ウレタン鋳造をマスターする:信頼性が高くコスト効率の高い部品のための重要な設計原則

2024 年 1 月 9 日に公開

ウレタン鋳造は、射出成形の精度に匹敵する多用途でコスト効率の高い製造方法であり、工具製作の時間と費用を大幅に削減します。柔軟なシリコン金型を使用することで、メーカーは高品質の最終用途部品を数週間ではなく数日で製造できるため、このアプローチはブリッジ ツール、少量生産、ラピッド プロトタイピング、接合部の製造、浮き彫りなどの複雑な細部に最適です。

プロセスはマスター パターン (通常は最終部品の 3D プリント レプリカ) から始まります。パターンは液体シリコーンで完全にカプセル化され、硬化されてから半分にスライスされます。パターンを除去した後、型を適切なウレタン樹脂で再度鋳造する準備が整います。

ポリウレタン樹脂は、射出成形で使用される熱可塑性プラスチックの性能に匹敵し、多くの場合それを超えます。ただし、一貫した高性能部品を実現するには、規律ある製造容易性設計 (DFM) が必要です。以下は、確実に成功するための最も重要なガイドラインです。

公差

すべての製造プロセスにはある程度のばらつきがあるため、設計者はそれを考慮する必要があります。ウレタン鋳造部品は通常、1 インチあたり ±0.015 インチまたは ±0.003 インチのいずれか大きい方の公差を満たします。ほとんどの場合、樹脂の熱膨張とシリコンモールドの熱応答により、+0.15% の収縮率が予想されます。

鋭い角や細かいレタリングは冷却中にわずかに丸くなる場合があり、詳細の鮮明度に影響を与える可能性があります。鮮明さを維持するには、成形前にマスター パターンをマイクロテクスチャまたは SPI 仕上げで仕上げることを検討してください。研磨、カスタム仕上げ、着色 (Pantone に合わせた色を含む) などの後処理オプションも利用できますが、コストが増加する可能性があります。

壁の厚さ

最小の壁厚を 0.040 インチ (1mm) に維持してください。非常に小さなコンポーネントの場合は、0.020 インチ (0.5 mm) の薄さの壁を実現できますが、大きなパーツでは構造の完全性を維持するためにより厚い壁が必要になります。

壁の厚さが均一であるため、収縮のばらつきが最小限に抑えられ、硬化中の変形のリスクが軽減されます。絶対に必要な場合にのみ、可変厚さを導入してください。

アンダーカットと抜き勾配

金属射出成形金型とは異なり、シリコン金型はアンダーカットに対応し、損傷のリスクを最小限に抑えます。抜き勾配角度もそれほど重要ではありませんが、3 ～ 5 度の抜き勾配を組み込むと、金型の応力が軽減され、金型の寿命が延びます。

リブ

リブは部品を強化しますが、正しい方向に向ける必要があります。経験則として、リブの高さは幅の 3 倍を超えてはならず、壁取り付け部のリブの幅は壁の厚さの 40 ～ 60% である必要があります。曲げ剛性を最大化するには、すべての内側コーナーに壁厚の 25% 以上のフィレット半径を持たせる必要があります。

ボス

ボスは、ネジ、ピン、その他の留め具に信頼性の高い嵌合点を提供します。ファスナーの焼き付きを防ぐために、壁の厚さの約 25% のベース半径を使用します。ヒケを避けるために、ボスの内側コーナーには 0.060 インチ (1.5 mm) のフィレット半径を持たせる必要があります。収縮を制限するために、ボスの高さを公称肉厚の 60% 未満に保ちます。

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ウレタン キャスティングは、設計と製造のベスト プラクティスに従っている場合にのみ、短納期、低コスト、設計の柔軟性を実現します。特に生産規模を拡大する場合には、材料の特性、公差、幾何学的な考慮事項に注意を払うことが不可欠です。

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