5 conseils d'experts pour un moulage par polyuréthane réussi

Le moulage par polyuréthane est un procédé de fabrication traditionnel polyvalent qui utilise un modèle maître imprimé en 3D et un moule en silicone pour créer des pièces plastiques d'utilisation finale. Pendant le processus de moulage par polyuréthane, le modèle maître est placé à l'intérieur d'une boîte scellée, recouvert de silicone liquide, puis durci. Une fois que le silicone a pris, un fabricant le coupe en deux pour libérer le modèle maître — à ce stade, le moule en polyuréthane est prêt à l'emploi.

Pour créer des pièces en polyuréthane sur mesure, les ingénieurs versent de la résine de moulage par polyuréthane — généralement un matériau polyuréthane qui peut imiter les propriétés physiques du plastique utilisé dans le moulage par injection — dans le moule et le durcissent dans un four. La pièce finale nécessite généralement peu, sinon pas, de post-traitement.

Moins cher et moins chronophage que l'outillage dur, le moulage par polyuréthane est idéal pour le prototypage rapide et les séries de production de faible à moyen volume de constructions complexes. Pour tirer le meilleur parti de ce processus de fabrication, les équipes produit doivent concevoir pour la fabricabilité et optimiser la conception du moule dès le début pour rationaliser le processus de production et maintenir les coûts bas. Voici cinq conseils de conception essentiels pour créer des pièces en polyuréthane sur mesure propres et fonctionnelles :

5 meilleurs conseils de conception pour le moulage par polyuréthane

1. Assurer une épaisseur de paroi uniforme

De nombreux ingénieurs préfèrent le moulage par polyuréthane au moulage par injection car le premier processus offre une plus grande variation dans les épaisseurs de paroi, mais il est toujours important de s'assurer qu'une conception de moule en polyuréthane donnée présente des parois uniformes. Des parois uniformes réduisent le risque de déformation pendant le durcissement, garantissent que le moule sera rempli complètement et avec précision, et atténuent d'autres problèmes de conception.

Une épaisseur de paroi minimale de 0,040" (1 mm) est recommandée, mais il y a des cas où les parois peuvent être aussi fines que 0,020" (0,5 mm) pour les petites pièces. Pour les pièces plus grandes, l'épaisseur de paroi devrait toujours augmenter proportionnellement à la taille de la pièce pour garantir que les parois peuvent fournir un soutien adéquat.

2. Tenir compte du retrait

Lorsque deux parois d'épaisseurs différentes se croisent dans une conception de moule en polyuréthane, le retrait peut se produire. Puisque les parois plus épaisses se solidifient plus lentement que les parois plus fines, la zone à laquelle elles sont attachées à la paroi nominale se rétractera au fur et à mesure que la projection — une nervure ou un bossage — se rétracte. Cela cause une zone enfoncée dans la paroi nominale. Pour minimiser le retrait et prévenir les zones enfoncées, les ingénieurs devraient s'assurer que l'épaisseur de la nervure se situe entre 50 % et 60 % des parois auxquelles elles sont attachées.

Pourtant, parfois les pièces moulées en polyuréthane se rétractent pour des raisons autres qu'un défaut de conception de moule. Les dimensions finales d'une pièce moulée en polyuréthane dépendent de la précision du modèle maître et du moule, de la géométrie de la pièce, ainsi que des matériaux de moulage par polyuréthane. Un taux de retrait de 0,15 % est considéré comme acceptable, mais les ingénieurs devraient revoir leur conception de moule en polyuréthane si le taux de retrait dépasse ce seuil.

3. Utiliser des nervures

L'ajout de nervures à une conception de moule en polyuréthane peut augmenter la force et la rigidité de la pièce finale sans ajouter d'épaisseur. Pour utiliser les nervures correctement, les ingénieurs devraient adhérer aux directives suivantes :

Hauteur

Des nervures plus longues fournissent un plus grand renforcement, mais le moulage d'une longue nervure peut rendre la pièce difficile à mouler. Pour cette raison, une nervure ne devrait pas dépasser une hauteur qui est trois fois son épaisseur. Pour éviter le problème de hauteur complètement, les ingénieurs peuvent utiliser plusieurs nervures courtes au lieu d'une longue nervure pour augmenter la rigidité de la pièce.

Largeur

La largeur de la nervure à l'intersection de la pièce devrait être de 40 % à 60 % de l'épaisseur de la pièce. Si un rayon de congée est inclus dans la conception, il devrait être d'au moins 25 % de l'épaisseur de la pièce. Ces paramètres aident à rendre la nervure aussi forte que possible.

Angle de dépouille

Les ingénieurs doivent prévoir un angle de dépouille pour une nervure conçue pour réduire la possibilité d'affaissement. Les angles de dépouille pour chaque côté devraient être entre 0,25 et 0,5 degrés et l'angle de dépouille de chaque côté devrait être égal. Pour les surfaces texturées, ajoutez un degré de dépouille supplémentaire pour chaque 0,025 mm (0,001 pouce) de profondeur de texture.

Espacement

Les ingénieurs devraient régler les nervures consécutives à au moins deux fois l'épaisseur de distance l'une de l'autre pour répartir uniformément le poids de la pièce sur toutes les nervures.

Orientation

L'orientation des nervures détermine comment et où la pièce subit des contraintes, donc les ingénieurs devraient être prudents pour disposer les nervures d'une manière qui maximise la rigidité en flexion de la pièce. Si les nervures sont placées dans la mauvaise position, elles n'auront aucun impact positif sur la force de la pièce.

Les équipes produit devraient également être attentives aux intersections et aux affaissements lors du travail avec les nervures. Au point où une nervure intersecte avec la pièce, une nervure lourde peut causer un affaissement de la pièce. Pour éviter l'affaissement à l'intersection de la nervure, les ingénieurs peuvent utiliser des congés pour soulager la contrainte sur la surface de la pièce et réduire l'affaissement du côté opposé de la pièce. Les rayons des congés devraient être d'au moins un quart de l'épaisseur de la pièce. De plus, l'évidage ou l'allègement de la pièce réduit la quantité de matériau utilisée et aide à maintenir une épaisseur de paroi uniforme tout au long de la pièce.

Les nervures peuvent améliorer de manière spectaculaire la performance d'une pièce finale, mais les ingénieurs et équipes produit ne devraient pas s'emballer. Les nervures ne sont utiles que lorsque la pièce nécessite un renforcement supplémentaire. Dans les situations où ce n'est pas le cas, les nervures sont souvent mal placées et font peu pour améliorer la force ou la rigidité de la pièce. De plus, les nervures inutiles augmentent le poids et le prix de la pièce, causent des problèmes de moulage et contribuent au gaspillage de matériau. Les ingénieurs et équipes produit devraient garder ces considérations à l'esprit lorsqu'ils décident si leur conception de moule en polyuréthane nécessite une nervure.

4. Considérer les angles de dépouille et les détrompeurs

Les angles de dépouille et les détrompeurs ne sont pas une préoccupation avec le moulage par polyuréthane car le silicone liquide peut prendre la forme de n'importe quel moule. Cependant, si un ingénieur utilise le moulage par polyuréthane pour construire un prototype qui sera éventuellement fabriqué en utilisant un processus différent, comme le moulage par injection, ils devraient créer la conception comme prévu pour la production d'utilisation finale. Cela pourrait inclure l'incorporation d'angles de dépouille et de détrompeurs. Les caractéristiques à angle de dépouille nul long comportent un léger risque de casse de la pièce lors de l'extraction du moule, donc un léger angle peut être utile, surtout pour les séries de production plus importantes.

5. Inclure suffisamment d'espacement entre les lettres et logos

Avec le moulage par polyuréthane, il est facile pour les concepteurs de mouler des lettres et logos en relief ou en creux de haute qualité dans des pièces en polyuréthane sur mesure. Pour s'assurer que les lettres sont aussi belles et lisibles que possible, les concepteurs devraient garder à l'esprit la hauteur ou la profondeur de la caractéristique, la largeur de la caractéristique, les rayons sur la caractéristique, et l'espace entre les caractéristiques.

Les équipes produit devraient laisser au moins 0,050" entre les caractéristiques, bien que cela puisse varier selon les particularités de la conception. Tous les rayons devraient être au moins égaux à la moitié de la hauteur de la caractéristique, mais des rayons plus grands sont encore meilleurs. Finalement, la largeur de tous les logos ou lettres devrait être le double de leur hauteur.

Optimiser vos pièces moulées en polyuréthane

Avec le moulage par polyuréthane et la conception pour la fabricabilité, quelques petites modifications de conception vont loin. Les ingénieurs et concepteurs devraient chercher à maintenir des épaisseurs de paroi uniformes, tenir compte du retrait, et s'assurer qu'ils utilisent les nervures efficacement. Les équipes produit peuvent optimiser davantage la fabricabilité en créant des conceptions comme elles sont prévues pour la production d'utilisation finale et en s'assurant qu'elles laissent assez d'espace entre les lettres et logos pour améliorer l'esthétique.

Un partenaire de fabrication expérimenté comme Fast Radius peut aider les équipes produit à simplifier la conception pour la fabricabilité. Nous sommes passionnés par le développement de produits qu'on pensait autrefois impossibles à fabriquer, et nous faisons un point d'honneur à rester à jour avec les dernières technologies de conception numérique.

Les équipes produit cherchant à développer une application révolutionnaire ou à optimiser une conception de moule en polyuréthane existante peuvent bénéficier des années d'expérience de notre équipe de conception à travers les procédés de fabrication. Contactez-nous aujourd'hui pour commencer sur vos pièces en polyuréthane sur mesure.

Pour plus de conseils de conception et d'informations sur le moulage par polyuréthane, consultez les articles connexes dans le centre de ressources Fast Radius.

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