ポリウレタン鋳造設計のヒント
3ERPのポリウレタン鋳造サービス 射出成形よりもはるかに低コストでプラスチック部品の小さなバッチを作成できます。これらの高品質のプロトタイプは優れた表面仕上げを備えており、大量生産された成形部品への道を提供することができます。
ただし、多くの製品設計者はポリウレタン鋳造に慣れていないため、マスターパターンの作成とプラスチック鋳造自体の両方について、独自の一連の設計上の考慮事項が必要になります。ポリウレタン鋳造部品の設計は、射出成形部品の設計と同じではないため、設計者はCAD設計にとらわれる前にプロセスに精通している必要があります。
この記事では、ポリウレタン鋳物の設計方法に関する情報を提供します。 。機能設計に関するアドバイスを提供し、典型的なポリウレタン鋳造公差を調べ、ポリウレタン鋳造設計と射出成形設計の違いに注目します。
ポリウレタン鋳造とは何ですか？
真空鋳造とも呼ばれるポリウレタン鋳造は、プロトタイピングです。 および少量生産 最大25ユニットのバッチを作成するのに適した手法。これは、プロセスの別名であるウレタン鋳造と同じです。
ポリウレタン鋳造プロセスは、マスターの作成、シリコーン型の作成、鋳造の作成という3つの主要なステップで構成されています。
- マスター ：CNC機械加工やSLA 3D印刷などのプロセスを使用して、設計者はパーツのポジティブマスターパターンを作成します。あるいは、40°Cの温度に耐えることができる実質的にすべての固体材料で作られた既存の部品（シリコーン硬化段階用）をパターンとして使用できます。
- 型 ：キャスティングボックスは、中央にパターンが付いた液体シリコーンで半分満たされています。シリコーンはオーブンで16時間弱火で固まるまで硬化し、型の前半を作ります。次に、鋳造ボックスの残りの部分に液体シリコーンを充填します。液体シリコーンを硬化させて、型の後半を作成します。型の半分が削除され、パターンは将来の使用のために取っておかれます。
- キャスト ：柔軟なシリコーン型にはポリウレタン鋳造樹脂が充填されており、型内で固化し、元のマスターと同じ固い形状になります。シリコンモールドは、交換が必要になるまでに約25回使用できます。
ポリウレタン鋳造は、シリコーン型が非常に安価であるため、貴重な製造技術です。 金属工具と比較して作る。それらは約25回の鋳造の間しか持続しません 、ただし、これは通常、小さなプラスチック部品のプロトタイピングには十分です。
ポリウレタン樹脂をキャストしても機能性の高い部品にはなりませんが、優れた表面仕上げ、さまざまな色や透明度の実現、少量生産での経済性など、独自の強みがあります。
マスターパターンの作成
ポリウレタン鋳造の設計時に製品設計者が最初に考慮しなければならないのは、マスターパターンです。鋳造パターンの作成に使用される一般的な技術には、3D印刷（SLA、PolyJetなど）およびCNC機械加工が含まれます。手作業による彫刻などの従来のパターン作成手法も使用できますが、コストが高くなります。
3D印刷やCNC機械加工などのデジタル製造プロセスを使用する場合、設計者は2つの別々のプロセス（パターン作成プロセスと）の設計上の制約を同時に効果的に考慮する必要があります。 鋳造。ただし、この記事では、（効果的な3D印刷やCNC機械加工ではなく）効果的な鋳造につながる設計のヒントに主に焦点を当てます。
3Dプリントポリウレタンマスターパターンの利点は次のとおりです。
CNC加工マスターパターンの利点は次のとおりです。
公差と寸法
ポリウレタン鋳造部品を設計する場合、設計者は標準公差と最小/最大寸法に注意する必要があります。これらは射出成形の場合と同じではありません。
ただし、ポリウレタン鋳造をプロトタイピングとして使用する場合 将来の射出成形部品の技術では、射出成形も可能な設計を作成することが理にかなっている可能性があります（ドラフト角度などを組み込むことによって）。
- 許容範囲 ：3ERPは± 0.3％の精度でポリウレタン部品を製造できます 、下限は± 0.3mm 100mm未満の寸法の場合。
- 収縮 ：厚い部品は、成形プロセス中の温度変化によって発生する収縮の影響を受けやすくなります。設計者は、約 + 0.15％の収縮率を計画する必要があります 。
- パーツサイズ ：ポリウレタン鋳造部品の寸法は、最大 1900 x 900 x 750 mmです。 最大容量は10リットルです。
壁の厚さ
ポリウレタン鋳物の最小肉厚は0.75mm — 1.5+ mm ですが、適切な金型充填には十分です。 最良の結果につながります。 0.75 mmより薄い壁が必要な場合は、設計についてお問い合わせください。
射出成形と同様に、一定の肉厚は、温度による変形の変化を減らすため、より良い結果につながります。ただし、肉厚を変えると、射出成形よりも損傷が少なくなります。
ドラフト
ポリウレタン鋳造の利点の1つは、シリコーン型の柔軟性です。金型は柔軟であるため、完成したポリウレタン部品は、エジェクタピンなしで金型から簡単に取り外すことができます。これは、ドラフト（簡単に排出できるテーパー面）が不要であることも意味します。 射出成形の場合と同じです。
そうは言っても、最大5°の小さなドラフト角度 シリコーン金型の寿命をわずかに延ばすことができるため、完全に真っ直ぐな側面を必要としない部品で中量の生産を実行する場合、ドラフトが有利な場合があります。これにより、ポリウレタン鋳造の設計が射出成形に適応しやすくなります（生産を拡大するため）。
Radii
ポリウレタン部品を設計するときは、部品の強度と安定性を最大化するために、鋭い内側の角を避ける必要があります。半径3mmの内側のコーナーにフィレットを追加することをお勧めします 。
CNC切削工具があるため、CNC機械加工を使用してマスターパターンを作成することは、ポリウレタン鋳造部品にフィレットを追加するのに理想的であることに注意してください。 円筒形で、ポケットを切るときに自然な丸みを帯びた内部コーナーを作成します。
リブ
壁の厚さを増やさずにポリウレタン鋳造部品に剛性を追加するために、設計者は慣性モーメントを増加させるリブを組み込むことができます。一般に、単一の背の高いリブよりも複数の短いリブを使用する方が適切であり、パーツが曲がる可能性のある場所に対してリブを適切に配置することが重要です。
リブのコーナー半径は大きく、厚さは 60％未満である必要があります。 収縮とヒケを避けるために壁の厚さの。各リブの高さは3x未満である必要があります 破損を防ぐための厚さ。
ボス
鋳造ポリウレタン部品には、ファスナーまたはねじ山付きインサートを収容する小さな突起であるボスを付けることができます。これらのボスは、ガセットまたは接続リブで支えることができます。
ヒケを防ぐために、ボスの壁の厚さは 60％未満である必要があります パーツの肉厚の（リブの場合と同様）。ボスのベース半径は少なくとも25％である必要があります 部品の肉厚の。
スレッドと穴
ポリウレタン鋳造は貫通穴とねじ山に対応できます。これらは、マスターパターンに追加するのではなく、インサートを使用することで最もよく実現されます。ただし、これらの複雑な機能はプロジェクトのコストを増加させる可能性があり、プロトタイプには必要ない場合があります。
貫通穴の場合、ノック棒 シリコンモールドに入れることができます。ねじ山の場合、金属製のねじ山付きインサートを組み込むのが最適です。 インサート成形による。
ジョイント
ポリウレタン鋳造は、さねはぎ継ぎのある多部品部品の製造に使用できます。小さなギャップを明らかにする コンポーネント間のジョイントに組み込む必要があります。
表面の特徴
テキストやロゴなどの表面の特徴は、ポリウレタン鋳造部品に組み込むことができます。一般に、これらの機能（特に埋め込み（彫刻）形式）は、3D印刷されたものよりも、CNC機械加工されたマスターパターンを使用して追加する方がはるかに簡単です。
最良の結果を得るには、文字と数字の間隔を少なくとも 1.3 mmにする必要があります。 離れて。
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