Какие материалы используются в вакуумном литье? Руководство по силиконовым формам и полиуретановым смолам

По своей сути, в процессе вакуумного литья используются два основных материала: силиконовая резина для создания гибкой формы и широкий спектр полиуретановых (ПУ) смол для изготовления конечных деталей. Эти полиуретаны специально разработаны для имитации механических свойств, цветов и текстур распространенных термопластов, используемых в серийном производстве, что делает их идеальными для высокоточных прототипов и мелкосерийного производства.

Вакуумное литье — это не один материал, а универсальная система. Истинная сила этого процесса заключается в использовании гибких силиконовых форм для отливки разнообразного семейства полиуретановых смол, каждая из которых предназначена для имитации свойств определенного пластика конечного использования, такого как ABS, полипропилен или резина.

Роль каждого материала в процессе

Чтобы понять выбор материалов, вы должны сначала понять их различные роли в трех этапах вакуумного литья: создание мастер-модели, изготовление формы и литье конечной детали.

Мастер-модель: Источник истины

Мастер-модель — это идеальный, высококачественный оригинал, из которого изготавливается форма. Ее качество определяет качество каждой последующей детали.

Наиболее распространенными материалами для мастер-моделей являются смолы SLA (стереолитография). Эти фотополимеры, напечатанные на 3D-принтере, выбираются за их способность создавать исключительно гладкую поверхность и мелкие детали, которые напрямую переносятся на силиконовую форму. В качестве альтернативы, пластики, обработанные на станках с ЧПУ, такие как ABS или акрил, могут использоваться благодаря их долговечности и точности.

Форма: Гибкий негатив

Форма является сердцем процесса вакуумного литья, и почти повсеместно она изготавливается из силиконовой резины.

Силикон является идеальным выбором по нескольким причинам. Его высокая гибкость позволяет легко извлекать (извлекать из формы) сложные детали, даже с поднутрениями, без повреждения детали или формы. Он также с чрезвычайной точностью воспроизводит микроскопические детали поверхности мастер-модели.

Деталь: Полиуретановая копия

Конечные детали создаются путем заливки жидких полиуретановых (ПУ) смол в силиконовую форму под вакуумом. Вакуум удаляет пузырьки воздуха, обеспечивая идеальную копию без пустот.

Эти двухкомпонентные термореактивные полимеры являются наиболее важным выбором материала. Они разработаны для имитации свойств производственных пластиков, что позволяет с высокой степенью уверенности проверять форму, прилегание и функцию.

Соответствие полиуретановых смол вашему применению

Универсальность вакуумного литья обусловлена широким спектром доступных полиуретановых смол. Выбор правильной смолы зависит от соответствия свойств материала предполагаемой функции вашей детали.

Для общей жесткости: ПУ, имитирующий ABS

Это наиболее распространенный и универсальный выбор. Полиуретаны, имитирующие ABS, обладают хорошей прочностью, ударопрочностью и стабильностью размеров. Они являются основным материалом для корпусов, кожухов и общих функциональных прототипов.

Для гибкости и защелкивающихся соединений: ПУ, имитирующий PP

Если ваша деталь требует гибкости, например, для шарниров, защелок или корпусов с защелкивающимися соединениями, правильным выбором будет полиуретан, имитирующий полипропилен (PP). Эти материалы полужесткие и могут выдерживать многократное изгибание.

Для оптической прозрачности: ПУ, имитирующий PC

Для деталей, которые должны быть прозрачными, таких как световоды, линзы или прозрачные крышки, следует использовать полиуретан, имитирующий поликарбонат (PC). Эти смолы могут отливаться с кристальной прозрачностью, а также могут быть окрашены для достижения прозрачных цветов.

Для резиноподобных свойств: Эластомерные ПУ

Когда вам нужно имитировать резину, вы используете эластомерные полиуретаны. Они доступны в широком диапазоне твердости, измеряемой по шкале по Шору А (для мягких резин) или по Шору D (для твердых резин). Они идеально подходят для прокладок, уплотнений, рукояток и наружных оболочек.

Для повышенной производительности: Наполненные ПУ

Для применений, требующих более высокой производительности, можно использовать специальные смолы. Например, ПУ со стеклонаполнением обеспечивают значительно повышенную жесткость и более высокие температуры тепловой деформации по сравнению со стандартными аналогами. Также доступны ПУ с огнестойкостью для соответствия конкретным нормативным требованиям.

Понимание компромиссов

Несмотря на свою мощь, материалы, используемые в вакуумном литье, имеют присущие им ограничения, которые крайне важно понимать.

Имитация материала против истинных свойств

Ключевой момент, который следует помнить, заключается в том, что полиуретановая смола имитирует производственный пластик; она не является химически идентичной. ПУ, имитирующий ABS, будет очень похож на ABS по ощущениям и поведению, но его тепловые характеристики и долгосрочная ползучесть будут отличаться. Всегда обращайтесь к техническому паспорту материала для получения точных инженерных характеристик.

Ограниченный срок службы формы

Силиконовые формы не вечны. Химически агрессивная природа полиуретановых смол со временем вызывает деградацию формы. Типичная силиконовая форма может произвести от 20 до 50 деталей, прежде чем потеряет детализацию и потребует замены. Вот почему вакуумное литье идеально подходит для прототипирования и мелкосерийного производства, а не для массового производства.

Ограничения по цвету и отделке

Цвет достигается добавлением пигмента в жидкую смолу перед литьем. Это обеспечивает однородный, сквозной цвет. Однако достижение точного соответствия по Pantone может быть сложной задачей. Отделка поверхности детали полностью зависит от отделки мастер-модели, поскольку силикон идеально ее воспроизводит.

Как выбрать правильный материал для вакуумного литья

Ваш выбор должен определяться исключительно целью вашей детали.

• Если ваш основной фокус — общефункциональный прототип: Начните с полиуретана, имитирующего ABS, благодаря его превосходному балансу прочности и жесткости.
• Если ваш основной фокус — тестирование защелкивающихся соединений или шарниров: Выберите гибкий полиуретан, имитирующий PP, чтобы точно имитировать функцию детали.
• Если ваш основной фокус — создание эстетических или маркетинговых моделей: Используйте прозрачную смолу, имитирующую PC, которую можно окрасить по индивидуальному заказу для визуального эффекта.
• Если ваш основной фокус — создание уплотнений, прокладок или мягких рукояток: Выберите эластомерный полиуретан с требуемой для вашего применения твердостью по Шору.

Понимая эту систему материалов, вы можете использовать вакуумное литье для создания высокоточных деталей, которые точно соответствуют функциональным и эстетическим намерениям вашего проекта.

Сводная таблица:

Тип материала	Основное применение в вакуумном литье	Ключевые свойства/Имитация
Силиконовая резина	Создание гибкой формы	Высокая гибкость, захват мелких деталей, обеспечивает легкое извлечение из формы
Смола ПУ, имитирующая ABS	Общецелевые жесткие детали	Хорошая прочность, ударопрочность, стабильность размеров
Смола ПУ, имитирующая PP	Гибкие детали, защелкивающиеся соединения	Полужесткий, выдерживает многократное изгибание
Смола ПУ, имитирующая PC	Оптическая прозрачность, прозрачные детали	Кристально прозрачный, может быть окрашен
Эластомерная смола ПУ	Резиноподобные детали, прокладки, рукоятки	Диапазон твердости (шкалы Шора А и D)

Нужны высокоточные прототипы или детали для мелкосерийного производства?

KINTEK специализируется на предоставлении лабораторного оборудования и расходных материалов, необходимых для точных процессов, таких как вакуумное литье. Независимо от того, создаете ли вы прототипы для тестирования формы, прилегания и функции или производите небольшие партии деталей конечного использования, правильные материалы имеют решающее значение для успеха.

Позвольте нам помочь вам достичь целей вашего проекта с помощью высококачественных материалов и экспертной поддержки. Свяжитесь с нашей командой сегодня, чтобы обсудить ваши конкретные требования к материалам и то, как мы можем поддержать инновации в вашей лаборатории.