A szilikon fröccsöntése nem ugyanaz, mint a műanyag fröccsöntése. A műanyag olvad és folyik. A szilikon egy kémiailag megszilárdított folyadék. A gép közvetlenül összekeveri és melegíti a szilikon alkatrészeket, majd azok megszilárdulnak. Nem kell megolvasztani a nyersanyagokat, vagy hűtési cikluson átesni.
Ez a tanulmány a szilikon gumi fröccsöntésétől függő folyamatlépéseket, teljesítménybeli előnyöket és iparágakat vizsgálja. Megtudhatja, hogy miért különböznek a szilikonra vonatkozó szabályok a műanyagra vonatkozóaktól, és hogyan alkalmazható ez a tudás a gyári műhelyekben.
Mik azok a fröccsöntött szilikon alkatrészek?
A gépkezelő két folyadékot kever össze. A gép betolja a forró formába. Ezután a formában lévő alkatrészek megszilárdulnak és kinyomhatók. Ez egy mondatban a szilikon fröccsöntés.
Két anyagcsalád létezik. Az LSR a folyékony szilikon gumi. Ez a fajta szilikagél gyorsan köt. A nagy volumenű szilikon gumi öntésénél dominál. A HCR kiváló minőségű gumi. Textúrája stabilabb, mint az LSR-é, és tésztaszerű. Kompressziós öntést igényel, nem fröccsöntést. A legtöbb fröccsöntött szilikon alkatrész LSR-t használ, mert maga a folyamat automatikusan lefut.
A szilikon fröccsöntés jellemzői számos alkalmazásban megmutatkoznak: rugalmas, de szakadásálló, hőstabilitás -50 °C és 200 °C között, kémiai tehetetlenség, szagtalan, az alkatrészek a préselés után visszanyerik eredeti állapotukat, valamint a levegő és a folyadék megbízhatóan lezárható.
Mindennapi példák veszik körül a fogyasztókat. Ilyenek például a cumisüveg cumik, az orvosi arcmaszkok tömítései, a konyhai mérlegek billentyűzetei, az eszpresszógépek tömítései és a vízszűrők O-gyűrűi. Mindegyik fröccsöntött szilikon alkatrész, amelyet nagy mennyiségben gyártanak. A felhasználó soha nem gondol a gyártási módszerre. Ez a jó dizájn.
A szilikon alkatrészek fröccsöntési folyamata
A fröccsöntött szilikon alkatrészek gyártása más ritmust követ, mint a műanyag alkatrészeké. A lépések papíron ugyanazok. A részletek teljesen mások. Nézzük végig az egyes fázisokat.
1. fázis: Formagyártás
Az LSR forma nem műanyag forma. Az LSR formáknak tökéletes tömítésre van szükségük. Az anyag vékony, ami miatt hajlamos a szivárgásra.
A szellőzés a kihívás. Túl kevés szellőzés esetén levegő szorul be. Túl sok szellőzés esetén szilikon szivárog. Az egyensúly megtalálása a formatervező mérnökének képessége.
A CNC megmunkálás az üregek formáit vágja ki. Az EDM – szikraforgácsolás – olyan finom részleteket és éles sarkokat hoz létre, amelyeket a vágógépek nem érnek el. Mindkét módszer szükséges.
A hidegcsatornás rendszerek szabványosak. Az anyag hideg marad, miközben a fröccsöntő egységtől az üreg bejáratáig halad. Ezután eléri a forró formát és megköt.
2. fázis: Anyagelőkészítés és adagolás
Az LSR két hordóban kapható. Az A rész tartalmazza az alappolimert és a platina katalizátort. A B rész tartalmazza a térhálósítót és a töltőanyagot. A gép mindkettőt pumpálja. Egy statikus keverő pontos 1:1 arányban keveri össze őket. Nem jut be levegő. Nem keletkezik szennyeződés.
A fröccsöntő egység hideg lesz, nem pedig szobahőmérsékletű. Ha az anyag felforrósodik, idő előtt elkezd kikeményedni.
A keverési szakaszban pigmenteket vagy adalékanyagokat adnak hozzá. A befecskendező eszköz az előre meghatározott szabványoknak megfelelően állítja be a színt, a kenőképességet és az antimikrobiális tulajdonságokat.
3. fázis: Befecskendezés a formába
A hőre lágyuló műanyagokat nagy nyomáson – több ezer PSI-vel – fröccsöntik. A szilikon gumi öntése alacsony nyomást alkalmaz (néhány száz PSI elegendő). Az anyag könnyen folyik. A formának nincs szüksége hatalmas szorítóerőre.
A hidegcsatornás rendszer a kevert LSR-t a fűtött üregek felé vezeti. A nyílásnál a hőmérséklet megugrik. A kikeményedés azonnal megkezdődik.
Egy vákuumnyílás a befecskendezés előtt kiszívja a levegőt az üregből. A légbuborékok hiánya üregek hiányát jelenti. Az üregek hiánya állandó mechanikai tulajdonságokat jelent. Ez a lépés elválasztja a minőségi alkatrészeket a selejttől.
4. fázis: Keményedés (vulkanizálás)
A hő aktiválja a reakciót. A forma hőmérséklete 150°C és 200°C között mozog. A platina katalizátor elősegíti a térhálósodást. A szilikonláncok összetapadnak. A folyadék szilárd elasztomerré alakul.
A ciklusidők rövidek. Tíz másodperc egy vékony falú alkatrészhez. Kilencven másodperc egy vastag, összetett formához. A legtöbb fröccsöntött szilikon alkatrész egy percen belül kikeményedik.
5. fázis: Szétszerelés és kikészítés
A kilökés kényes. A tűk átszúrnák a puha anyagot. A léglökések felemelik az alkatrészt az üregből. A kilökőlapok egyenletesen nyomódnak hátulról. Nincsenek nyomok. Nincs sérülés.
Néhány alkatrész egyenesen a csomagolásra kerül. Mások utókezelésre szorulnak. Egy sütőben 150°C és 200°C között két-négy órán át melegítik. A hő hatására befejeződik a térhálósodási reakció. A mechanikai tulajdonságok stabilizálódnak. A nyomófeszültség javul.
Az automatizálás gyakori. A robotok kiveszik az alkatrészeket a formából, majd hűtőállványokra helyezik őket. A szilikon fröccsöntés sok gyárban villámgyorsan működik. Az anyag következetesen viselkedik. A gép ugyanazt a ciklust ismétli. Az embereknek csak figyelniük és utántölteniük kell.
A szilikon alkatrészek fröccsöntésének fő előnyei
A szilikon fröccsöntés nem a legolcsóbb eljárás. Nem a leggyorsabb a beállítása. De az előnyök igazolják a költségeket a megfelelő alkalmazások esetén.
Nagy pontosságú és komplex geometriák
A ±0.01 mm-ig terjedő tűrések rutinszerűek. Nem különlegesek. Nem nehezek. A vékony falak, a funkcionális alámetszések és a bonyolult felületi jellemzők használatra készen kerülnek ki a formából.
Minimális hulladék és nincs villanás
A zárt öntőforma-rendszer tartalmazza az anyagot. Kevés felesleg távozik. Mit jelent a kiömlés? Könnyen leszakad. A legtöbb fröccsöntött szilikon alkatrész nem igényel utólagos megmunkálást. A csatornarendszer folyékony marad. A következő lövésnél újra felhasználható. A hulladék szinte nulla.
Gyors ciklusidők
Tizenöt-hatvan másodperc lövésenként. Ez magában foglalja a befecskendezést, a kikeményítést és a formából való kivételt. A vastag alkatrészek gyártása tovább tart. A vékony alkatrészek repülnek. Nagy volumenű gyártás esetén ez a sebesség teljesen megváltoztatja a gazdaságosságot.
Teljesen automatizált folyamat
A gép zárt körben méri és keveri a két komponenst. Az arány pontos marad. A szennyeződés kockázata csökken, mivel egyetlen kezelő sem kezel nyitott anyagot. Az alkatrészenkénti munkaköltség nagyon alacsony. Egy személy több gépet is üzemeltet.
Kiváló anyagtulajdonságok
Hőmérséklettartomány -50°C és +230°C között. Autoklávozható. Biokompatibilis az ISO 10993 szabvány szerint orvosi érintkezés esetén. Ellenáll a vegyszereknek, az UV-sugárzásnak és az ózonnak. A kompressziós alakváltozás alacsony marad. Az alkatrész évekig tartó préselés után is visszaáll eredeti formájára.
Minimális zsugorodás
Az utókezelt alkatrészek kevesebb mint 0.5%-kal zsugorodnak. Ez stabil. Ez kiszámítható. A tervezők találgatás nélkül megbízhatnak a végső méretekben.
Tisztatéri kompatibilis
A szilikon fröccsöntés ISO 7-es vagy 8-as osztályú tisztaterekben történik. Nincsenek részecskék. Nincs szennyeződés. Az orvosi implantátumok, gyógyszeradagoló alkatrészek és gyógyszerészeti tömítések sterilizálásra készen kerülnek kiszállításra.
Túlfröccsöntési képesség
A gép közvetlenül műanyag vagy fém betétekre képes LSR-t fecskendezni. A szilikon kémiailag kötődik a kikeményedés során. Nincsenek ragasztók. Nincsenek alapozók. A puha markolatú merev fogantyú egy darabban jön ki. Egy fémtűn szilikon tömítéssel ellátott orvosi csatlakozó teljesen összeszerelt állapotban jön ki. Ez a ráöntés előnye.
Iparágak, amelyek fröccsöntött szilikon alkatrészeket használnak
A fröccsöntött szilikon alkatrészek mindenhol felbukkannak. Az anyagtulajdonságok bizonyos feladatokhoz jobban illeszkednek, mint bármely alternatíva. És itt jönnek a dolgok.
Orvosi és egészségügyi ellátás
A légzésvédő maszkoknak puha arctömítésre van szükségük. A katétereknek sima, biokompatibilis felületekre van szükségük. A fecskendő tömítései nem szivároghatnak, és nem szabad részecskéket kibocsátaniuk. A beültethető eszközalkatrészek abszolút tisztaságot és hosszú távú stabilitást igényelnek. A sebészeti eszközök markolatai kényelmet biztosítanak anélkül, hogy baktériumokat csapdába ejtenének. A cumisüvegek cumii és cumik szilikonból készülnek, mert ízetlenek és nem jelentenek allergén kockázatot.
Autóipar és elektromos járművek
A motor tömítései és tömítőgyűrűi forró olajban élnek. Az O-gyűrűk tömítik a folyadékokat és gázokat. A nagyfeszültségű elektromosjármű-csatlakozók tömítései védik az elektromos érintkezőket a nedvességtől. A rezgéscsillapítók fémkonzolok között vannak elhelyezve. Az akkumulátorcsomag tömítései távol tartják a vizet és a port a lítium-ion csomagoktól. A motorháztető alatt a szilikon tovább tart, mint a gumi.
Elektronika és fogyasztási cikkek
Az okosórák és okostelefonok vízálló tömítései távol tartják a nedvességet a drága elektronikától. A billentyűzetnek és gomboknak puha, pozitív érzetet kell kelteniük. A puha tapintású markolatok kényelmes fogást biztosítanak a szerszámok és készülékek számára. A védőburkolatok és kábelrendező kiegészítők szilikont használnak a rugalmassága és tartóssága miatt. Az alkatrésznek ki kell bírnia az eséseket. Nem szabad megrepednie vagy elszakadnia.
Élelmiszer és babatermékek
A sütőlapokat és spatulákat hőállóvá teszik. A jégkockatartók törés nélkül hajlanak. Az ételtároló edények tömítései légmentesen záródnak. A cumisüvegek cumijai és a rágókák a szájba kerülnek. Az FDA-megfelelőség kötelező. Nem tartalmaznak mérgező adalékanyagokat. Nem tartalmaz BPA-t. Nem tartalmaznak ftalátokat. A szilikon gumi öntvény megfelel ezeknek a szabályoknak.
Ipari és repülőgépipari
Az ipari tömítőrendszerek vegyszereket és nyomást kezelnek. A membránok szabályozzák a folyadékáramlást. A repülőgépipari tömítések a magasban sugárhajtómű-üzemanyaggal és UV-sugárzással néznek szembe – a fluor-szilikon típusok megoldják ezt a konkrét problémát. Az építési tömítések az épületpanelek között helyezkednek el. A folyadékszabályozó alkatrészek a vizet, a levegőt és az agresszív közegeket kezelik. A közös vonás a tartósság. Ezek az alkatrészek lassan mennek el.
Szilikon fröccsöntés vs. más gyártási módszerek
Nem minden szilikon alkatrészhez szükséges szilikon fröccsöntés. Más módszerek is léteznek. Mindegyiknek megvan a maga helye. Az alábbi táblázat a kompromisszumokat mutatja.
| Tényező | LSR fröccsöntés | Kompressziós fröccsöntés | Transzfer öntés |
| Ciklusidő | 15–60 másodperc | 2 – 5 perc | 1 – 3 perc |
| Automatizálás | Teljesen automatikus | Manuális vagy félautomata | Félautomata |
| Hulladék | Nagyon alacsony (hideg futó) | Magas (villanás, túlcsordulás) | Mérsékelt |
| Alkatrész összetettsége | Magas (alulmetszések, vékony falak) | Alacsony vagy közepes | Mérsékelt |
| Tűrések | ±0.01 mm elérhető | ±0.1 mm jellemző | ±0.05 mm jellemző |
| Szerszámkészítés költsége | Magas | Alacsony vagy közepes | Mérsékelt |
| Mennyiségi megfelelőség | Nagy volumen (10 ezer – millió) | Alacsony vagy közepes hangerő | Alacsony vagy közepes hangerő |
LSR fröccsöntés vs Kompressziós fröccsöntés
A kompressziós öntés régi vágású eljárás. Egy előre gyártott tömör szilikonkaucsuk – HCR – tömb kerül egy nyitott formába. A forma bezárul. Hő és nyomás hatására az anyag kitölti az üreget. A kezelő kézzel vágja le a lemezt.
A szilikon gumi fröccsöntése préseléssel olcsó kis mennyiségek esetén. A szerszámköltségek alacsonyak. Az egyszerű formák jól működnek. De a ciklusidők hosszúak. A selejt magas. Az automatizálás nehézkes. Komplex geometriák vagy nagy mennyiségek esetén a szilikon fröccsöntés mindig nyer. Az alkatrész tisztán jön ki. A futószalag rendszer nem költ semmire.
LSR fröccsöntés vs. transzferöntés
A transzferfröccsöntés egy hibrid eljárás. Az anyag egy edényben helyezkedik el az üreg felett. Egy dugattyú egy öntőnyíláson keresztül a formába nyomja. Megköt. A kezelő eltávolítja az alkatrészt és a maradék selejtet.
Az előnye? A transzferfröccsöntés jobban kezeli a betéteket, mint a préselés. Az anyag nyomás alatt is áramlik az üregbe, nem csak préseléssel. A hátránya? Hulladék marad. Az öntőforma és a selejt kikeményedett anyag, amelyet nem lehet újra felhasználni. A ciklusidők hosszabbak, mint a fröccsöntésnél. Az automatizálás korlátozott. Közepes, betétekkel ellátott mennyiségek esetén a transzferfröccsöntésnek van értelme. Nagy mennyiségek esetén nem.
LSR fröccsöntés vs. 3D nyomtatású szilikon
A 3D nyomtatású szilikon már létezik. A technológia valós. De lassú. Egyetlen alkatrész elkészítése órákig tart. A felületkezelés érdes. A mechanikai tulajdonságai gyengébbek, mint a fröccsöntött alkatrészeké.
Mikor válasszuk a 3D nyomtatást? Prototípusok. Egyedi alkatrészek. Hetente változó tervek. Mikor válasszuk a szilikon fröccsöntést? Gyártás. Néhány száz darab feletti mennyiség. Bármely alkatrész, amely szűk tűréshatárokat vagy sima felületet igényel. Bármely olyan alkalmazás, ahol az alkatrésznek évekig megbízhatóan kell működnie.
Tervezési szempontok fröccsöntött szilikon alkatrészekhez
A szilikon fröccsöntéshez való tervezés nem ugyanaz, mint a műanyaghoz való tervezés. A szabályok átfedésben vannak. De a különbségek számítanak.
Minimális falvastagság
A vékony falak megfelelőek. A szilikon könnyen folyik. Kis alkatrészekhez legalább 0.5 mm vastagság elegendő. Nagy alkatrészekhez több kell – 1.0–1.5 mm. 0.4 mm-nél vékonyabb falak esetén az anyag nem feltétlenül tölti ki az üreget a kikeményedés megkezdése előtt. Rövidzárlat veszélye áll fenn. Hiányos alkatrészek.
Merülési szögek a kibontáshoz
A szilikon rugalmas. Nyúlik. Ez segít. De a huzatszögek továbbra is számítanak. Egy-két fok általában elég. Mély üregekhez vagy texturált felületekhez adjunk hozzá többet. Három fokot. Talán ötöt. Az alkatrésznek szakadás nélkül kell kijönnie. A formatervező hálás lesz érte.
Éles sarkok elkerülése
Az éles belső sarkok koncentrálják a feszültséget. Az alkatrész ott szakad. Elszakad a forma kibontása során. Elszakad használat közben. Adjon hozzá egy lekerekített részt. Minimum 0.3 mm. A 0.5 mm jobb. A formakészítő amúgy is könnyebben tud lekerekíteni egy lekerekített részt, mint egy éles sarkot.
Alsóvágások integrálása
Itt különbözik a szilikon a műanyagtól. Az alámetszések nem automatikus problémák. Az alkatrész rugalmas. Átnyúlhat egy magon, vagy kipattanhat egy üregből. De vannak korlátok. Az alámetszésnek elég sekélynek kell lennie ahhoz, hogy maradó alakváltozás nélkül ki lehessen csúszni. Jó szabály? Az alámetszés mélysége ne haladja meg a falvastagság felét. Teszteld a tervezés során. Szimuláld a forma kibontását. Ne találgass.
Elválasztó vonal elhelyezése
Az elválasztó vonal az a hely, ahol a két formafél találkozik. Szilikon alkatrészeken egy vékony villanóvonal alakul ki itt. Ez általában eltávolítható. De az elhelyezése továbbra is fontos. Tartsa távol az elválasztó vonalat a kozmetikai felületektől. Tartsa távol a tömítőfelületektől. Helyezze egy olyan szélre vagy sarokba, ahol a villanóvonal könnyen levágható.
Szellőztetési követelmények
A szilikon csapdába ejti a levegőt. A formának szellőzőnyílásokra van szüksége – apró csatornákra, amelyeken keresztül a levegő távozhat, miközben az anyag kitölti az üreget. Szellőzőnyílások nélkül légbuborékok képződnek. Az alkatrész rosszul néz ki. Használat közben meghibásodhat. A szellőzőnyílás mélysége kritikus fontosságú. Ha túl sekély, a levegő nem tud távozni. Ha túl mély, a szilikon kiszivárog, és villanást hoz létre. A fröccsöntött szilikon alkatrészek standard szellőzőnyílás-mélysége 0.01 mm és 0.02 mm között van. Ez apró. Precíziós formakészítést igényel.
Tartsa be ezeket a szabályokat. A forma működni fog. Az alkatrészek tisztán kivehetők lesznek. A selejtarány alacsony marad. Ha ezeket figyelmen kívül hagyja, a szilikon gumi fröccsöntése hibaelhárítási feladattá válik a gyártási folyamat helyett.
Miért válassza a NOBLE-t fröccsöntött szilikon és ... termékeihez? CNC megmunkált alkatrészek?
Nem könnyű gyártópartnert választani. A rossz választás időbe és pénzbe kerül. A NOBLE egy fedél alatt végzi a szilikon fröccsöntést és a CNC megmunkálást.
Sok gyár csak a gyártással foglalkozik. Rajzokat vesznek fel és szállítanak alkatrészeket. A NOBLE korábban kezdi. A tervezési konzultáció az acél vágása előtt megtörténik. A DFM-ellenőrzések korán feltárják a problémákat. Az összeszerelés és a csomagolás befejezi a munkát.
Fő gyártási képességeink
Fröccsöntés
- Folyékony szilikon gumi (LSR) befecskendezés öntvény mert orvosi, autóipari, elektronikai és fogyasztási cikkek
- Hőre lágyuló fröccsöntés merev alkatrészekhez és túlformázás alkalmazások
- Több anyagú öntés (LSR műanyag vagy fém betétekre öntve)
- Saját gyártású penész gyártás és karbantartás
CNC megmunkálás
- Pontosság CNC marás és a CNC esztergálás fém és műanyag alkatrészekhez
- Gyors prototípuskészítés és kis és nagy volumenű gyártás
- Szigorú tűréshatárok egészen ± 0.005 mm
- Termelési képesség egyedi öntőformák fröccsöntéshez
Értéknövelt szolgáltatások
- Tervezés a gyártáshoz (DFM)felülvizsgálat és optimalizálás
- Prototípus- nak nek tervek validálása tömeggyártás előtt
- Assembly of kész alkatrészek részegységekké vagy komplett termékekké alakítása
- Csomagolás és logisztika szabott az Ön igényei szerint
Tanúsítványok, amelyek számítanak
A NOBLE nemzetközileg elismert minőségirányítási rendszerek alatt működik, biztosítva az egységes, nyomon követhető és megfelelő gyártást.
| Tanúsítás | Kör |
| ISO 9001:2015 | Minőségirányítás minden gyártási folyamatra, beleértve a fröccsöntést és a CNC megmunkálást |
| ISO 13485:2016 | Orvosi készülékek gyártása minőségirányítás – elengedhetetlen az egészségügyi, sebészeti és diagnosztikai alkalmazásokban használt szilikon alkatrészekhez |
Ezek a tanúsítványok azt jelentik, hogy megbízhat a NOBLE-ban, hogy olyan alkatrészeket szállít, amelyek megfelelnek a szigorú szabályozási követelményeknek, függetlenül attól, hogy az orvosi, autóipari, elektronikai vagy ipari szektorban dolgozik.
FAQ
Ehhez a szakaszhoz sémajelölés ajánlott.
Bármilyen szilikon fröccsönthető?
Nem. Csak alacsony viszkozitású folyékony szilikonkaucsuk (LSR) működik szilikon fröccsöntéshez. A szilárd HCR szilikonok préseléses vagy transzferöntést igényelnek.
Meddig tartanak az LSR öntőformák?
Egy megfelelően elkészített acélforma 500 000 és több mint 1 000 000 alkatrész előállítására alkalmas. A forma élettartama az alkatrész bonyolultságától, az anyag kopásállóságától és a karbantartás minőségétől függ.
Drága az LSR fröccsöntés?
A szerszámköltségek magasak, de az alkatrészenkénti költségek a mennyiségi gyártásnál meredeken csökkennek. Nagyobb gyártási tételek esetén az eljárás nagyon gazdaságossá válik.
Mi a minimális rendelési mennyiség?
Nincs fix minimum mennyiségünk, de az 1,000 alkatrész alatti kis mennyiségek ritkán indokolják a szerszámbefektetést. Sok beszállító az 5,000-10 000 vagy annál nagyobb darabszámú gyártást részesíti előnyben.
Lehet LSR-t műanyagra önteni?
Igen. Az LSR kémiailag kötődik bizonyos műszaki műanyagokhoz a kikeményedés során. A megfelelő anyagok kiválasztása esetén nincs szükség ragasztóra.
Élelmiszerbiztonságos és orvosi minőségű az LSR?
Sok LSR-minőség FDA-kompatibilis élelmiszerrel való érintkezés esetén, és ISO 10993 tanúsítvánnyal rendelkezik orvosi felhasználásra. Mindig ellenőrizze a célalkalmazáshoz tartozó konkrét minőségi tanúsítványt.
Miben különbözik a platinával keményedő szilikon a peroxiddal keményedőtől?
A platinával kikeményített szilikon nemesfém katalizátort használ, és nem termel melléktermékeket, így tisztább és biokompatibilis. A peroxiddal kikeményített szilikon nyomokban kémiai maradványokat hagy maga után, és ritkán használják orvosi vagy élelmiszeripari alkalmazásokban.
