성공적인 우레탄 캐스팅을 위한 5가지 전문 설계 팁

우레탄 캐스팅은 3D 프린팅된 마스터 패턴과 실리콘 금형을 사용해 최종 사용 플라스틱 부품을 만드는 다용도 전통 제조 공정입니다. 우레탄 캐스팅 공정 동안 마스터 패턴을 밀폐된 상자 안에 놓고 액체 실리콘으로 덮은 다음 경화시킵니다. 실리콘이 굳으면 제조업체는 마스터 패턴을 해제하기 위해 그것을 반으로 자릅니다. 이 시점에서 주조 우레탄 금형은 사용 준비가 됩니다.

맞춤형 주조 우레탄 부품을 만들기 위해 엔지니어는 우레탄 캐스팅 수지(일반적으로 사출 성형에 사용되는 플라스틱의 물리적 특성을 모방할 수 있는 폴리우레탄 소재)를 금형에 붓고 오븐에서 경화시킵니다. 최종 부품은 일반적으로 거의 또는 전혀 후처리가 필요하지 않습니다.

하드 툴링보다 저렴하고 시간이 덜 걸리는 우레탄 캐스팅은 복잡한 빌드의 급속 프로토타이핑과 저~중량 생산 런에 이상적입니다. 이 제조 공정을 최대한 활용하려면 제품 팀은 제조 가능성을 위해 설계하고 금형 설계를 일찍 최적화해 생산 공정을 간소화하고 비용을 낮게 유지해야 합니다. 깨끗하고 기능적인 맞춤형 주조 우레탄 부품을 만들기 위한 5가지 필수 설계 팁을 소개합니다:

우레탄 캐스팅을 위한 5가지 최고의 설계 팁

1. 균일한 벽 두께 부여하기

많은 엔지니어는 전자 공정이 벽 두께에서 더 큰 변동을 허용하므로 우레탄 캐스팅을 사출 성형보다 선호하지만, 주어진 우레탄 금형 설계가 균일한 벽을 갖도록 보장하는 것은 여전히 중요합니다. 균일한 벽은 경화 중 변형 위험을 줄이고, 금형이 완전히 정확하게 채워지도록 보장하며, 기타 설계 문제를 완화합니다.

최소 벽 두께 0.040인치(1mm)가 권장되지만, 작은 부품의 경우 벽이 0.020인치(0.5mm)까지 얇을 수 있는 경우가 있습니다. 더 큰 부품의 경우 벽 두께가 항상 부품 크기에 비례해 증가해야 벽이 적절한 지지를 제공할 수 있습니다.

2. 수축 고려하기

우레탄 금형 설계에서 서로 다른 두께의 두 벽이 교차하면 수축이 발생할 수 있습니다. 더 두꺼운 벽이 더 얇은 벽보다 느리게 굳으므로, 명목상 벽에 부착된 돌출부(립 또는 보스)가 수축함에 따라 그 부착 부위가 수축합니다. 이는 명목상 벽에 움푹 들어간 영역을 만듭니다. 수축을 최소화하고 움푹 들어간 영역을 방지하려면 엔지니어는 립 두께가 부착된 벽의 50%~60% 사이에 들도록 해야 합니다.

그래도 때로는 우레탄 금형 설계 결함이 아닌 다른 이유로 우레탄 주조 부품이 수축합니다. 우레탄 주조 부품의 최종 치수는 마스터 패턴과 금형의 정확도, 부품 형상, 우레탄 캐스팅 소재에 따라 달라집니다. 0.15%의 수축률은 허용 가능하지만, 엔지니어는 수축률이 이 임계값을 초과하면 우레탄 금형 설계를 재검토해야 합니다.

3. 립 사용하기

우레탄 금형 설계에 립을 추가하면 두께를 추가하지 않고 최종 부품의 강도와 강성을 높일 수 있습니다. 립을 제대로 사용하려면 엔지니어는 다음 지침을 준수해야 합니다:

높이

더 긴 립이 더 큰 보강을 제공하지만, 긴 립을 주조하면 부품을 성형하기 어려워질 수 있습니다. 따라서 립의 높이는 두께의 3배를 초과하지 않아야 합니다. 높이 문제를 완전히 피하기 위해 엔지니어는 하나의 긴 립 대신 여러 개의 짧은 립을 사용해 부품의 강성을 높일 수 있습니다.

너비

부품과의 교차점에서 립의 너비는 부품 두께의 40%~60%여야 합니다. 설계에 필렛 반경이 포함된 경우, 부품 두께의 최소 25%여야 합니다. 이 매개변수는 립을 가능한 한 강하게 만드는 데 도움이 됩니다.

드래프트 앵글

엔지니어는 싱크 가능성을 줄이기 위해 립을 드로프트해야 합니다. 각 면의 드래프트 앵글은 0.25~0.5도 사이여야 하며 각 면의 드래프트 앵글은 동일해야 합니다. 텍스처 표면의 경우 텍스처 깊이 0.025(0.001인치)마다 1.0도 드래프트를 추가하세요.

간격

엔지니어는 연속된 립을 서로 두께의 최소 2배 이상 떨어뜨려 부품의 무게가 모든 립에 고르게 분산되도록 해야 합니다.

방향

립 방향은 부품이 응력을 경험하는 방식과 위치를 결정하므로, 엔지니어는 부품의 굽힘 강성을 최대화하는 방식으로 립을 배열해야 합니다. 립이 잘못된 위치에 배치되면 부품의 강도나 강성 향상에 긍정적인 영향을 주지 않습니다.

제품 팀은 립 작업 시 교차점과 싱크에도 주의를 기울여야 합니다. 립이 부품과 교차하는 지점에서 무거운 립은 부품이 처지게 만들 수 있습니다. 립 교차점에서 싱크를 피하기 위해 엔지니어는 필렛을 사용해 부품 표면의 응력을 완화하고 부품 반대쪽의 싱크를 줄일 수 있습니다. 필렛의 반경은 부품 두께의 최소 4분의 1이어야 합니다. 또한 부품을 코어링하거나 경량화하면 사용되는 소재 양을 줄이고 부품 전체에 균일한 벽 두께를 유지하는 데 도움이 됩니다.

립은 최종 부품의 성능을 극적으로 개선할 수 있지만, 엔지니어와 제품 팀은 흥분해선 안 됩니다. 립은 부품이 추가 보강을 필요로 할 때만 유용합니다. 이것이 해당되지 않는 상황에서는 립이 종종 부적절하게 배치되어 부품의 강도나 강성을 거의 개선하지 못합니다. 또한 불필요한 립은 부품의 무게와 가격을 증가시키고, 성형 문제를 일으키며, 소재 낭비에 기여합니다. 엔지니어와 제품 팀은 우레탄 금형 설계에 립이 필요한지 결정할 때 이러한 고려 사항을 염두에 두어야 합니다.

4. 드래프트와 언더컷 고려하기

드래프트와 언더컷은 액체 실리콘이 어떤 금형 모양이든 취할 수 있으므로 우레탄 캐스팅에서는 문제가 되지 않습니다. 그러나 엔지니어가 우레탄 캐스팅을 사용해 결국 다른 공정(예: 사출 성형)으로 제조될 프로토타입을 제작하는 경우, 최종 생산용으로 의도된 대로 설계를 생성해야 합니다. 이는 드래프트와 언더컷을 포함하는 것을 의미할 수 있습니다. 제로 드래프트 긴 특징은 부품을 금형에서 추출할 때 약간의 파손 위험이 있으므로, 특히 더 큰 생산 런에서는 약간의 각도가 유용할 수 있습니다.

5. 글자와 로고 사이에 충분한 간격 두기

우레탄 캐스팅으로 설계자는 고품질의 돌출 또는 음각 글자와 로고를 맞춤형 주조 우레탄 부품에 쉽게 몰딩할 수 있습니다. 글자가 최대한 아름답고 읽기 쉽게 만들려면 설계자는 높이 또는 특징 깊이, 특징 너비, 특징의 필렛 반경, 특징 간 간격을 염두에 두어야 합니다.

제품 팀은 특징 사이에 최소 0.050인치를 두어야 하며, 이는 설계의 세부 사항에 따라 달라질 수 있습니다. 모든 필렛 반경은 특징 높이의 최소 절반이어야 하지만, 더 큰 필렛이 더 좋습니다. 마지막으로 모든 로고나 글자의 너비는 높이의 2배여야 합니다.

우레탄 주조 부품 최적화하기

우레탄 캐스팅과 제조 가능성을 위한 설계에서 몇 가지 작은 설계 변경이 큰 도움이 됩니다. 엔지니어와 설계자는 균일한 벽 두께 유지, 수축 고려, 립 효과적 사용을 추구해야 합니다. 제품 팀은 최종 생산용으로 의도된 대로 설계를 생성하고 글자와 로고 사이에 충분한 공간을 두어 미관을 향상시킴으로써 제조 가능성을 더욱 최적화할 수 있습니다.

Fast Radius 같은 경험 많은 제조 파트너는 제품 팀이 제조 가능성을 위한 설계를 단순화하도록 도울 수 있습니다. 우리는 한때 불가능하다고 생각되던 제품 개발에 열정을 가지고 있으며, 최신 디지털 설계 기술을 따라잡는 것을 원칙으로 합니다.

획기적인 응용 분야를 개발하거나 기존 우레탄 금형 설계를 최적화하려는 제품 팀은 우리 설계 팀의 제조 공정 전반에 걸친 수년간의 경험에서 혜택을 볼 수 있습니다. 오늘 문의해 맞춤형 주조 우레탄 부품을 시작하세요.

우레탄 캐스팅에 대한 더 많은 설계 팁과 정보는 Fast Radius 러닝 센터의 관련 문서를 확인하세요.

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