Percepat Produksi: Prototipasi Cepat dengan Cetakan Urethane

Kepadatan industri membuat tujuan utama produsen tidak hanya memproduksi produk tetapi juga menggunakan metode inovatif untuk memproduksi lebih banyak produk dalam waktu singkat untuk meningkatkan produksi. Seiring perkembangan teknologi, berbagai teknik prototipasi cepat tersedia bagi produsen yang dapat digunakan untuk memproduksi produk dalam waktu lebih singkat dengan efisiensi yang lebih tinggi.

Metode ini selain menghemat waktu juga hemat biaya. Salah satu teknik prototipasi cepat yang digunakan saat ini adalah cetakan urethane yang cukup mirip dengan cetak injeksi dengan perbedaan kecil. Teknik ini menghasilkan prototipe fungsional terbaik dengan karakteristik yang diinginkan.

1. Cetakan Urethane

Cetakan urethane adalah teknik prototipasi cepat yang digunakan untuk memproduksi produk dengan bagian karet lembut yang tidak dapat dimesin dengan bantuan mesin CNC atau mesin semacam itu. Cetakan urethane menggunakan pola master yang dicetak 3-D dan cetakan silikon yang digunakan untuk menghasilkan produk berkualitas tinggi yang diinginkan hingga ukuran 30 inci.

Proses ini cukup mirip dengan cetak injeksi di mana alat keras digunakan sebagai gantian alat silikon lunak. Hati-hati harus diambil saat mendesain pola master untuk cetakan urethane untuk memastikan bahwa ia harus memiliki properti yang diinginkan. Bagian plastik fungsional adalah hasil dari cetakan urethane yang dapat disajikan sebagai model atau digunakan dalam produk yang berfungsi sepenuhnya.

Dimensi produk yang dihasilkan oleh cetakan urethane tergantung pada akurasi model master dan bahan cetakan. Secara umum, tingkat penyerutan sebesar 0.15% diharapkan dalam produk yang dihasilkan oleh teknik manufaktur ini.

2. Langkah-langkah dalam Cetakan Urethane

Secara umum, empat langkah diikuti dalam Cetakan Urethane seperti tercantum di bawah ini

Langkah 1

Pertama, pola master dirancang dan dicetak dengan teknik prototipasi cepat atau cetak 3-D. Pola master pada dasarnya adalah bagian asli atau representasinya. Pola master ini juga digunakan untuk membuat cetakan yang dapat digunakan dalam pencetakan. Ini dirancang dengan akurat karena dimensi produk tergantung pada pola master ini. Juga, ada beberapa opsi pemesinan yang dapat digunakan dalam hal ini.

Langkah 2

Dalam langkah kedua, pola master yang dihasilkan dikemas dalam silikon cair untuk menghasilkan cetakan yang akurat.

Langkah 3

Setelah cetakan mengeras, itu dipotong menjadi dua setengah. Rongga yang dihasilkan digunakan untuk pencetakan produk akhir.

Langkah 4

Dalam langkah akhir, produsen menyuntikkan urethane atau resin lain untuk mengisi ruang kosong. Setelah bahan mengeras, itu akan dikeluarkan dari alat. Proses ini diulang sampai produk yang diinginkan dihasilkan.

3. Sistem Pencetakan

Sistem pencetakan adalah sistem elemen yang diperlukan untuk melakukan operasi pencetakan dengan benar. Dalam Cetakan Urethane sistem pencetakan terdiri dari sendok, saluran cetakan, saluran udara, agen pelepasan cetakan urethane dan fixture untuk memegang setengah cetakan bersama. Semua elemen ini diatur dengan cara tertentu untuk mengeksekusi proses pencetakan dengan benar.

Saluran cetakan dan sendok adalah tabung terbuat dari plastik yang terhubung ke lubang cetakan. Bahan dicurahkan ke dalam lubang ini dan mengalir melalui saluran dan sendok. Semakin tinggi sendok, semakin tinggi tekanan pencetakan sehingga polimer dapat mengisi semua fitur pola.

Saluran ventilasi ada di sisi berlawanan cetakan sehingga udara dapat keluar saat bahan dicurahkan ke dalam pola untuk manufaktur produk. Agen pelepasan cetakan urethane pada dasarnya adalah lapisan udara yang mencegah bagian cetakan menempel pada cetakan. Agen pelepasan digunakan untuk menghilangkan elemen yang terulur yang dihasilkan sebagai hasil dari gesekan yang ada antara bagian cetakan dan cetakan. Ini juga menutupi beberapa lubang mikroskopik yang dihasilkan selama pencetakan membuat produk cetakan lebih halus.

4. Toleransi Umum dalam Bagian Cetakan

Toleransi ± 0.010 in. atau ±0.003 in. per inci bagian biasanya diharapkan dalam bagian cetakan. Tingkat penyerutan sebesar +0.15% dapat diharapkan karena ekspansi termal cairan, dan respons cetakan fleksibel. Geometri yang tidak teratur atau terlalu tebal mungkin menyebabkan deviansi atau defleksi karena penyerutan.

Permukaan akhir dihaluskan ke permukaan material atau matte. Garis pertumbuhan mungkin ada pada fitur internal atau tersembunyi. Pengkilapan atau finishing kustom harus didefinisikan dengan jelas. Penyerutan atau finishing permukaan produk tergantung pada desain pola master. Oleh karena itu hati-hati harus diambil dalam desain pola master.

5. Bahan yang Digunakan

Cetakan urethane digunakan untuk memproduksi produk yang memiliki properti fisik tertentu. Jadi bahan yang digunakan dalam proses pencetakan akan sangat mempengaruhi properti fisik. Oleh karena itu cocok untuk berbagai jenis plastik poliuretana, mulai dari keras hingga fleksibel. Beberapa bahan paling umum yang digunakan dalam proses meliputi:

• Urethane keras, tahan benturan
• Urethane keras, tahan panas
• Urethane fleksibel, bening

6. Opsi Pewarnaan

Ada dua opsi pewarnaan dalam cetakan urethane masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangannya

1) Warna Cetakan

Warna cetakan memberikan tekstur tertentu pada produk. Lebih lanjut, warna cetakan tidak dapat dicabut dari permukaan dan tidak ada pecahan. Namun warna cetakan terbatas dalam jumlahnya sehingga warna spesifikasi mungkin atau mungkin tidak tersedia.

2) Cat

Dalam melukis objek setelah pencetakan ada banyak warna yang tersedia sehingga warna mungkin sesuai dengan spesifikasi. Lebih lanjut, ketika cat dilakukan setelah pencetakan, garis yang tertinggal setelah memisahkan produk dari cetakan dapat dihapus sehingga memberikan tampilan permukaan yang seragam pada produk. Namun cat setelah pencetakan memerlukan tenaga kerja setelah pemesinan yang menyebabkan peningkatan biaya produksi. Juga, cat mungkin memberikan perlindungan yang besar terhadap radiasi ultraviolet tetapi dapat mudah dicabut yang merupakan kekurangan lain dari melukis permukaan.

7. Perbandingan Cetak Injeksi dan Cetakan Urethane

Cetak injeksi dan Urethane pada umumnya proses yang mirip. Perbedaan terletak pada detail yang terkait dengan praktik manufaktur.

1) Manufaktur Alat

Perbedaan pertama antara cetak injeksi dan cetakan urethane terletak pada manufaktur alatnya. Cetak injeksi menggunakan alat keras dibandingkan dengan alat lunak yang digunakan dalam cetakan urethane. Oleh karena itu cetakan urethane dibuat dengan mencetak model 3D dari bagian yang selesai, sedangkan alat cetak injeksi dimesin melalui grinding CNC, milling, dan proses lainnya.

2) Kuantitas dan Volume Produksi

Cetakan urethane digunakan untuk memproduksi hanya beberapa bagian sekaligus, oleh karena itu untuk run volume rendah Cetakan urethane dipilih. Untuk kuantitas produksi volume tinggi, kualitas dan umur cetakan baja akan biasanya memberikan return yang lebih baik. Oleh karena itu lebih ekonomis untuk berinvestasi dalam setup cetak injeksi untuk produksi volume tinggi. Jika biaya awal dipertahankan rendah, maka Cetakan urethane dipilih.

3) Biaya Bahan

Plastik berkualitas tinggi yang digunakan dalam cetak injeksi lebih mahal dibandingkan dengan resin urethane atau poliuretana yang digunakan dalam cetakan urethane. Jika seseorang harus memproduksi lebih sedikit prototipe lebih baik untuk menggunakan resin urethane. Untuk produk yang dimaksudkan untuk digunakan untuk jangka panjang, atau dengan aplikasi dengan properti fisik yang sulit tertentu, plastik yang tepat harus digunakan dan proses cetak injeksi harus digunakan.

4) Waktu Tunggu

Alat cetak injeksi membutuhkan pemesinan yang lebih rumit dan luas untuk dibuat dan biasanya tidak siap selama beberapa minggu. Waktu tunggu tipikal hampir dua bulan mungkin diperlukan untuk manufaktur alat cetak injeksi. Sedangkan cetakan urethane mengkonsumsi waktu yang relatif lebih sedikit untuk produksi biasanya hanya memerlukan model 3D cetakan dan cetakan lunak yang dibuat di sekitarnya.

5) Biaya per Bagian vs. Biaya Keseluruhan

Secara umum, biaya per bagian untuk cetak urethane akan lebih tinggi daripada untuk cetak injeksi, terutama karena volume bagian yang lebih rendah. Biaya keseluruhan, Namun, biasanya lebih rendah untuk cetak urethane karena biaya alat dan bahan yang lebih rendah.

6) Toleransi

Toleransi urethane +/-.010” untuk inci pertama, dan +/-.005” untuk setiap inci kemudian sementara dalam cetak injeksi toleransi +/-.005” untuk inci pertama, dan +/-.002” untuk setiap inci kemudian.

7) Aplikasi

Karena prototipe dibuat dengan cetakan silikon dalam cetakan urethane yang relatif kurang tahan lama dan tidak bertahan lebih dari 20-25 bagian. Oleh karena itu proses ini cocok untuk situasi di mana volume produksi rendah dan bagian lebih sedikit dengan kualitas, presisi dan karakteristik kinerja tinggi yang diperlukan. Beberapa aplikasi cetakan urethane tercantum di bawah ini:

• Jembatan ke produksi
• Bagian tampilan titik pembelian
• Bagian pameran
• Evaluasi pengguna
• Pengujian konsumen
• Kampanye crowdfunding
• Model konsep
• Sampel penjualan
• Model rekayasa
• Sampel uji pemasaran
• Run produksi pra-produksi
• Prototipe uji
• Prototipe cepat
• Pusat distribusi
• Pencetakan
• Roda untuk Skateboard, Robot dan aplikasi berputar lainnya
• Sistem konveyor

8. Keuntungan Cetakan Urethane

Proses ini paling efektif dalam mengurangi biaya alat dan waktu produksi. Bagian yang dihasilkan sebagian besar terbuat dari urethane atau resinnya meningkatkan properti fisiknya. Bagian yang terbuat dari cetakan urethane memiliki keuntungan berikut

Tahan Aus: Produk yang dihasilkan oleh cetakan urethane akan mengungguli karet, plastik atau logam dalam aplikasi aus dan aus yang parah.

Tahan Kimia: Produk yang dihasilkan oleh cetakan urethane memiliki resistensi yang luar biasa terhadap sebagian besar pelarut, kimia, minyak dan lemak berbasis alifat.

Pewarnaan: Dua opsi pewarnaan tersedia dalam cetakan urethane masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangannya. Secara umum, warna cetakan digunakan yang tahan pelupukan.

Stabilitas Dimensi: Resin urethane memiliki stabilitas dimensi yang luar biasa atas rentang tekanan dan suhu yang luas. Produk yang dihasilkan dengan metode ini sangat elastis dan dapat diregang ke elongasi yang besar tanpa deformasi.

Resistensi Lingkungan: Urethane secara besar inert dalam kehadiran ozon dan oksigen. Ini lebih tahan daripada karet alami atau sintetis terhadap sinar matahari dan kondisi cuaca umum.

Kekerasan: Polimer urethane dapat diformulasikan untuk mencakup rentang kekerasan yang luas, dari 20 Shore A durometer (kekerasan karet gelang) hingga 75 Shore D durometer (kekerasan tulang) oleh karena itu, prototipe yang dihasilkan akan memiliki properti ini.

Resistensi Benturan: Sementara bahan plastik konvensional dapat menjadi rapuh saat menjadi lebih keras, urethane mempertahankan elastisitas dan kekuatan dalam rentang kekerasan yang lengkap.

Kemampuan Pemesinan: Produk urethane dapat dibor, dirajut dan dimesin seperti produk logam.

Resiliensi: Polimer urethane dapat diformulasikan khusus untuk memberikan poliuretana keras resiliensi yang sama seperti bahan yang jauh lebih lemah, menjadikan urethane bahan yang baik untuk penyerapan getaran/kejut.

9. Keterbatasan Cetakan Urethane

Cetakan urethane memang memiliki beberapa kekurangan. Dalam kasus produksi bagian kompleks, pola master yang dirancang mungkin tidak mencakup semua fitur. Lebih lanjut, mereka melibatkan banyak kerja keras untuk mengeluarkan cetakan dan bahan berlebih, yang memperkenalkan kesalahan. Dalam kasus ada gelembung udara yang terjebak dalam pencetakan, bahan akan menyebabkan cetakan menjadi rapuh atau mencegah dinding tipis terisi sepenuhnya. Keterbatasan lain dari cetakan urethane adalah bahwa cetakan cukup sensitif terhadap suhu dan tidak dapat bertahan selama waktu yang lama di atas 270 derajat Fahrenheit.

Kesimpulan

Jadi cetakan urethane adalah salah satu teknik prototipasi cepat kunci yang digunakan ketika volume produksi rendah. Ini memungkinkan untuk membuat prototipe dan menyajikannya kepada orang sebelum produksi massal menghemat biaya dan banyak uang alat. Lebih lanjut, properti fisik produk urethane seperti yang dijelaskan di atas memberikan keuntungannya atas bahan konvensional yang memiliki kekuatan dan kekerasan yang lebih rendah. Jadi jika jumlah produksi rendah, cetakan urethane adalah salah satu teknik manufaktur terbaik untuk diterapkan yang cukup mirip dengan cetak injeksi yang digunakan dalam kasus produksi volume tinggi dan menggunakan alat yang lebih keras sebagai gantian alat lunak.