Уретановые литейные материалы: Полное руководство по прототипированию & Производство

Если вы дизайнер продукта, производитель, или любитель спрашивает, «Что такоеуретановые литейные материалы, и как мне использовать их для своего проекта?» давайте перейдем к делу. Уретановые литейные материалы (also called polyurethane casting resins) are two-part liquid compounds—resin and hardener—that cure into solid, durable parts when mixed. They’re ideal for creating high-fidelity prototypes, low-volume production parts, and custom components, thanks to their versatility: they can mimic the texture, Гибкость, and strength of materials like rubber, пластик, or even metal. Whether you’re making 10 custom phone cases or 500 Корпуса медицинского устройства, urethane casting materials offer a cost-effective alternative to injection molding (который требует дорогого инструмента). В этом руководстве, мы расскажем обо всем: от того, как они работают, до того, какой тип подходит вашему проекту., так вы сможете избежать типичных ошибок и получить профессиональные результаты.

Что такое уретановые литейные материалы, и как они работают?

По их сути, уретановые литейные материалы представляют собой жидкости на полимерной основе, которые подвергаютсяхимическая реакция (выклятый) когда смола и отвердитель смешиваются в определенных пропорциях. Эта реакция превращает жидкость в твердое вещество со свойствами, адаптированными к вашим потребностям — от мягкого, rubbery textures (как телефонная ручка) to rigid, impact-resistant solids (как кадр дрона).

Этот процесс основан на трех ключевых компонентах.:

1. Уретановая смола: Базовая жидкость, определяющая цвет конечной детали., Гибкость, и базовая сила.
2. Отвердитель (Катализатор): Запускает реакцию отверждения; соотношение смолы и отвердителя (обычно 1:1 или 2:1 по объему/весу) контролирует время отверждения и конечную твердость.
3. Добавки (необязательный): Наполнители (для силы), пигменты (для цвета), или разделительный агент для пресс-форм (для облегчения извлечения деталей из форм) можно смешивать для повышения производительности.

Давайте рассмотрим реальный пример: стартап, разрабатывающий портативный фитнес-трекер. Им нужно 20 prototypes of the tracker’s silicone-like wristband. Instead of investing in injection molding tooling ($10,000+), they use urethane casting. Первый, they create a master model of the wristband with 3D printing. Затем, they make a silicone mold around the master. Следующий, they mix asoft urethane resin (Shore A 50—similar to rubber) with hardener at a 1:1 соотношение. They pour the mixture into the silicone mold and let it cure for 4 часы при комнатной температуре. После вылечения, they peel the mold away to reveal 20 identical wristbands—each with the same texture and flexibility as the final production part. Общая стоимость? Менее 500 долларов — экономия тысяч и возможность протестировать дизайн на пользователях..

Важно отметить, что время отверждения зависит от материала.: быстроотверждаемые уретаны могут затвердевать 30 минуты (отлично подходит для быстрых прототипов), в то время как варианты медленного лечения требуют 24 часы (лучше подходит для крупных деталей, которые должны оседать без пузырьков). Также, Температура отверждения имеет значение: большинство уретанов отверждаются при комнатной температуре. (65–75 ° F.), но нагреваю их (до 100–120°F) может ускорить заживление 50% (по данным изАссоциация производителей полиуретана).

Распространенные типы материалов для литья из уретана: Использование, Плюс, и минусы

Не все материалы для литья из уретана одинаковы.. The right type depends on your part’s intended use, desired flexibility, и условия окружающей среды. Ниже представлена ​​информация о наиболее популярных видах., with real-world use cases to guide your choice.

*Береговая твердость: Шкала, измеряющая гибкость материала: меньшие цифры = мягче (Берег а) или менее жесткий (Шор d); более высокие цифры = более твердые/жесткие.**Прочность на растяжение: Мера того, какую силу может выдержать материал, прежде чем он сломается. (данные изКовестро, ведущий производитель уретана).

Давайте углубимся в два тематических исследования.:

1. Пример мягкого уретана: Поставщику автомобилей требуется 50 Прототип дверных уплотнителей для нового электромобиля. Они используют Шор А 60 soft urethane. The seals are flexible enough to fit the door’s curve, yet durable enough to withstand 1,000+ opening/closing cycles in testing. Using urethane casting lets them iterate on the seal’s design 3 times in a month—something injection molding couldn’t do without extra tooling costs.
2. Rigid Urethane Example: A robotics company needs 100 structural brackets for a small industrial robot. They choose a Shore D 75 жесткий уретан с наполнителем из стекловолокна (Чтобы повысить силу). Кронштейны имеют предел прочности 7,500 фунт на квадратный дюйм — достаточно сильный, чтобы выдержать руку робота весом 20 фунтов.. Уретановое литье обходится им дорого. $3 за кронштейн, по сравнению с $15 за кронштейн с литьем под давлением (за тираж из 100 частей).

Ключевые факторы, которые следует учитывать при выборе материалов для литья из уретана

Выбор неправильного уретанового материала может привести к неудаче прототипов., Потраченное время, или детали, которые ломаются в процессе использования. Вот важнейшие факторы для оценки, на основе лучших отраслевых практик и реального опыта.

1. Желаемая твердость и гибкость

Начните с того, как должна работать ваша партия.:

• Нужно ли сгибаться? (НАПРИМЕР., хватка, тюлень) Выбирайте мягкий уретан. (Шор А 20–80). Например, a toy manufacturer making a rubbery doll arm would use Shore A 30—soft enough to bend without breaking.
• Does it need to hold shape? (НАПРИМЕР., a housing, кронштейн) Choose a rigid urethane (Шор Д 50–85). A 3D printer manufacturer making a rigid filament spool holder would use Shore D 80—stiff enough to support 5-lb spools.

Для чаевого: Always test a small sample first. Mix a tiny amount of resin and hardener, cure it, and check if the hardness matches your needs. This avoids wasting material on a full batch that’s too soft or too rigid.

2. Условия окружающей среды

Где будет использоваться ваша часть? Urethanes perform differently in heat, холодный, влага, или химикаты:

• Высокая температура (НАПРИМЕР., возле двигателей, Промышленные печи): Используйте высокотемпературные уретаны. (выдерживает до 300°F). Производитель газонокосилок использует их в качестве прокладок двигателя — они не разрушаются при нагреве двигателя до 250°F..
• Холодные температуры (НАПРИМЕР., Наружное снаряжение, охлаждаемые части): Избегайте жестких уретанов (они становятся хрупкими при температуре ниже 32°F). Выбирайте мягкий уретан с низкой температурой стеклования. (Тг)— ищите Тг < 0° F. (данные из Басф, поставщик уретана).
• Влага или химикаты (НАПРИМЕР., медицинские устройства, Продовольственные детали): Choose urethanes with гидрофобные добавки or FDA-approved formulations. Компания по производству медицинского оборудования использует жесткий уретан, соответствующий требованиям FDA, для корпуса глюкометра — он устойчив к чистящим химикатам и не выделяет токсины..

3. Объем производства и стоимость

Уретановое литье отлично подходит для малых и средних объемов. (1–1000 деталей). Для больших объемов (>1,000 части), литье под давлением становится более рентабельным, но вот как оптимизировать затраты на уретан:

• 1–10 деталей: Используйте уретаны быстрого отверждения. (30 мин–2 часа время отверждения) ускорить производство.
• 10–100 деталей: Выбирайте уретан средней вулканизации. (4–8 часов) для лучшего качества деталей (меньше пузырьков).
• 100–1000 деталей: Купите прочную силиконовую форму. (может длиться 20–50 использований) вместо дешевого (5–10 использований). This reduces mold replacement costs.

Cost Example: Создание стартапа 500 custom USB drives. Using a standard rigid urethane ($25 per quart, enough for 10 части) and a reusable silicone mold ($150) totals $1,400. Инъекционное формование будет стоить $10,000 Для инструментов плюс $1 за часть ($10,500 общий)—a 7x cost savings with urethane.

4. Совместимость пресс-форм

Not all urethanes work with all molds. Silicone molds are the most common for urethane casting (Они гибкие, easy to demold), но:

• Soft urethanes: Work with any silicone mold (no risk of tearing the mold).
• Rigid urethanes: Используйте high-strength silicone mold (Шор А 50–70) to avoid mold damage during demolding. A rigid part can crack a weak silicone mold (Берег а < 40) when being removed.
• Пенные уретаны: Используйте форму с вентиляционными отверстиями — пена расширяется во время отверждения., и вентиляционные отверстия выпускают лишний воздух, чтобы предотвратить образование пузырей.

Пошаговое руководство по использованию материалов для литья из уретана (Для идеальных деталей)

Даже самый лучший уретановый материал не даст хороших результатов, если пропустить ключевые этапы.. Ниже представлено проверенное, пошаговый процесс, используемый профессиональными производителями, с советами, как избежать распространенных проблем, таких как пузыри или неравномерное отверждение..

Шаг 1: Подготовьте форму

• Выберите правильную форму: Силиконовые формы лучше всего. (как уже упоминалось). Для небольших деталей, используйте силиконовую форму, состоящую из двух частей.; для больших частей, используйте цельную форму для заливки.
• Очистите форму: Wipe the mold cavity with a lint-free cloth and isopropyl alcohol (90%) to remove dust or oil—this ensures the urethane adheres evenly.
• Apply Mold release agent (необязательный): For rigid urethanes or complex molds, spray a light coat of silicone Mold release agent. This makes demolding easier and extends mold life. Avoid over-spraying—too much Mold release agent can leave a sticky residue on the part.

Шаг 2: Отмерьте и смешайте уретан

• Use accurate tools: Measure resin and hardener with a digital scale (weight is more precise than volume). Следуйте пропорциям производителя (НАПРИМЕР., 1:1 by weight for many soft urethanes).
• Mix slowly: Stir the resin and hardener with a wooden stick or plastic spatula for 2–3 minutes. Mix in a figure-8 pattern to avoid creating bubbles. Fast stirring traps air, leading to bubbles in the final part.
• De-gas (Необязательно, но рекомендуется): For parts with fine details (НАПРИМЕР., ювелирные изделия, Небольшие прототипы), pour the mixed urethane into a vacuum chamber. Run the vacuum for 2–3 minutes to remove bubbles. If you don’t have a vacuum chamber, let the mixture sit for 10–15 minutes—most bubbles will rise to the surface.

Шаг 3: Залейте уретан в форму

• Pour slowly: Tilt the mold at a 45° angle and pour the urethane along the mold’s edge. This reduces splashing and bubble formation.
• Fill to the top: Leave a small gap (1–2 мм) at the top—some urethanes expand slightly during curing. Overfilling leads to excess material (вспышка) that needs trimming.
• Tap the mold: Gently tap the mold on a hard surface 2–3 times. This releases any trapped air bubbles that rise to the surface.

Шаг 4: Вылечить уретан

• Follow cure time: Let the mold sit at room temperature (65–75 ° F.) for the manufacturer’s recommended time. Don’t rush—under-cured urethane is sticky and weak.
• Avoid disturbance: Don’t move the mold during curing. Shifting can cause the urethane to settle unevenly, leading to thick/thin spots.
• Постотверждение (необязательный): Для деталей, которые нуждаются в дополнительной силе (НАПРИМЕР., Структурные кронштейны), post-cure them in an oven. Heat to 100–120°F for 1–2 hours. This increases tensile strength by 15–20% (per tests by Huntsman, a urethane producer).

Шаг 5: Деформация и обработка детали

• Demold carefully: For silicone molds, peel the mold away from the part slowly. Start at a corner and pull gently—don’t yank, as this can damage the part.
• Trim excess material: Use a sharp utility knife or sandpaper to remove flash (excess urethane around the part’s edges).
• Sand or paint (необязательный): For a smooth finish, sand the part with 200–400 grit sandpaper. Для цвета, Используйте акриловую краску (urethane accepts most paints well).

Тематическое исследование: A jewelry designer making custom resin pendants. They followed this process: used a silicone mold, mixed 1:1 soft urethane with gold pigment, de-gassed for 2 минуты, poured slowly, вылечен для 4 часы, then sanded the edges. Результат? 20 pendants with no bubbles, плавные поверхности, and consistent color—ready to sell in their shop.

Последние тенденции в области материалов для литья из уретана (2025)

The urethane casting industry is evolving to meet demand for better performance, устойчивость, и скорость. Here are the top trends to watch, подтверждено отраслевыми данными.

1. Устойчивые/неразлагаемые уретаны

As sustainability becomes a priority, manufacturers are developing urethanes made from renewable materials:

• Plant-based resins: Urethanes derived from soy, corn, or castor oil. These have 30–50% lower carbon footprints than traditional petroleum-based urethanes (per the Sustainable Polymers Association).
• Biodegradable options: Urethanes that break down in soil or compost within 1–2 years (идеально подходит для одноразовых деталей, таких как упаковка). Упаковочная компания использует биоразлагаемый пеноуретан для упаковки электроники — он защищает продукцию во время транспортировки и не попадает на свалку..

2. Высокоэффективные добавки

Новые добавки расширяют возможности уретана:

• Наполнители из углеродного волокна: Добавьте 10–15 % углеродного волокна в жесткие уретаны, чтобы повысить прочность на разрыв. 10,000+ фунт на квадратный дюйм — делает их достаточно прочными, чтобы в некоторых случаях заменять металлические детали. (НАПРИМЕР., Римские рамки). Аэрокосмический стартап использует уретан, армированный углеродным волокном, для изготовления небольших спутниковых компонентов. 40% lighter than aluminum parts.
• Self-healing additives: Urethanes with microcapsules that release a healing agent when the part is scratched. A phone case manufacturer uses these—small scratches disappear within 24 часы, extending the case’s life.

3. Быстрое отверждение, Высококачественные уретаны

Demand for faster prototyping has led to urethanes that cure in 15–30 minutes without sacrificing quality:

• UV-cure urethanes: These cure in 5–10 minutes when exposed to UV light. They’re ideal for rapid prototyping—designers can print a master model, make a mold, and cast a part in the same day. A product design firm uses UV-cure urethanes to make 5–10 prototypes per day, cutting their design cycle from 2 недели до 3 дни.

Взгляд Yigu Technology на уретановые литейные материалы

В Yigu Technology, we see urethane casting materials as a game-changer for small businesses and startups—they democratize manufacturing by eliminating the high cost of injection molding tooling. From our work with clients in consumer electronics, медицинские устройства, и автомобильная, the biggest mistake we see is choosing a urethane based solely on cost, not performance. A cheap urethane might save money upfront but can lead to failed parts (НАПРИМЕР., мягкий уретан, который рвется при использовании). Мы рекомендуем в первую очередь расставить приоритеты в свойствах материала — подберите уретан к потребностям вашей детали. (Гибкость, теплостойкость) — затем оптимизировать затраты. Мы также поддерживаем переход на экологически чистые уретаны.; они не просто полезны для планеты — они часто работают так же хорошо, как и традиционные варианты.. Whether you’re making 1 прототип или 500 Производственные детали, уретановые литейные материалы обеспечивают гибкость и доступность, позволяющие быстро воплотить ваш дизайн в жизнь..