesor de las nervaduras debería ser inferior al 60% del espesor nominal de la pared.
Bolsas
Al diseñar carcasas o carcasas, los resaltes son comunes. Añaden fuerza en los puntos de unión. Deberán tener una altura de diámetro mínimo de 1 mm. Además, para minimizar el riesgo de hundimiento, el espesor de sus paredes no superó el 60% del espesor nominal de la pieza.
Socavaciones
A diferencia de los procesos que requieren herramientas duras, los cortes en la fundición al vacío no requieren el uso de insertos y se pueden diseñar libremente.
Detalles en relieve
Para textos y logotipos en relieve (elevados) o grabados (empotrados), mantenga una profundidad o altura mínima de 1 mm y un ancho mínimo de 1 mm para garantizar que estos detalles sean visibles y nítidos. Además, mantenga un espacio de 1 mm entre caracteres para mejorar la legibilidad.
| Elemento de diseño | Detail |
| Tolerancia | + -0.05mm |
| Min. Espesor de pared | 1.5-2.5 mm |
| Bolsas | Altura: 1mmDiámetro: 1mm |
| costillas | 60% del espesor de la pared |
| Detalles en relieve | Mín. Ancho 1 mm Profundidad mínima. 1mm |
| cantidades | 20 – 25 por molde |
| Tiempo De Espera | 15 a día 20 |
Aplicaciones de la fundición al vacío en diversas industrias
A continuación se muestra una visión de una amplia gama de aplicaciones industriales, donde se utiliza la técnica de fundición al vacío de poliuretano:
| Experiencia | Aplicaciones |
| Industria automotriz: | Piezas prototipo: tableros de instrumentos, manijas de puertas, componentes funcionales: cubiertas de luces, salidas de aire |
| Electrónica de Consumo: | Cajas para dispositivos: smartphones, portátiles, prototipos de tecnología portátil, botones e interruptores |
| Médico y sanitario | Prototipos de dispositivos médicos.: recintos, componentes, dispositivos ortopédicos personalizados, carcasas de equipos |
| Industria aeroespacial: | Componentes del prototipo: piezas interiores de cabina, Conductos y respiraderos de aire, Piezas no estructurales: cubiertas, cerramientos |
| Alimentos y Bebidas | Prototipos de embalaje |
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Ventajas y limitaciones de la fundición al vacío
Para analizar si el proceso de fundición al vacío sería adecuado para las aplicaciones deseadas, analice estas ventajas y limitaciones.
Ventajas
Flexibilidad de diseño: El proceso se adapta a una variedad de elementos de diseño, desde detalles intrincados como nervaduras, cortes y logotipos en relieve hasta geometrías de diseño complejas. También es rentable realizar cambios de diseño en silicona blanda, que ya debe desecharse después de algunos usos.
Herramientas de bajo costo: Los moldes de silicona, la herramienta clave del proceso, son relativamente más baratos de construir en comparación con los moldes metálicos. Los moldes de silicona se preparan en unos pocos cientos de dólares, mientras que los moldes para moldeo por inyección o fundición de metal pueden costar miles.
Acabados de alta calidad: Ya sea que se requieran superficies brillantes, mate o texturizadas, el proceso de fundición puede ofrecer resultados que cumplan o superen las expectativas. Se pueden mezclar resinas, agregar pigmentos y obtener el acabado y la calidad superficial deseados.
Respuesta rápida: El único aspecto que requiere tiempo es el diseño del patrón maestro. Pero la preparación de moldes de silicona sólo lleva horas. El plazo de entrega de todo el proceso es de hasta 15 días de principio a fin. Mientras que algunos otros procesos de casting tardan semanas.
Limitaciones
Restricciones materiales: El proceso de moldeo de silicona funciona mejor con resinas de poliuretano y elastómeros, pero no es adecuado para moldear materiales industriales duros, por ejemplo, metales. Para la fundición al vacío de metales, Existe un proceso similar especializado llamado troquel al vacío o fundición a la cera perdida al vacío.
Restricciones de tamaño: El molde de silicona tiene algunas limitaciones de tamaño. En la mayoría de los casos, permite moldes de entre 500 y 900 mm.
La durabilidad de los moldes de silicona: Estos moldes tienen una vida útil limitada. Son capaces de producir de 20 a 25 piezas de alta calidad antes de que comience a producirse una degradación de la precisión y los detalles.
Fundición al vacío frente a otros procesos de fabricación
Finalmente, comparemos la fundición al vacío con procesos de moldeo relativamente similares.
Fundición al vacío versus conformado al vacío
En la fundición al vacío, los fabricantes vierten resinas líquidas en un molde de silicona al vacío para producir piezas de alta calidad sin burbujas de aire. Este método se adapta mejor a los prototipos o a las producciones pequeñas y medianas.
Por otro lado, la formación al vacío implica calentar una lámina de plástico hasta que sea flexible y luego usar presión de vacío para darle forma sobre un molde. Este proceso es mejor para artículos más grandes y delgados, como embalajes y carcasas de productos.
Fundición al vacío versus fundición centrífuga
Fundición centrífuga Moldea principalmente piezas cilíndricas como tuberías, casquillos y anillos vertiendo metal fundido en un molde giratorio. Luego, la fuerza centrífuga distribuye uniformemente el material a lo largo de los lados, creando un objeto cilíndrico hueco. Por otro lado, la técnica de fundición al vacío consiste en verter resina de poliuretano fundida en un molde de silicona estático.
En comparación con la fundición al vacío, la fundición centrífuga es más adecuada para metales y produce piezas con propiedades mecánicas superiores. Sin embargo, la fundición al vacío ofrece más versatilidad en el diseño y selección de materiales para piezas no metálicas, lo que la hace adecuada para prototipos y componentes no estructurales.
Fundición al vacío versus moldeo por inyección
El moldeo por inyección es una versión más precisa y avanzada de la fundición al vacío de silicona. El moldeo por inyección fuerza el material fundido a entrar en un molde de metal bajo alta presión para fabricar piezas con tolerancias estrictas. Es ideal para producción de gran volumen, pero los costos iniciales de las herramientas son significativamente más altos y su producción lleva más tiempo que los moldes de silicona utilizados en la fundición al vacío.
Mientras que la fundición al vacío utiliza un molde de silicona para la fundición. Proporciona flexibilidad en los cambios de diseño con costos iniciales más bajos para la fabricación de moldes.
Fundición al vacío versus impresión 3D
La impresión 3D es un proceso de fabricación aditiva que construye piezas capa por capa a partir de un archivo digital. Eso significa que permite cualquier tipo de geometrías intrincadas y complejas que uno pueda diseñar digitalmente. Es muy adaptable y puede producir piezas con relativa rapidez, pero realizar varias copias lleva tiempo.
La fundición al vacío lleva más tiempo ya que requiere un modelo maestro de alta calidad (a menudo producido mediante impresión 3D o mecanizado CNC). Sin embargo, una vez fabricado un molde, es más rápido hacer varias copias de una pieza con propiedades de material y acabados superficiales consistentes.
¿Es costosa la fundición al vacío?
Si comparamos el proceso de fundición al vacío con dos procesos de aplicación similares, por ejemplo el moldeo por inyección o el moldeo 3D, es relativamente más barato. Los moldes de inyección son metálicos y cuestan más fabricarlos que los de silicona y los moldes maestros. En segundo lugar, las propias máquinas de moldeo por inyección son caras en comparación con las simples máquinas de moldeo al vacío. Por último, los costos de materiales también son menores en comparación con otros procesos.
Elegir el servicio de fundición al vacío adecuado
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