真空注型：プロセス、設計、およびアプリケーションに関する包括的なガイド

真空鋳造は,主に高品質のプロトタイプや様々な産業の小批量部品の製造に使用される汎用的な製造プロセスです.このガイドは,基本原則の詳細な概要を提供します.デザインの考察,応用,他の製造方法と比較する方法.

バキューム鋳造の入門

バキュム鋳造 (バキュムカスタリング) は,ポリウレタン鋳造またはウレタン鋳造としても知られる. 液体材料をシリコン模具に抽出するために真空を使用する製造技術である.この プロセス は,表面 の 仕上げ が 優れている 部品 を 製造 する 能力 に よっ て 特に 評価 さ れ て い ます精細な細部と機械的性質は注射鋳造部品に非常に似ています.低容量製造のためのコスト効率の良いソリューションを提供し,注射鋳造に関連する高コストのツールを使用しない.

このプロセスは,複雑な幾何学と複雑な細部を持つ部品の製造に特に有用で,従来の方法では困難または費用がかかります.材料の性質の幅広いサポート色,表面仕上げ,機械特性など

バキューム 鋳造 の 基本 原則 と 種類

真空鋳造の基本原理は,真空 (マイナスの圧力) を使って模具の空洞から空気を排出し,液体材料が空気を閉じ込めないで複雑な細部を埋めるようにします.この方法は,マスターパターンの高精度な再現を保証します.

中介と用途によって,真空鋳造には2つの主要な種類があります.

メタル真空鋳造:この方法は,金属を真空環境で溶かして注ぎ込み,ガス含有量を最小限に抑え,酸化を防ぐことです.高品質の特殊合金鋼鋳造品と簡単に酸化するチタン合金鋳造品の生産に不可欠です一般的な技術には,真空吸気鋳造と真空圧力鋳造が含まれます.

ポリマー/シリコン模具真空鋳造:これは,プロトタイプや小批量製造においてより一般的です.マスターパターン (しばしば3DプリントまたはCNC加工) から作成されたシリコン模具を使用します.液体ポリウレタン (PU) 樹脂は,その部品を複製するために真空下で模具に注入されます.

真空 鋳造 プロセス: 段階 的 な 概要

ポリマーの真空鋳造プロセスは,通常,次の主要なステップを含みます.

• マスターパターンの作成: 通常,CNC加工または3Dプリンティング (例えば,SLA,SLS) 技術を使用して,部品の高精度のマスターモデルが生産されます.このパターンは,直接最終鋳造部分に影響を与えるので,完璧な表面品質を持つ必要があります.

• 模具製作 (シリコン ツール): マスター パターンは 鋳造 枠 に 置かれ ます. 液体 シリコン ゴム が パターン に 流され,柔軟 な 模具 を 形成 する よう 固め られ ます.固め られ た 後,シリコン模具は,マスターパターンを取り除くために慎重に開け切る精密な負の穴を残します

• 樹脂の調製と鋳造: 2つの部分のポリウレタン (PU) 樹脂は,望ましい材料の特性 (例えば,硬さ,柔軟性,透明性,色) に基づいて選択されます.樹脂は混合されます.空気泡を取り除くためにしばしば脱ガスされるシリコン模具の投射ゲートに注入しました

• 真空使用: 模具の組成全体が真空室内に置かれます.真空ポンプは室から空気を除去します.負圧環境を作り出し 樹脂を模具の複雑な細部に 引き寄せ 空気が閉じ込められないようにします完全に満たされるようにします

• 硬化: 詰め た 模具 を オーブン に 送り,熱 で 樹脂 の 固化 過程 を 加速 し,その 部品 を 固める.

• 脱模・仕上げ: 固化後,シリコン模具を開き,最終部品を外します. サポート除去,砂塗り,塗り,その他の表面処理などの後処理,望ましい仕上げを達成するために適用できます.

真空 鋳造 に 関する 設計 の 重要 な 考え方

真空鋳造用の部品の設計には,品質と製造可能性を確保するためのいくつかの要素に注意が必要です.

• 抽出角: 縦壁にわずかな抽出角 (通常1〜3°) を組み込み,より簡単に解体し,部品またはシリコン模具の損傷を防ぐ.
• 切り抜き: 柔軟なシリコン模具は,いくつかの切り抜きに対応できるが,複雑なまたは重度の切り抜きは,切り抜きを複雑にし,模具の寿命を短縮する可能性があります.慎重 な 設計 や 模具 の 分割 が 必要 な こと が あり ます.
• 壁の厚さ: 可能な限り壁の厚さが均一に保たれ,冷却を均等に促進し,歪みや沈み痕などの欠陥を防ぐ.厚さの突然の変化は避けるべきである.
• 部品のサイズと容量:真空鋳造は,一般的に小型から中型部品に適しています.実用的な尺寸制限は,しばしば真空室の容量と設備の利用可能性によって決定されます..
• 模具の埋め込みと換気: 部品の幾何学を設計し,ゲート (樹脂が入る場所) と換気口 (空気が抜け出す場所) の位置を計画し,すべての模具領域にスムーズかつ完全な樹脂流入を確保します.

真空 鋳造 の 利点 と 限界

真空鋳造のメリット・デメリットを理解することは,適切な製造プロセスを選択するために重要です.

利点:

• 高品質と詳細: 優れた表面仕上げ,細かい詳細,良質の機械特性を持つ部品を製造し,最終生産材料を真似する.
• 低容量のコスト効率: 噴霧鋳造に使用される金属模具の高いコストなしで,小批量 (通常,模具あたり15-25パーツ) のために理想的です.
• 材料の種類: ポリウレタン樹脂の種類は広く,様々なプラスチック (ABS,PP,PC),ゴム,またはPMMAのような透明な材料の性質を模倣しています.
• 急速なプロトタイプ作成: インジェクションモールディングなどの従来の製造方法と比較して迅速なターンアウト,迅速な設計再現と検証を可能にします.

制限:

• 限られた模具寿命:シリコン模具は使用とともに劣化し,通常は交換が必要になる前に15-25個の高品質部品を生産し,非常に大量の生産に不適しています.
• 材料 の 限界: PU 樹脂 は 多用性 が ある が,その 熱 耐性 や 化学 耐性 は,注射 鋳造 に 用いる 工学 級 の 熱 プラスチック に とっ て 常に 均等 で は ない こと が あり ます.
• サイズ制限:部品のサイズは真空室の大きさと利用可能な機器の容量によって制限されます.
• 初期リードタイム:マスターパターンとシリコン模具を作成すると,鋳造が開始される前の初期時間が追加されます.

産業 に わたる 真空 鋳造 の 応用

バキュム鋳造は,機能的および美学的に喜ばしい部品を生産する柔軟性および能力のために,さまざまな部門で広く採用されています.

製品設計とプロトタイプ:高価な生産ツールにコミットする前に,設計検証,ユーザーテスト,市場検証のための機能プロトタイプを作成するために広く使用されています.

自動車産業: 耐久性があり軽量な部品を試験,コンセプトモデル,およびインテリア・トリム,ハウジング,機能部品の小量生産を製造する.

航空宇宙部門: 試験および低容量アプリケーションのために使用される,最終製品に似た材料特性を持つ高精度部品を製造する.

医療機器:プロトタイプ作成,テスト,小規模生産に限られた生物互換性および無菌化可能な部品を作成し,デバイスハウジングと外科ガイドを含む.

消費者電子製品:電子機器,家電,その他の消費者製品に対する高い美学要求を持つコンセプトモデルと最終使用部品の生産に理想的です.

バキューム 鋳造 の 将来の 傾向 と 革新

バキューム鋳造の景色は,いくつかの新興トレンドとともに進化し続けています.

先進的な材料: より高温の熱偏差温度,UV安定性,生物互換性の向上など,より優れた特性を持つ新しいPU樹脂の開発が継続中です炎を阻害するような特殊な特性.

自動化とプロセス制御: 樹脂の混合,注入,脱模のための自動化システムの統合が増加し,効率,一貫性,労働コストを削減します.

持続可能性: リサイクル可能またはバイオベースの樹脂を含む環境に優しい材料とプロセスを使用し,模具の寿命を延長したり,シリコンをリサイクルするための戦略に焦点を当てています.

ハイブリッド製造:3Dプリンタなどの他の技術と真空鋳造を組み合わせ 複雑なマスターパターンを作成したり 3Dプリントコンポーネントを直接鋳造物に挿入して機能性を追加したり.