Uma técnica fundamental na fabricação de peças plásticas é a fundição a vácuo. Reconhecida por sua eficiência e rapidez, a fundição a vácuo se destaca como o principal método para a produção de pequenos lotes de produtos de poliuretano. Este processo é particularmente valioso para a criação de amostras preliminares de um produto, permitindo aos fabricantes realizar testes de mercado antes da produção em grande escala.
Este artigo tem como objetivo lançar luz sobre a fundição a vácuo, um processo crucial na moldagem de plásticos que merece atenção. Iremos nos aprofundar nos meandros do processo de fundição a vácuo, incluindo o procedimento passo a passo, os materiais utilizados e sua ampla gama de aplicações. Ao compreender as especificidades da fundição a vácuo, as partes interessadas podem apreciar melhor a sua importância no desenvolvimento e teste de novos produtos, garantindo que ideias inovadoras sejam viáveis e prontas para o mercado.
O que é fundição a vácuo?
A moldagem a vácuo é uma técnica de fabricação de moldes flexíveis que utiliza silicone macio para moldar plásticos de poliuretano e elastômeros. Daí os nomes: moldagem a vácuo de silicone e moldagem de uretano. Todo o processo de moldagem ocorre em uma câmara de vácuo, o que elimina o risco de bolhas de ar na peça moldada, resultando em produtos finais precisos e sem defeitos.
Comparado à fundição tradicional, onde o molde metálico é permanente, caro e leva tempo para ser produzido, a fabricação de moldes de silicone é mais rápida. O prazo de entrega é de cerca de 15 dias, e um molde de silicone pode fazer até 25 peças. Isso o torna um dos métodos mais preferidos para prototipagem rápida.
Qual é o processo de moldagem a vácuo de plástico?
O elemento chave da fundição a vácuo é o molde de silicone. No entanto, existem algumas etapas preliminares e posteriores à moldagem envolvidas na fabricação e utilização de um molde de silicone ou na fundição a vácuo caseira.
Aqui está uma breve visão de todas essas etapas:
Etapa 1: Criando o Modelo Mestre
Primeiro, prepare um molde mestre para fazer aquele molde de silicone. Ele pode ser projetado em 3D em qualquer software CAD, como SolidWorks, CATIA ou AutoCAD. Para dar vida ao molde, usinagem CNC or impressão 3D são escolhas comuns. (Vá para a próxima seção para dicas de design de molde.)
A precisão das peças fundidas a vácuo depende muito do molde mestre, por isso precisa ser o mais preciso possível. Para isso, o polimento ou lixamento superficial é uma opção.
Passo 2: Fazendo o Molde de Silicone
Depois de concluir o molde mestre, prossiga para moldar um molde de silicone macio. Coloque o molde mestre em uma caixa de fundição e despeje silicone líquido. Para a cura, leve o conjunto ao forno pré-aquecido a 40 ℃. Pode levar de 10 a 16 horas para o silicone endurecer e solidificar.
Remova o molde de silicone cuidadosamente com uma faca. Você pode usar um agente desmoldante se tiver problemas para remover o molde.
Etapa 3: Fundir as peças sob vácuo
A etapa final é moldar o poliuretano no molde de silicone. Se você estiver usando uma mistura de resinas, misture-as primeiro. Adicione pigmentos coloridos agora se quiser alguma cor. Em seguida, retire o ar do molde para criar um vácuo e despeje a resina. Essa etapa de vácuo é importante porque impede a formação de bolhas de ar e garante que a resina cubra todas as partes do molde.
O quê Os materiais são usados na fundição a vácuo.?
O processo de fundição de silicone é amplamente adequado para resinas de poliuretano e elastômeros. Algumas opções de materiais comuns são:
Resinas tipo ABS
A resina ABS possui características semelhantes ao termoplástico ABS; é duro, dimensionalmente estável e resistente a impactos. Dentre essas resinas, a UP4280 tipo ABS se destaca por sua resistência ao calor e alta resistência, tornando-se uma escolha popular para fabricação de protótipos. Além disso, a resina PX250 oferece alta resistência ao impacto e aos raios UV, qualidades ideais para a produção de itens como capacetes. Para prototipagem rápida, o PX100 apresenta outra opção viável, garantindo que haja uma resina semelhante ao ABS adequada para uma ampla gama de aplicações. Esta abordagem estruturada destaca os benefícios e aplicações específicas de cada resina tipo ABS, mantendo a consistência lógica no conteúdo.
Semelhante a nylon preenchido com vidro
O material semelhante ao náilon preenchido com vidro melhora significativamente o desempenho dos produtos feitos por fundição a vácuo. Ao incorporar fibras de vidro na matriz de náilon, a resistência à tração e a rigidez do material aumentam substancialmente. Este reforço permite suportar cargas e tensões mecânicas mais elevadas, tornando-o uma escolha ideal para aplicações que exigem durabilidade e resiliência. Sua composição exclusiva garante que os componentes feitos de material tipo nylon com enchimento de vidro não sejam apenas mais fortes, mas também mais capazes de resistir ao uso rigoroso.
Elastomérico tipo TPE
Elastômeros termoplásticos, como a borracha, também são ideais para moldagem. UP8400 é um elastômero semelhante a borracha, de aparência preta ou branca, flui muito e tem alto alongamento. É usado para fazer juntas, vedações e punhos. T0387 é um exemplo de material translúcido semelhante a borracha, otimizado para fundição a vácuo.
Tipo PC
É um material transparente, leve e de alto impacto, fácil de usinar. Dois materiais semelhantes ao PC, PX510 e UP6160, são comuns para fundição a vácuo. Eles se destacam em aplicações que exigem durabilidade e clareza visual, oferecendo facilidade de usinagem e capacidade de produzir peças precisas e detalhadas. Esses materiais são ideais para criar componentes onde a resistência e o apelo estético são fundamentais, tornando-os indispensáveis no âmbito da fundição a vácuo.
Resinas Transparentes
Resinas transparentes como PMMA/Acrílico são resistentes ao calor e à quebra com resistência média. São ótimas opções para moldar peças e painéis transparentes. X522HT é um exemplo de resina plástica translúcida, que pode ser usada em moldagem de silicone.
Resinas de Alto Impacto
Resinas de alto impacto, como UP5690, que se assemelha ao polipropileno (PP), e PU8098, semelhante ao policarbonato (PC), são projetadas para replicar as propriedades desejáveis de suas contrapartes. Esses materiais apresentam notável resistência ao impacto e resistência a produtos químicos, tornando-os perfeitos para aplicações sujeitas a altas cargas. Sua robustez e durabilidade tornam o UP5690 e o PU8098 inestimáveis para a produção de peças que exigem resiliência e confiabilidade sob estresse.
| Material | Variações | Particularidades | Dureza: |
| Tipo ABS | UP4280, PX100, PX250 | Resistente ao calor e ao impacto | D78-82 |
| Nylon com enchimento de vidro | - | Alta resistência, rigidez | D58 - 75 |
| Semelhante a TPE | UP8400, T087 | Alto alongamento | D60-80 |
| Tipo PC | PX510, UP6160 | Leve, claro e de alto impacto | D82-86 |
| Resinas Transparentes | X522HT,PMMA | Alta transparência | D87 |
| Alto impacto | UP5690, PU8098 | Força de alto impacto | D8575-86 |
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Diretrizes de projeto para fundição a vácuo
Estas diretrizes ajudarão você projetar produtos de fundição a vácuo precisose ajustar criteriosamente os detalhes durante a fase de projeto.
Tolerâncias:
Projetar com tolerância em mente garante que seus componentes se encaixem e atendam às especificações desejadas. Na fundição em molde de silicone, há uma contração de 0.15%. Portanto, o projeto deve ser feito de acordo com isso.
Espessura da parede
Com a fundição a vácuo, há liberdade para incorporar diversas espessuras de parede na mesma peça. No entanto, para obter resultados ideais, é melhor manter a consistência e a espessura da parede de pelo menos 1.5 mm para garantir a integridade estrutural.
costelas
A adição de nervuras aumenta a resistência e reduz a deformação, especialmente em grandes áreas planas. Sua espessura precisa ser menor que a espessura da parede adjacente para evitar encolhimento e afundamento. Idealmente, a espessura das nervuras deve ser inferior a 60% da espessura nominal da parede.
Bosses
Ao projetar caixas ou revestimentos, as saliências são comuns. Eles adicionam força nos pontos de fixação. Devem ter diâmetro mínimo de 1 mm de altura. Além disso, para minimizar o risco de afundamento, a espessura da parede não ultrapassou 60% da espessura nominal da peça.
Rebaixos
Ao contrário dos processos que exigem ferramentas pesadas, os rebaixos na fundição a vácuo não exigem o uso de pastilhas e podem ser projetados livremente.
Detalhes em relevo
Para textos e logotipos em relevo (em relevo) ou em relevo (em relevo), mantenha uma profundidade ou altura mínima de 1 mm e uma largura mínima de 1 mm para garantir que esses detalhes sejam visíveis e nítidos. Além disso, mantenha um intervalo de 1 mm entre os caracteres para melhorar a legibilidade.
| Elemento de Design | Detalhe |
| Tolerância | + -0.05mm |
| Min. Espessura da parede | 1.5 - 2.5 mm |
| Bosses | Altura: 1mmDiâmetro: 1mm |
| costelas | 60% da espessura da parede |
| Detalhes em relevo | Min. Largura 1mmMin Profundidade. 1 mm |
| quantidades | 20 – 25 por molde |
| Tempo De Espera | 15 aos dias 20 |
Aplicações de fundição a vácuo em diversas indústrias
Aqui está uma visão geral de uma ampla gama de aplicações industriais onde a técnica de moldagem a vácuo de poliuretano é utilizada:
| Expertise | Aplicações |
| Indústria automobilística | Peças do protótipo: painéis, maçanetas, Componentes funcionais: coberturas de luz, saídas de ar |
| Eletrônicos de Consumo: | Gabinetes para dispositivos: smartphones, laptops, protótipos para tecnologia vestível, botões e interruptores |
| Médico e Saúde | Protótipos de dispositivos médicos: gabinetes, componentes, dispositivos ortopédicos personalizados, invólucros de equipamentos |
| Indústria aeroespacial | Componentes do protótipo: peças internas da cabine, dutos de ar e aberturas de ventilação, peças não estruturais: tampas, gabinetes |
| Alimentos e bebidas | Protótipos de embalagens |
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Vantagens e limitações da fundição a vácuo
Para analisar se o processo de fundição a vácuo seria adequado para as aplicações desejadas, analise estas vantagens e limitações.
Vantagens
Flexibilidade de projeto: O processo acomoda uma variedade de elementos de design, desde detalhes intrincados como nervuras, recortes e logotipos em relevo até geometrias de design complexas. Também é econômico fazer alterações no design do silicone macio, que já deve ser descartado após alguns usos.
Ferramentas de baixo custo: Os moldes de silicone, ferramenta chave do processo, são relativamente mais baratos de construir em comparação aos moldes metálicos. Os moldes de silicone são preparados por algumas centenas de dólares, enquanto os moldes para moldagem por injeção ou fundição de metal podem custar milhares.
Acabamentos de alta qualidade: Quer o requisito seja superfícies brilhantes, foscas ou texturizadas, o processo de fundição pode fornecer resultados que atendem ou excedem as expectativas. Pode-se misturar resinas, adicionar pigmentos e obter o acabamento e a qualidade superficial desejados.
Retorno rápido: O único aspecto que exige tempo é o design do padrão mestre. Mas a preparação do molde de silicone leva apenas horas. O prazo de entrega de todo o processo é de até 15 dias do início ao fim. Considerando que alguns outros processos de fundição levam semanas.
Limitações
Restrições materiais: O processo de moldagem de silicone funciona melhor com resinas de poliuretano e elastômeros, mas não é adequado para moldar materiais industriais duros, por exemplo, metais. Para fundição a vácuo de metal, existe um processo especializado semelhante chamado matriz a vácuo ou fundição a vácuo.
Restrições de tamanho: O molde de silicone tem algumas restrições de tamanho. Na maioria dos casos, permite moldes entre 500 e 900mm.
A durabilidade dos moldes de silicone: Esses moldes têm uma vida útil limitada. Eles são capazes de produzir de 20 a 25 peças de alta qualidade antes que a degradação da precisão e dos detalhes comece a ocorrer.
Fundição a vácuo versus outros processos de fabricação
Finalmente, vamos comparar a fundição a vácuo com processos de moldagem relativamente semelhantes.
Fundição a Vácuo vs Formação a Vácuo
Na fundição a vácuo, os fabricantes colocam resinas líquidas em um molde de silicone sob vácuo para produzir peças de alta qualidade, livres de bolhas de ar. Este método é mais adequado para protótipos ou produções de pequeno e médio porte.
Por outro lado, a formação a vácuo envolve aquecer uma folha de plástico até que fique flexível e, em seguida, usar a pressão do vácuo para moldá-la sobre um molde. Esse processo é melhor para itens maiores e mais finos, como embalagens e invólucros de produtos.
Fundição a Vácuo vs Fundição Centrífuga
Fundição centrífuga molda principalmente peças cilíndricas, como tubos, buchas e anéis, despejando metal fundido em um molde rotativo. A força centrífuga distribui uniformemente o material pelas laterais, criando um objeto cilíndrico oco. Por outro lado, a técnica de fundição a vácuo envolve despejar resina de poliuretano derretida em um molde de silicone estático.
Comparada à fundição a vácuo, a fundição centrífuga é mais adequada para metais e resulta em peças com propriedades mecânicas superiores. No entanto, a fundição a vácuo oferece mais versatilidade no design e na seleção de materiais para peças não metálicas, o que a torna adequada para protótipos e componentes não estruturais.
Fundição a Vácuo vs Moldagem por Injeção
A moldagem por injeção é uma versão mais precisa e avançada da fundição a vácuo de silicone. moldagem por injeção força o material fundido em um molde de metal sob alta pressão para fazer peças com tolerância restrita. É ideal para produção de alto volume, mas os custos iniciais de ferramentas são significativamente mais altos e demoram mais para serem produzidos do que os moldes de silicone usados na fundição a vácuo.
Já a fundição a vácuo usa um molde de silicone para fundição. Ele fornece flexibilidade nas alterações de projeto com custos iniciais mais baixos para fabricação de moldes.
Fundição a vácuo vs impressão 3D
A impressão 3D é um processo de fabricação aditiva que constrói peças camada por camada a partir de um arquivo digital. Isso significa que permite qualquer tipo de geometria intrincada e complexa que possa ser projetada digitalmente. É altamente adaptável e pode produzir peças com relativa rapidez, mas fazer várias cópias leva tempo.
A fundição a vácuo leva mais tempo, pois requer um modelo mestre de alta qualidade (geralmente produzido por impressão 3D ou usinagem CNC). No entanto, uma vez feito o molde, é mais rápido fazer múltiplas cópias de uma peça com propriedades de material e acabamentos de superfície consistentes.
A fundição a vácuo é cara?
Se compararmos o processo de fundição a vácuo com dois processos de aplicação semelhantes, por exemplo, moldagem por injeção ou moldagem 3D, é relativamente mais barato. Os moldes de injeção são metálicos e custam mais para serem fabricados do que os moldes de silicone e mestres. Em segundo lugar, as próprias máquinas de moldagem por injeção são caras em comparação com as máquinas de moldagem a vácuo simples. Por último, os custos dos materiais também são menores em comparação com outros processos.
Escolhendo o serviço certo de fundição a vácuo
A moldagem a vácuo é amplamente utilizada nas indústrias automotiva, médica, de embalagens e aeroespacial. Para equipes que não desejam arcar com o alto custo da prototipagem interna, a parceria com um fornecedor confiável é essencial.
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