Beherrschung des Urethangusses:Wichtige Designprinzipien für zuverlässige, kostengünstige Teile

Veröffentlicht am 9. Januar 2024

Urethanguss ist eine vielseitige, kosteneffiziente Fertigungsmethode, die mit der Präzision des Spritzgusses mithalten kann und gleichzeitig Werkzeugzeit und -kosten drastisch reduziert. Durch die Verwendung flexibler Silikonformen können Hersteller hochwertige Endverbrauchsteile in Tagen statt Wochen herstellen. Damit eignet sich dieser Ansatz ideal für Brückenwerkzeuge, Kleinserien, Rapid Prototyping, Verbindungsherstellung und komplizierte Details wie erhabene Beschriftungen.

Der Prozess beginnt mit einem Urmuster – typischerweise einer 3D-gedruckten Nachbildung des endgültigen Teils. Das Muster wird vollständig in flüssiges Silikon eingekapselt, ausgehärtet und dann in Hälften geschnitten. Nach dem Entfernen des Modells ist die Form bereit für einen zweiten Guss mit einem geeigneten Urethanharz.

Polyurethanharze können die Leistung der beim Spritzgießen verwendeten Thermoplaste erreichen und oft sogar übertreffen. Um jedoch konsistente Hochleistungsteile zu erhalten, ist ein diszipliniertes Design für die Herstellbarkeit (DFM) erforderlich. Nachfolgend finden Sie die wichtigsten Richtlinien für den Erfolg.

Toleranzen

Alle Herstellungsprozesse weisen gewisse Abweichungen auf, daher müssen Designer diese berücksichtigen. Gussteile aus Urethan erfüllen typischerweise Toleranzen von ±0,015 Zoll oder ±0,003 Zoll pro Zoll – je nachdem, welcher Wert größer ist. In den meisten Fällen wird aufgrund der thermischen Ausdehnung des Harzes und der Wärmereaktion der Silikonform eine Schrumpfungsrate von +0,15 % erwartet.

Scharfe Ecken oder feine Beschriftungen können sich beim Abkühlen leicht abrunden, was die Detailschärfe beeinträchtigen kann. Um die Schärfe zu bewahren, sollten Sie erwägen, das Mastermodell vor dem Formen mit einer Mikrotextur oder einem SPI-Finish zu versehen. Nachbearbeitungsoptionen wie Polieren, individuelle Endbearbeitung oder Pigmentierung (einschließlich Pantone-angepasster Farben) sind ebenfalls verfügbar, können jedoch die Kosten erhöhen.

Wandstärke

Halten Sie eine Mindestwandstärke von 0,040 Zoll (1 mm) ein. Bei sehr kleinen Bauteilen können Wände mit einer Dicke von nur 0,020 Zoll (0,5 mm) erreicht werden, größere Teile benötigen jedoch dickere Wände, um die strukturelle Integrität aufrechtzuerhalten.

Eine gleichmäßige Wandstärke minimiert die Schrumpfungsvariabilität und verringert das Risiko einer Verformung während der Aushärtung. Führen Sie variable Dicken nur dann ein, wenn dies unbedingt erforderlich ist.

Hinterschnitte und Formschräge

Im Gegensatz zu Metallspritzgussformen sind bei Silikonformen Hinterschneidungen mit minimalem Beschädigungsrisiko möglich. Schrägenwinkel sind ebenfalls weniger kritisch, aber die Einbeziehung von 3–5 Grad Schräge kann die Belastung der Form reduzieren und die Lebensdauer der Form verlängern.

Rippen

Rippen verstärken Teile, müssen aber richtig ausgerichtet sein. Als Faustregel gilt, dass die Höhe einer Rippe das Dreifache ihrer Breite nicht überschreiten sollte und die Breite der Rippe an der Wandbefestigung 40–60 % der Wandstärke betragen sollte. Alle Innenecken sollten einen Kehlradius von mindestens 25 % der Wandstärke haben, um die Biegesteifigkeit zu maximieren.

Bosse

Vorsprünge bieten zuverlässige Passpunkte für Schrauben, Stifte und andere Befestigungselemente. Verwenden Sie einen Basisradius von etwa 25 % der Wandstärke, um ein Einbrennen der Befestigungselemente zu verhindern. Innenbuckelecken sollten einen Rundungsradius von 0,060 Zoll (1,5 mm) haben, um Einfallstellen zu vermeiden. Halten Sie die Höhe des Vorsprungs unter 60 % der Nennwandstärke, um die Schrumpfung zu begrenzen.

Nutzen Sie noch heute die Vorteile des Urethangusses

Urethanguss bietet kurze Vorlaufzeiten, niedrige Kosten und Designflexibilität – nur wenn die besten Design- und Herstellungspraktiken befolgt werden. Die Beachtung von Materialeigenschaften, Toleranzen und geometrischen Überlegungen ist besonders bei der Skalierung der Produktion von entscheidender Bedeutung.

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