真空鋳造とは何ですか?プロセス、設計、およびアプリケーション

プラスチック部品の製造における重要な技術は真空鋳造です。真空注型は、その効率と速度が認められ、少量のポリウレタン製品を製造するための主要な方法として際立っています。このプロセスは、製品の予備サンプルを作成する場合に特に価値があり、メーカーが本格的な生産の前に市場テストを実施できるようになります。

この記事は、注目に値するプラスチック成形における重要なプロセスである真空鋳造に光を当てることを目的としています。段階的な手順、使用される材料、その幅広い用途など、真空鋳造プロセスの複雑さを掘り下げていきます。真空鋳造の詳細を理解することで、関係者は新製品の開発とテストにおける真空鋳造の重要性をより深く理解でき、革新的なアイデアが確実に実現可能で市場に投入できるようになります。

真空鋳造とは何ですか?

真空鋳造は、柔らかいシリコン型を用いてポリウレタン樹脂やエラストマーを鋳造するソフトツーリング技術です。そのため、真空鋳造シリコンやウレタン鋳造とも呼ばれています。鋳造はすべて真空チャンバー内で行われるため、鋳型内に気泡が入るリスクがなく、最終製品は正確で完璧な仕上がりになります。

従来の鋳造法では金属の型が永久的でコストがかかり、製作に時間がかかりますが、シリコン型製作はより迅速です。リードタイムは約 15 日で、シリコン型は最大 25 個の部品を製作できます。このため、シリコン型はラピッドプロトタイピングに最も好まれる方法の XNUMX つとなっています。

プラスチックの真空鋳造のプロセスとは何ですか?

真空鋳造の鍵となるのはシリコン型です。しかし、シリコン型の作成と使用、あるいはDIY真空鋳造には、いくつかの準備段階と成形後の段階があります。

これらすべての手順を簡単に説明します。

ステップ 1: マスター モデルの作成

まず、シリコンモールドを作るためのマスターモールドを用意します。 SolidWorks、CATIA、AutoCAD などの CAD ソフトウェアで 3D 設計できます。型に命を吹き込むには、 CNC加工 or 3D印刷 が一般的な選択肢です。 (金型設計のヒントについては、次のセクションを参照してください。)

真空鋳造部品の精度はマスター金型に大きく依存するため、可能な限り正確である必要があります。そのためには、表面研磨または研削がオプションです。

ステップ 2: シリコン型を作る

マスターモールドが完成したら、柔らかいシリコンモールドの鋳造に進みます。マスターモールドを鋳造箱に置き、液体シリコーンを流し込みます。硬化するには、40℃に予熱したオーブンにセットアップを置きます。シリコンが硬化して固まるまでには 10 ～ 16 時間かかる場合があります。

シリコンモールドをナイフで慎重に取り外します。型を剥がすのが難しい場合は、離型剤を使用することもできます。

ステップ 3: 真空下で部品を鋳造する

最後のステップは、シリコン型にポリウレタンを流し込むことです。複数の樹脂を混合して使用する場合は、最初に混合します。色が必要な場合は、ここでカラー顔料を追加します。次に、金型から空気を抜いて真空にし、樹脂を流し込みます。この真空ステップは、気泡の形成を防ぎ、樹脂が金型のすべての部分を確実に覆うため、重要です。

この試験は 真空鋳造に使用される材料?

シリコーン注型プロセスは主にポリウレタン樹脂とエラストマーに適しています。一般的なマテリアル オプションのいくつかは次のとおりです。

ABS 様樹脂

ABS 樹脂は ABS 熱可塑性プラスチックと同様の特性を持っています。硬く、寸法安定性があり、耐衝撃性に優れています。中でもABSライクなUP4280は耐熱性、高強度に優れ、試作品の製作によく使われています。さらに、PX250 樹脂は高い耐衝撃性と耐紫外線性を備えており、ヘルメットなどの製品の製造に最適な品質を備えています。ラピッド プロトタイピングの場合、PX100 は別の実行可能なオプションを提供し、幅広い用途に適した ABS 類似樹脂を確実に提供します。この構造化されたアプローチは、各 ABS 類似樹脂の特定の利点と用途を強調し、内容の論理的一貫性を維持します。

ガラス入りナイロン様

ガラス繊維入りナイロン状素材は、真空注型で作られた製品の性能を大幅に向上させます。ナイロンマトリックスにガラス繊維を組み込むことにより、材料の引張強度と剛性が大幅に向上します。この強化により、より高い機械的負荷や応力に耐えることができるため、耐久性と弾力性が必要な用途に最適です。その独自の組成により、ガラス繊維入りナイロンのような素材で作られたコンポーネントはより強いだけでなく、過酷な使用にも耐えることができます。

TPE のようなエラストマー

ゴムなどの熱可塑性エラストマーも成形に最適です。 UP8400は、黒色または白色の外観を持ち、流動性が高く、伸びが大きいゴム状エラストマーです。ガスケット、シール、ハンドグリップの製造に使用されます。 T0387 は、真空注型に最適化された半透明のゴム状材料の例です。

PCのような

透明で軽量、耐衝撃性に優れ、加工が容易な素材です。真空鋳造では、510 つの PC 状の材料、PX6160 と UPXNUMX が一般的です。耐久性と視覚的な鮮明さを必要とする用途に優れており、機械加工が容易で、精密で詳細な部品を製造する能力を提供します。これらの材料は、強度と美的魅力が最も重要なコンポーネントの作成に最適であり、真空鋳造の分野では不可欠なものとなっています。

透明樹脂

PMMA/アクリルなどの透明な樹脂は、耐熱性と耐飛散性があり、中程度の強度があります。透明な鋳物やパネルを鋳造するための優れたオプションです。 X522HTは、シリコーン成形に使用できる半透明のプラスチック樹脂の例です。

高耐衝撃性樹脂

ポリプロピレン (PP) に似た UP5690 やポリカーボネート (PC) に似た PU8098 などの耐衝撃性樹脂は、対応する樹脂の望ましい特性を再現するように設計されています。これらの材料は優れた衝撃強度と耐薬品性を誇り、高負荷がかかる用途に最適です。 UP5690 と PU8098 は、その堅牢性と耐久性により、応力下での復元力と信頼性の両方を必要とする部品の製造に非常に貴重です。

RapidDirect では、幅広い樹脂とエラストマーをサポートしており、プロトタイプが機械的性能と視覚的忠実度の両方を実現できるようにします。

真空鋳造の設計ガイドライン

これらのガイドラインはあなたを助けるでしょう 正確な真空鋳造製品の設計設計段階で詳細を厳密に調整します。

許容範囲

公差を念頭に置いて設計することで、コンポーネントが確実に適合し、必要な仕様を満たすことが保証されます。シリコンモールド鋳造では、0.15% の収縮が発生します。したがって、それに基づいて設計を行う必要があります。

壁の厚さ

真空鋳造では、同じパーツ内にさまざまな肉厚を自由に組み込むことができます。ただし、最適な結果を得るには、一貫性を維持し、構造の完全性を確保するために壁の厚さを少なくとも 1.5​​ mm に保つことが最善です。

リブ

リブを追加することで強度が向上し、特に大きな平らな領域での反りが減少します。収縮や沈み込みを防ぐために、その厚さは隣接する壁の厚さよりも薄くする必要があります。理想的には、リブの厚さは公称肉厚の 60% 未満である必要があります。

ボス

ハウジングやケーシングを設計する場合、ボスが一般的です。取り付け点の強度を高めます。最小直径高さは 1mm である必要があります。さらに、沈下のリスクを最小限に抑えるために、壁の厚さは公称部品厚さの 60% を超えないようにしてください。

アンダーカット

真空鋳造のアンダーカットは、硬い工具を必要とする工程とは異なり、インサートを使用する必要がなく、自由に設計できます。

エンボス加工の詳細

エンボス加工 (隆起) またはデボス加工 (凹み) のテキストとロゴの場合、これらの詳細が鮮明に見えるように、最小の深さまたは高さ 1 mm、最小幅 1 mm を維持してください。また、可読性を高めるため、文字と文字の間は1mm程度空けてください。

真空鋳造のさまざまな産業への応用

ここでは、ポリウレタン真空注型技術が使用されている幅広い産業用途を紹介します。

ラピッドダイレクト 自動車、医療、エレクトロニクス、消費財業界にサービスを提供しており、各業界の標準とテストのニーズに合わせてカスタマイズされた正確なプロトタイプを提供しています。

真空鋳造の利点と限界

真空鋳造プロセスが目的の用途に適しているかどうかを分析するには、次の利点と制限事項を検討してください。

優位性

設計の柔軟性: このプロセスは、リブ、アンダーカット、エンボスロゴなどの複雑なディテールから複雑なデザイン幾何学まで、さまざまなデザイン要素に対応します。また、数回使用したらすでに廃棄される柔らかいシリコンで設計変更を行うことも費用対効果が高くなります。

 低コストの工具: プロセスの重要なツールであるシリコン型は、金属型に比べて比較的安価に製造できます。シリコーン型は数百ドルで準備できますが、射出成形や金属鋳造用の型は数千ドルかかります。  

高品質の仕上げ: 要件が光沢のある表面、マットな表面、テクスチャーのある表面のいずれであっても、鋳造プロセスは期待を満たす、または期待を超える結果を提供できます。樹脂を混合し、顔料を追加して、希望の表面仕上げと品質を得ることができます。

迅速な対応: 唯一時間がかかるのはマスター パターンの設計です。しかし、シリコン型の準備には数時間しかかかりません。プロセス全体のリードタイムは開始から終了まで最大 15 日です。一方、他のいくつかの鋳造プロセスには数週間かかります。

製品制限

材料の制限: シリコーン成形プロセスは、ポリウレタン樹脂やエラストマーに最適ですが、金属などの硬い工業用材料の成形には適していません。 金属真空鋳造の場合、 真空ダイまたは真空インベストメント鋳造と呼ばれる、同様の特殊なプロセスがあります。

サイズの制約: シリコンモールドにはサイズの制限があります。ほとんどの場合、500 ～ 900 mm の間の金型が可能になります。

シリコンモールドの耐久性: これらの金型には寿命があります。精度や細部の劣化が始まる前に、20 ～ 25 個の高品質部品を生産できます。

真空鋳造と他の製造プロセスの比較

最後に、真空鋳造と比較的類似した成形プロセスを比較してみましょう。

真空鋳造 vs 真空成形

真空注型では、メーカーは液体樹脂を真空下でシリコン型に流し込み、気泡のない高品質の部品を製造します。この方法は、プロトタイプまたは小規模から中規模の生産に最も適しています。

一方、真空成形では、プラスチックのシートを柔軟になるまで加熱し、真空圧力を使用して金型上に成形します。このプロセスは、パッケージや製品の筐体など、大きくて薄いアイテムに最適です。

真空鋳造と遠心鋳造

遠心鋳造 主に回転する金型に溶融金属を流し込み、パイプ、ブッシュ、リングなどの円筒部品を成形します。次に、遠心力によって材料が側面に沿って均等に分散され、中空の円筒形の物体が作成されます。一方、真空注型技術では、溶融したポリウレタン樹脂を静的なシリコン型に流し込みます。

真空鋳造と比較して、遠心鋳造は金属に適しており、優れた機械的特性を備えた部品が得られます。ただし、真空鋳造は非金属部品の設計と材料の選択においてより多用途性を提供するため、プロトタイプや非構造コンポーネントに適しています。

真空鋳造 vs 射出成形

射出成形は、シリコン真空鋳造のより正確かつ高度なバージョンです。 射出成形 溶融した材料を高圧下で金型に押し込み、厳しい公差の部品を製造します。大量生産には理想的ですが、真空鋳造で使用されるシリコン型よりも工具の初期コストが大幅に高く、生産に時間がかかります。

一方、真空注型ではシリコン製の型を使用して注型します。金型作成の初期費用を削減しながら、設計変更に柔軟に対応できます。  

真空鋳造 vs 3D プリント

3D プリントは、デジタル ファイルからパーツを層ごとに構築する積層造形プロセスです。つまり、あらゆる種類の複雑で複雑な形状をデジタルで設計できるということです。適応性が高く、比較的早く部品を作成できますが、複数のコピーを作成するには時間がかかります。

真空鋳造には高品質のマスター モデル (多くの場合、3D プリンティングまたは CNC 機械加工によって作成されます) が必要となるため、さらに時間がかかります。ただし、一度金型を作成したら、一貫した材料特性と表面仕上げを備えた部品のコピーを複数作成する方が早くなります。

真空鋳造は高価ですか?

真空鋳造プロセスを、射出成形や 3D 成形などの XNUMX つの類似した応用プロセスと比較すると、比較的安価です。射出成形金型は金属製であり、シリコンやマスター金型よりも製造コストが高くなります。第二に、射出成形機自体が単純な真空成形機に比べて高価であるということです。最後に、材料費も他のプロセスに比べて安価です。

適切な真空鋳造サービスの選択

真空鋳造は、自動車、医療、包装、航空宇宙産業など、幅広い分野で利用されています。社内での試作にかかる高額なコストを避けたいチームにとって、信頼できるサプライヤーとの提携は不可欠です。

ラピッドダイレクト 高速、正確、そして 費用対効果の高い真空鋳造 少量生産のプロトタイプや市場テストに最適です。 ISO 9001:2015 の三脚と ISO 13485 認証により、すべての部品が厳格な品質基準を満たしていることを保証します。

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