Urethan-Guss Service

Urethane sind vielseitige Verbindungen, die aus Stickstoff, Wasserstoff und Sauerstoff bestehen; es handelt sich um eine kristalline Verbindung, einen Ester der Kohlensäure (mit Alkohol und einem Säurekatalysator erhitzt). Urethan ist aufgrund seiner natürlichen Beständigkeit gegen Wasser, Öl und Oxidation ein weit verbreitetes Dichtungsmittel. Das Material ist abriebfest und beständig gegen extreme Temperaturen. Urethan eignet sich auch hervorragend für das Gießen von langlebigen Teilen in kleinen Stückzahlen bei gleichbleibender Produktionsqualität. Lesen Sie weiter, um mehr über die Einsatzmöglichkeiten und Konstruktionsstrategien von Urethanguss zu erfahren.

Grundsätzlich umfasst der Urethanguss den Entwurf eines Urmodells, die Herstellung einer Form aus dem Modell und das anschließende Gießen des Harzes, um Urethangussteile oder Urethanguss-Prototypen herzustellen. Jeder Schritt umfasst mehrere Prozesse und kann recht komplex sein.

Herstellung des Urmodells

Der erste Teil der Herstellung des Urmodells besteht in der Konstruktion des Bauteils nach den Grundsätzen des Maschinenbaus und einer 3D-Modellierungsplattform, wie SOLIDWORKS. Das CAD-Modell Ihres Teils wird zur Herstellung des Urmodells für das zu gießende Teil verwendet. Bei der Konstruktion des 3D-Modells sollte berücksichtigt werden, wie das Teil geformt werden soll und wie das Urethan-Gießmaterial aus der Form entfernt werden soll. Die folgenden Tipps sind bei der Erstellung des Master Part Patter CAD-Modells hilfreich:

• Da die Form für Urethan-Teile wahrscheinlich aus Silikon besteht, müssen Sie keine Formentlastung oder Entformungsschrägen konstruieren.
• Ziehen Sie in Erwägung, komplexere Merkmale wie tiefe/schmale Löcher, innere Hohlräume und Kanäle mit sekundären, nachträglichen Gussverfahren einzubauen.
• Anschnitte sollten für die Injektion von Kunst- und Heilmitteln ausgelegt sein. Größe und Lage hängen vom Volumen des Gussteils und dem Profil des Gussmodells ab.
• Entlüftungsöffnungen sollten so gestaltet sein, dass eingeschlossene Luft aus der Form entweichen kann.
• Wenn Sie Ihr Teil in Segmente aufteilen, müssen Sie an den Verbindungsflächen Fixierungen anbringen, um ein Verschieben der Formhälften zu verhindern. Eine Verschiebung kann die Trennlinie der Formen verändern und zu Problemen bei der Dimensionierung oder Tolerierung der endgültigen Teile führen.
• Letztendlich sollten Sie das Urmodell einfach mit dem Ziel der Produktion von Urethan-Gussteilen entwerfen.

Herstellung des Urmodells

Sobald das CAD-Modell fertiggestellt ist, wird es an einen Fertigungsdienstleister geschickt, der sich in der Regel für den Druck des Urmodells entscheidet. In den meisten Fällen wird der Druck mit den Verfahren PolyJet 3D (PJ3D), Fused Deposition Modelling (FDM) oder Stereolithographie (SLA) durchgeführt. Die CNC-Bearbeitung kann zur Erstellung des Urmodells verwendet werden, aber der 3D-Druck ist in der Regel kostengünstiger. Das Hauptziel des Drucks des Urmodells besteht darin, eine genaue Silikonform für die Urethanformteile zu erstellen.

Herstellung der Urethanform

Die meisten Formen für Urethan-Teile werden hergestellt, indem flüssiges Silikon um die Teile gegossen wird, um eine Form zu erstellen. Zunächst wird ein Kasten konstruiert, in den das Originalteil eingesetzt wird, um es mit Silikon zu umgießen und so die Form zu erstellen. Anschließend wird das Originalteil sicher in den Kasten gelegt. Drittens werden die flüssigen Silikonmaterialien in den Kasten gegossen, und zwar um das Muster des Meisterteils herum. Die Aushärtung des Silikons erfolgt in der Regel in mehreren Schritten. Die Aushärtung erfolgt häufig nach einer der beiden folgenden Methoden: Kondensationshärtung oder Additionshärtung. In der Regel wird die Form für die Entnahme des Urmodells in zwei Teile geteilt, oder der Formgebungsprozess ist so konzipiert, dass eine zweiteilige, zusammenpassende Form entsteht. Eine weitere Option für eine Silikonform ist die sogenannte Skinform, bei der flüssiges Silikon Schicht für Schicht auf das Muster des Masterteils gegossen wird, bis die gewünschte Dicke erreicht ist. Manchmal werden zu formende Teile, die anfällig für Ermüdung sind, durch stärkere Materialien ersetzt.

Gießen des Urethan-Teils

Beim Urethangießen von Teilen wird eine Art Polyurethan- oder Urethangießharz verwendet, um eine Silikonform für die Teileproduktion zu füllen. Das Urethan-Gießmaterial besteht in der Regel aus zwei Komponenten, dem Harz und dem Aushärtemittel, die beim Mischen chemisch reagieren und das Urethanmaterial bilden. Die beiden Komponenten werden in einem Behälter gemischt und entgast, um etwaige Luftblasen zu entfernen. Die Formen können mit Urethan durch Gießen oder durch ein Druckfüllverfahren, wie z. B. Schneckeninjektion, gefüllt werden. Das Urethan-Gussteil wird dann ausgehärtet und die Form in zwei Teile geteilt, so dass das Gussteil entnommen werden kann.

Nach dem Gießen können die Urethan-Gussteile je nach Bedarf geschliffen, geschnitten, CNC-bearbeitet, gebohrt oder gefräst werden. Anschnitte oder Entlüftungen können geglättet oder geschnitten werden. Es können Löcher oder Kanäle hinzugefügt werden. Allerdings haben Urethangussteile einen niedrigen Schmelzpunkt, so dass bei der Bearbeitung Kühlmittel verwendet werden müssen, um eine Beschädigung zu vermeiden.

Urethan-Gussanwendungen

Urethan-Gussteile können für eine Vielzahl von Komponenten verwendet werden, von Automobilteilen über medizinische Geräte bis hin zu Konsumgütern und sogar Prototypen. Hier sind einige Beispiele für gängige Urethan-Gussteile:

• Shore D-Urethane können zur Herstellung von robusten und haltbaren Teilen wie Gehäusen, Koffern, Unterhaltungselektronik, medizinischen Geräten, Verpackungen und sogar Spielzeug verwendet werden.
• Weichere Urethane, Shore-A-Urethane, mit höherer Elastizität sind für flexible, aber dennoch stoßfeste Teile geeignet. Beispiele hierfür sind Gummihandschuhe, Overmolds, Knöpfe, Tastaturen, Gummistiefel und Knöpfe.

Urethan-Teile können aus einer Vielzahl von Materialien gegossen werden. Bei der Auswahl des Materials sollten verschiedene Faktoren berücksichtigt werden, darunter kosmetische Aspekte, Haltbarkeit, Lebensdauer, Preis, Nutzungs- oder Anwendungsanforderungen, Festigkeit, physikalische Eigenschaften, chemische Eigenschaften, Umwelteinflüsse und chemische Beständigkeit. Urethanwerkstoffe können auch als Polyurethanwerkstoffe bezeichnet werden. Es gibt keinen Unterschied zwischen den beiden Begriffen; sie können austauschbar verwendet werden. Ein Polymer ist einfach eine Gruppe von sich wiederholenden Einheiten, die chemisch miteinander verbunden sind. Ein Polyurethanteil enthält einfach mehrere Urethangruppen. In der folgenden Tabelle sind einige der am häufigsten verwendeten Urethan-Gießharze zusammengefasst:

Der Urethanguss bietet eine Reihe von Vorteilen. Er erfordert eine einfache Einrichtung mit leicht zu beschaffenden Materialien und eine einfache Verarbeitung. Die Investitionskosten für den Beginn eines Urethangusses sind gering. Silikonformen sind billiger und einfacher herzustellen als Metallwerkzeuge oder -formen. Daher können Prototypen schneller und zu geringeren Kosten hergestellt werden. Urethanformen sind schneller zu erstellen als Hartformen, etwa drei Tage gegenüber ein bis zwei Wochen. Darüber hinaus gibt es eine Vielzahl von Urethan-/Polyurethanwerkstoffen, aus denen Sie für Ihre Gussteile wählen können, was zu einer großen Bandbreite an verfügbaren physikalischen Eigenschaften führt.

Urethan-Gussteile sind mit einigen Herausforderungen verbunden. Die gegossenen Urethan-Teile sind möglicherweise nicht so gut bearbeitbar wie ihre Gegenstücke aus Metall. Außerdem sind die Silikonformen, die für den Guss von Urethanteilen verwendet werden, möglicherweise nicht so haltbar, so dass sich das Verfahren eher für Kleinserien oder Prototypen eignet.