Colata di uretano: cos'è e perché sceglierla
La resina uretanica è un materiale versatile utilizzato per produrre una varietà di oggetti in plastica. Le sue applicazioni sono diverse, poiché può produrre sia prodotti flessibili, quasi gommosi, sia plastiche rigide.
Cos'è la fusione in uretano?
Colata di uretano (o fusione di poliuretano o fusione sotto vuoto) è una tecnica impiegata nella fabbricazione di prodotti a breve termine e in volumi ridotti, come modelli su misura o oggetti di scena cinematografici. Il processo prevede il versamento dell'uretano in uno stampo e il suo lasciarlo indurire, ma approfondiremo i dettagli più avanti.
La fusione dell'uretano è un mezzo eccellente ed economico per produrre sia parti che interi modelli di alta qualità. È particolarmente utile per progetti complessi, poiché produce una finitura lucida rapidamente e a un costo inferiore rispetto ad altri metodi.
Breve storia e sviluppo
Il processo di fusione dell'uretano ha avuto origine a metà del XX secolo, quando fu sviluppato per la prima volta il poliuretano, un polimero sintetico. Il materiale ha rapidamente guadagnato popolarità grazie alla sua durabilità, flessibilità e versatilità e i produttori hanno iniziato a sperimentare modi per utilizzarlo per creare un’ampia varietà di prodotti.
Agli albori della fusione dell’uretano, il processo veniva utilizzato principalmente per creare stampi per la produzione di prodotti in schiuma di poliuretano come sedili per auto e materassi. Tuttavia, con l’evoluzione della tecnologia alla base del processo, è diventato possibile utilizzare la fusione di uretano anche per creare parti in plastica solida.
Oggi, il processo di fusione dell'uretano è ampiamente utilizzato in settori quali quello aerospaziale, automobilistico e dei dispositivi medici, dove sono necessarie parti di alta qualità e in volumi ridotti. Il processo è diventato sempre più sofisticato nel corso del tempo, con progressi nei materiali, nelle attrezzature e nel software che consentono una maggiore precisione ed efficienza nella produzione delle parti.
Processo di colata di uretano
La fusione dell'uretano è un processo di produzione che prevede il versamento del poliuretano liquido in uno stampo per creare una parte solida in plastica. Il processo viene spesso utilizzato per creare prototipi, cicli di produzione a basso volume e parti di ricambio per prodotti esistenti.
Ecco i passaggi fondamentali coinvolti nel processo di fusione dell'uretano:
Crea un capolavoro
A seconda della natura del progetto, il capolavoro può essere creato mediante lavorazione CNC, stampa 3D o altri processi di lavorazione. Il capolavoro verrà utilizzato per creare stampi nelle procedure successive.
Crea uno stampo
Lo stampo per la fusione dell'uretano può essere realizzato in metallo, silicone o persino legno, ma nel settore della prototipazione rapida, molto spesso è realizzato in silicone. Il silicone liquido viene versato in una scatola con il capolavoro riposto nella scatola. Il silicone viene quindi polimerizzato e trasformato da liquido a solido. Il silicone solido viene quindi tagliato in 2 metà, il capolavoro viene rimosso. La cavità nello stampo in silicone ha quindi la forma esatta del capolavoro.
Mescolare e versare il poliuretano
Prima di ogni colata, la superficie della cavità dello stampo viene ricoperta con un agente distaccante per evitare l'adesione dell'uretano.
Il materiale poliuretanico si presenta sotto forma di due liquidi separati, che devono essere miscelati insieme nelle proporzioni corrette. Anche la tinta, se è richiesta una tinta, deve essere mescolata al liquido. Una volta miscelato il materiale, inizia una reazione chimica che li trasforma in un pezzo solido. Questo si chiama indurimento, o in un gergo più elaborato, vulcanizzazione a temperatura ambiente. Il processo di vulcanizzazione potrebbe durare da minuti a ore a seconda del tipo specifico di poliuretano utilizzato. Le resine poliuretaniche miste vengono poi colate nella cavità dello stampo.
Camera a vuoto
È inevitabile che durante la miscelazione si creino delle bolle nel poliuretano. Le bolle potrebbero influenzare la forza e le prospettive del prodotto finale. Devono essere rimossi. Questo viene fatto inserendo lo stampo in una camera a vuoto, dove le bolle emergono dal liquido grazie alla bassa pressione dell'aria attorno allo stampo. Ecco perché il processo di colata dell'uretano è anche chiamato colata sotto vuoto.
Sformare la parte
Una volta polimerizzata nella cavità dello stampo, la parte può essere rimossa dallo stampo. Normalmente questo significa semplicemente aprire le due metà dello stampo ed estrarre il prodotto. Ma se il prodotto o lo stampo sono complessi, questo passaggio a volte può risultare impegnativo. Una volta tagliati i cancelli e le alzate dalla parte, viene prodotta una copia perfetta della forma del capolavoro.
Termina la parte
Dopo che la parte è stata rimossa dallo stampo, potrebbe essere necessario lucidarla o verniciarla per ottenere l'aspetto desiderato.
Lo stampo in silicone può essere utilizzato per un massimo di circa 12 ~20 colate prima di dover essere sostituito. Nella fusione dell'uretano, quando il silicone è esposto alle resine, la decomposizione chimica lo fa indurire e alla fine si sbriciola.
Attrezzatura richiesta
L'attrezzatura richiesta per il lavoro di fusione dell'uretano comprende:
Attrezzatura di miscelazione
Per combinare accuratamente la resina uretanica e gli eventuali additivi sono necessari contenitori di miscelazione, bastoncini o palette di miscelazione e strumenti di misurazione.
Agente distaccante per muffe
Per applicare l'agente distaccante sulla superficie dello stampo viene generalmente utilizzato un applicatore a spruzzo o a pennello.
Camera a vuoto e pompa
L'attrezzatura opzionale viene utilizzata per rimuovere le bolle d'aria dalla miscela e migliorare la qualità della fusione finale.
Apparecchiature di riscaldamento
In alcuni casi, è possibile utilizzare il calore per accelerare il processo di indurimento del materiale uretanico.
Dispositivi di protezione individuale (DPI)
Potrebbero essere necessari guanti, occhiali e un respiratore per proteggere l'incantatore dall'esposizione al materiale uretanico e ad eventuali fumi.
Muffa
L'oggetto da fondere è tipicamente realizzato in silicone, poliuretano o altri materiali.
Banco da lavoro o tavolo
È necessaria una superficie piana e livellata per garantire che lo stampo e il materiale di fusione rimangano stabili durante il processo di fusione.
Morsetti o pesi
Utilizzato per fissare le parti di produzione nello stampo alla superficie di lavoro e impedire qualsiasi movimento durante il processo di fusione.
Applicazioni della fusione di uretano
Alcune applicazioni della fusione di uretano includono:
Prototipazione
La fusione di uretano può essere utilizzata per creare prototipi di prodotti in modo rapido ed economico. Il processo consente a progettisti e ingegneri di testare i propri progetti e apportare modifiche prima di impegnarsi in attrezzature costose.
Produzione a breve termine
La fusione dell'uretano è un processo ideale per la produzione di quantità di parti da piccole a medie. Gli stampi utilizzati nella fusione dell'uretano sono durevoli e possono produrre parti di alta qualità per un ciclo di produzione limitato.
Parti di ricambio
La fusione dell'uretano è un metodo eccellente per produrre parti di ricambio per macchine, attrezzature e altri prodotti. Questo processo consente tempi di consegna rapidi e una produzione economicamente vantaggiosa di parti che non sono più disponibili o troppo costose da produrre utilizzando altri metodi.
Dispositivi medici
La fusione di uretano è ampiamente utilizzata nella produzione di dispositivi medici, come protesi, tutori e altri dispositivi ortopedici. Il processo consente la creazione di dispositivi su misura che possono essere facilmente adattati per soddisfare le esigenze del paziente.
Prodotti di consumo
La fusione dell'uretano viene utilizzata nella produzione di un'ampia gamma di prodotti di consumo, inclusi giocattoli, attrezzature sportive e articoli per la casa. Il processo consente la produzione di prodotti di alta qualità che possono essere personalizzati e fabbricati in piccole quantità.
Parti automobilistiche e aerospaziali
La fusione di uretano viene utilizzata nella produzione di parti automobilistiche e aerospaziali, come paraurti, spoiler e componenti interni. Il processo consente la creazione di parti leggere, durevoli e di alta qualità che soddisfano i severi requisiti di questi settori.
Perché scegliere la fusione di uretano
Alcuni vantaggi della fusione dell'uretano includono:
Risparmia sui costi
Quando sono necessarie dozzine di prototipi, le parti in fusione di uretano sono spesso più convenienti per pezzo rispetto alla produzione additiva. Produzione di additivi può aumentare il prezzo richiedendo più costruzioni per produrre più prototipi, mentre il processo di fusione dell'uretano può stampare parti in modo continuo.
Per fabbricare pezzi di uretano colato, vengono comunemente utilizzati stampi in silicone. Il costo degli stampi in silicone è solitamente significativamente inferiore a quello degli utensili in alluminio o acciaio utilizzati nello stampaggio a iniezione. Gli stampi necessari per produrre parti in uretano possono variare da centinaia a migliaia di dollari, mentre gli utensili per stampi a iniezione possono variare da migliaia a decine di migliaia di dollari.
Flessibilità del design
Lo stampaggio dell'uretano utilizza strumenti morbidi o stampi in silicone per produrre pezzi fusi in uretano, consentendo di implementare rapidamente modifiche alla progettazione in base al feedback dei clienti. Poiché gli stampi in silicone hanno un numero limitato di stampi (solitamente 25-30 per stampo), è possibile apportare modifiche al design da stampo a stampo a costi minimi. Anche se uno strumento deve essere revisionato o rifatto, il costo è una frazione di quello che costerebbe uno strumento per stampi a iniezione e il tempo di consegna è dimezzato.
La flessibilità di progettazione è un altro vantaggio di questo processo, poiché consente ai prodotti di incorporare caratteristiche difficili da modellare, come sottosquadri, sezioni spesse o altri elementi che non sarebbero ottenibili nello stampaggio a iniezione a causa dell'uso di utensili morbidi e materiali termoindurenti.
Con stampi flessibili ed elastici, i pezzi possono essere estratti senza costosi carichi manuali o slitte come quelli richiesti nello stampaggio a iniezione. Gli stampi possono anche essere creati in più pezzi semplici da rimuovere per rilasciare la parte e assemblarli per gli scatti successivi.
Tempi di consegna degli utensili
Rispetto allo stampaggio a iniezione tradizionale, il tempo di realizzazione degli utensili per lo stampaggio del silicone uretanico è più breve. Mentre la produzione di uno strumento per stampi a iniezione può richiedere da quattro a dodici o più settimane, gli stampi in silicone utilizzati nella fusione dell'uretano possono essere completati in appena uno o due giorni, indipendentemente dalle dimensioni della parte.
Offerte materiali
Nello stampaggio dell'uretano, i poliuretani vengono utilizzati per replicare le caratteristiche della plastica di produzione utilizzata nello stampaggio a iniezione. La fusione dell'uretano viene spesso utilizzata per decidere il materiale giusto da utilizzare nella successiva produzione di massa.
Finitura parte
Gli uretani fusi possiedono forza e finitura superficiale che è altamente paragonabile ai pezzi stampati ad iniezione. stampa 3D d'altra parte non possono fornire la stessa resistenza e superficie. Questo è un altro motivo per cui la fusione dell'urtano viene utilizzata per testare e decidere quale materiale utilizzare nella produzione di massa.
Colata di uretano vs. Differenze nello stampaggio a iniezione di materie plastiche
Diamo uno sguardo più da vicino ad alcune differenze da tenere a mente quando si sceglie tra stampaggio a iniezione e fusione di uretano:
I costi iniziali sono una considerazione importante, poiché gli stampi a iniezione sono molto più costosi a causa della loro struttura metallica. Ciò rende lo stampaggio a iniezione un’opzione migliore per la produzione di massa a lungo termine, mentre gli stampi per colata di uretano possono essere realizzati in modo molto più conveniente, rendendoli ideali per progetti unici o lotti a basso volume.
Anche il costo dei materiali è un fattore da considerare. Le plastiche di produzione come PVC, ABS, acetale e LPDE sono molto più costose dell'uretano, rendendolo la scelta migliore per prototipi e lavori a basso volume.
I tempi di consegna per lo stampaggio a iniezione possono essere lunghi, a volte richiedono mesi per creare gli stampi. Gli stampi in silicone uretanico, d'altra parte, sono molto più veloci da creare e possono anche essere realizzati con un stampante 3D o a mano. Ciò riduce significativamente i tempi di consegna, consentendo una consegna rapida del prodotto.
Il costo per pezzo è generalmente più elevato per la colata di uretano a causa del numero limitato di pezzi che possono essere realizzati con ciascuno stampo. Lo stampaggio a iniezione, invece, produce volumi più elevati, con conseguenti costi inferiori per materiali e strumenti. Nel complesso, lo stampaggio a iniezione è solitamente l’opzione più economica per la produzione a lungo termine.
Conclusione
In conclusione, la fusione dell'uretano è una valida alternativa a stampaggio ad iniezione di plastica per la produzione di piccoli volumi e la prototipazione. Sebbene presenti alcuni svantaggi, come opzioni di materiali e costi per parte limitati, la fusione di uretano offre vantaggi come tempi di consegna più rapidi, costi iniziali inferiori e proprietà personalizzabili. Comprendendo le differenze tra i due processi e considerando le esigenze specifiche del tuo progetto, puoi prendere una decisione informata su quale metodo è più adatto ai tuoi obiettivi di sviluppo e produzione del prodotto.