מבוא
יש לכם עיצוב הדורש אב טיפוס של כמה עשרות חלקים. עלות התבניות לייצור המוני גבוהה מדי; הדפסה תלת מימדית איטית מדי, ותכונות החומר אינן מתאימות. ייצור מהיר של אב טיפוס מסיליקון מתאים לפער הזה.
אבות טיפוס מסיליקון עונה על צרכים ספציפיים. ניתן לייצר באמצעותו חלקים מרובים התואמים באופן הדוק לחלקים המיוצרים בייצור המוני הן במראה והן בביצועים. ניתן להשתמש בחלקים אלה לבדיקות, אימות ואפילו לייצור בכמויות קטנות. שיטה זו מגשרת על הפער בין אבות טיפוס של יחידה בודדת לייצור בקנה מידה גדול. זוהי מטרתה, וזו הסיבה שיצרנים מאמצים אותה.
מדוע משתמשים בסיליקון באב טיפוס מהיר?
סיליקון אינו חומר התבנית היחיד. אבל הוא הטוב ביותר עבור עבודות מסוימות. התכונות מתאימות לתהליך.
שכפול פרטים מעולה
סיליקון לוכד במדויק אפילו את הפרטים הקטנים ביותר, ומשחזר נאמנה את מאפייני פני השטח. ניתן לשחזר גיאומטריות מורכבות ללא אובדן פרטים. בין אם לתבנית האב קצוות חדים, טקסט דק או דוגמאות מורכבות, החלקים המתקבלים יתאימו לה בצורה מושלמת.
תכונות עובש גמישות
גמישותו של הסיליקון היא יתרון מרכזי. חלקים עם שפשופים ניתנים להסרת בקלות מהתבנית. רכיבים מעוקלים מוסרים ללא נזק. מאפיינים מורכבים שייתקעו בתבניות קשיחות ניתנים להסרת בצורה נקייה בתבניות סיליקון.
התבנית גמישה, ומאפשרת לחלקים להשתחרר באופן טבעי ללא צורך בכוח או סיכון לקרע. זה מאפשר יצירת אב טיפוס מסיליקון עבור עיצובים שאי אפשר לעצב בחומרים קשיחים.
עלות כלי עבודה נמוכה וייצור מהיר
תבניות מתכת יכולות לעלות עשרות אלפי דולרים וייצורן יכול להימשך חודשים. לעומת זאת, תבניות סיליקון עולות רק חלק קטן מזה וניתן לייצר אותן תוך ימים ספורים בלבד. ניתן לחתוך תבניות מתבנית אב או יציקה. זמני האספקה קצרים. עבור ייצור אב טיפוס וייצור בכמויות קטנות, מבנה עלויות זה מציע יתרון משמעותי.
תאימות חומרים רחבה
תבניות סיליקון תואמות למגוון רחב של חומרים. שרפי פוליאוריטן משמשים בדרך כלל לייצור חלקים קשיחים וגמישים כאחד. חומרים מבוססי גומי מספקים תכונות אלסטומריות, בעוד שפלסטיק הנדסי מציע ביצועים מבניים. יציקת אלסטומרים מסיליקון לתבניות סיליקון מייצרת חלקים רכים המתאימים למגע עם העור. תהליך זה ניתן להתאים ליישומים ספציפיים.
ארבעת היתרונות הללו הופכים את הסיליקון לחומר הסטנדרטי לייצור אבות טיפוס מהירים מסיליקון. הוא מהיר, חסכוני, מסוגל לשחזר פרטים עדינים ומתאים לצורות מורכבות. אף חומר תבנית אחר אינו מציע את כל ארבעת היתרונות הללו. זו הסיבה שהוא שולט בתחום זה.
כיצד עובדת ייצור אב טיפוס מהיר של סיליקון?
צור את מודל האב
תבנית האב מגדירה את החלק. ישנן שלוש שיטות ליצירת תבנית אב.
| עיבוד שבבי CNC | כרוך בחיתוך מחומר מוצק, וכתוצאה מכך דיוק גבוה וגימור משטח חלק במיוחד. |
| הדפסת SLA 3D | השימוש בשרף נוזלי מאפשר משטחים חלקים ופרטים עדינים. |
| הדפסת SLS | השימוש בחומר אבקה מביא לחוזק גבוה יותר מאשר תהליך SLA. |
למרות שקיימות טכנולוגיות אחרות ליצירת אב טיפוס מהיר, שלוש אלו מכסות את רוב תרחישי היישומים.
תבנית האב קובעת את הגבול העליון של דיוק ואיכות פני השטח של האב טיפוס הסופי.
תבנית אב גסה תייצר יציקות גולמיות; תבנית אב מלוטשת תייצר יציקות מלוטשות. גימור פני השטח של תבנית האב מועבר ישירות לחלק. כל שריטה, כל קו שכבה וכל סימן כלי ישוכפלו במדויק.
לפני ייצור התבנית, יש לעבד את תבנית האב בהתאם לתקנים הנדרשים.
הכנת תבנית סיליקון
המהנדס מכניס את תבנית האב לתוך קופסת התבנית, לאחר מכן מערבב את גומי הסיליקון הנוזלי ומנקה אותו מגזים כדי להסיר בועות אוויר. לבסוף, הסיליקון יוצק סביב תבנית האב. לאחר שהסיליקון התייבש, תבנית האב מוסרת והתבנית הושלמה.
היתרונות ברורים: ניתן לשחזר במדויק את פרטי פני השטח; פני השטח של התבנית חלקים וניתנים להעברה מלאה לחלק; וכן ניתן לשחזר צורות מורכבות, כולל חיתוכים תחתיים ומשטחים מעוקלים.
תבניות סיליקון ליצירת אב טיפוס שורדות בדרך כלל 20 עד 50 יציקות. המספר המדויק תלוי בחומר היציקה, בגיאומטריה של החלק ובזהירות הנקטה במהלך פירוק התבנית. זה מספיק לייצור בכמויות קטנות. לייצור בנפח גדול, ניתן לייצר מספר תבניות באמצעות אותה תבנית אב.
יציקת אב טיפוס
העובדים יוצקים את חומר היציקה (שרף או סיליקון) לתוך התבנית. יציקת סיליקון בוואקום מסירה בועות אוויר לפני ובמהלך היציקה. סביבת הוואקום מבטיחה שהתבנית מתמלאת לחלוטין, וכתוצאה מכך נוצר חלק נטול נקבוביות. לאחר שהחלק התייבש, הוא מוסר מהתבנית ועובר עיבוד לאחר מכן: חיתוך השער וניקוי פני השטח. חלקי האבטיפוס מסיליקון מוכנים לבדיקה ובדיקה.
חלקים המיוצרים בתהליך זה זהים לתבנית האב מבחינת הגיאומטריה וגימור פני השטח. תכונות החומר שלהם דומות לאלו של חלקים המיוצרים בייצור המוני. למרות שעלות היחידה גבוהה יותר מזו של יציקה בהזרקה, עלות התבנית היא רק חלק קטן מהאחרונה. עבור סדרות ייצור של 20 עד 50 חלקים, זהו הפתרון היעיל ביותר מבחינת עלות. זוהי הצעת הערך של ייצור מהיר של אב טיפוס מסיליקון.
תהליכי אב טיפוס מהירים נפוצים של סיליקון
יציקת ואקום סיליקון
ראשית, צרו מודל אב, אשר לאחר מכן משמש להכנת תבנית סיליקון. הניחו את התבנית בתא ואקום, שפכו לתוכה שרף או סיליקון תחת ואקום כדי להסיר בועות אוויר, ולאחר שהחלק התייבש, פתחו את התבנית והוציאו את המוצר המוגמר.
יתרונות
התבנית מעניקה ישירות גימור פני שטח איכותי לחלק, ומבטיחה שהמראה שלו תואם את זה של המוצר הסופי הצפוי. יתר על כן, מכיוון שהתבנית עשויה מסיליקון ולא מפלדה, עלות הייצור בכמויות קטנות נמוכה יותר.
יציקת סיליקון בוואקום מייצרת חלקי אב טיפוס מסיליקון שנראים ומרגישים כמו רכיבי ייצור. הם כוללים גימור פני שטח גבוה עם פרטים חדים וברורים. תכונות החומר קרובות לאלו של פלסטיק ואלסטומרים בדרגת ייצור המוני. זו הסיבה שתהליך זה הוא הנפוץ ביותר בייצור מהיר של אב טיפוס מסיליקון.
יישומים
היישומים כוללים מארזים וכפתורים עבור מוצרי אלקטרוניקה, רכיבים ואטמים לרכב, כמו גם אבות טיפוס עבור מכשירים רפואיים הדורשים חומרים ביו-תואמים ומשטחים חלקים. תהליך זה מתאים לכל יישום שבו יש לאמת את המראה, התחושה והפונקציונליות לפני תחילת ייצור המוני של תבנית.
יציקת סיליקון דחיסה
חומר הסיליקון מוכנס לחלל התבנית המחומם. התבנית נסגרת. חום ולחץ גורמים לחומר לזרום לתוך החלל, שם הוא מתקשה. התבנית נפתחת והחלק מוסר.
יצירת אב טיפוס מסיליקון באמצעות תהליך יציקה בדחיסה אידיאלית לחלקי גומי. אטמים, אטמים ורכיבים גמישים הם יישומים נפוצים. מכיוון שתהליך זה זהה לייצור המוני - אם כי בקנה מידה קטן יותר - תכונות החומר עומדות בתקני ייצור המוני.
עבור נפחים נמוכים, יציקה בדחיסה איטית יותר מיציקת ואקום. עם זאת, היא יכולה להתמודד עם חומרים בעלי תכונות זרימה גרועות. סיליקון בעל צמיגות גבוהה, פלואורסיליקון ותרכובות ממולאות קלים יותר לעיצוב באמצעות יציקה בדחיסה מאשר יציקת ואקום. חלקי אב טיפוס מסיליקון המיוצרים בדרך זו זהים מבחינה פונקציונלית לחלקי הייצור.
הפשרה טמונה בזמן. ייצור תבניות אורך מספר שבועות, וההכנה דורשת מספר שעות. עבור סדרה קטנה של אב טיפוס מהיר מסיליקון, יציקת ואקום היא בדרך כלל מהירה יותר. עם זאת, עבור חלקים שחייבים להשתמש באותם חומרים ותהליכים בדיוק כמו בייצור המוני, יציקה בדחיסה היא הבחירה הטובה ביותר. הבחירה הספציפית תלויה ביישום.
הזרקת גומי סיליקון נוזלי (LSR).
ערבבו את שני המרכיבים הנוזליים. המכונה מזריקה את התערובת לתבנית מחוממת, שם הסיליקון מתקשה בתוך החלל. לאחר מכן, העובדים מוציאים את החלקים המוגמרים מהתבנית.
יתרונות
עקביות ומהירות. השונות בין הזרקות מינימלית, וזמני המחזור קצרים. זהו תהליך הייצור עבור חלקי סיליקון בנפח גבוה. הוא משמש גם לייצור סיליקון בנפח נמוך כאשר גיאומטריית החלק מצדיקה את ההשקעה בכלי העבודה.
יצירת אב טיפוס מסיליקון באמצעות הזרקת LSR היא נדירה. עלויות התבנית גבוהות, ותהליך ניפוי השגיאות מורכב. לייצור בכמויות קטנות, יציקת ואקום היא בדרך כלל חסכונית יותר; לייצור בנפח גבוה, הזרקת LSR היא האפשרות הכלכלית היחידה. נקודת האיזון בין השניים תלויה בגודל החלק, בגיאומטריה ובחומר.
יציקת סיליקון
ניתן ליצוק סיליקון ישירות על חומרים אחרים, כגון מוספים מפלסטיק ורכיבי מתכת. במהלך תהליך הייבוש, הסיליקון יוצר קשרים כימיים, ובכך מבטל את הצורך בדבקים.
יישומים
ידיות רכות למגע עבור כלים ומכשירים אלקטרוניים; מכשירים לבישים עם משטחים הבאים במגע עם העור; וידיות למכשירים רפואיים הדורשות משטחים נגד החלקה וקלות לניקוי.
עבור אב טיפוס מהיר של סיליקון, יציקת יתר היא מאתגרת. תחילה יש לייצר את התוספות, והתבנית חייבת להיות מסוגלת להכיל אותן. תהליך ההתקנה מורכב יותר מאשר יציקה פשוטה. עם זאת, עבור בדיקות פונקציונליות של רכיבים מורכבים, זוהי לפעמים האפשרות היחידה. האב טיפוס מתפקד באופן עקבי עם המוצר הסופי, מה שמאפשר אימות של התחושה, ההתאמה והביצועים שלו לפני ייצור תבניות הייצור.
שירותי ייצור אב טיפוס מהיר של סיליקון ב-NOBLE
NOBLE היא חברת ייצור מובילה. תחומי העסקים העיקריים שלה כוללים ייצור מתכת, ייצור פלסטיק, ייצור אב טיפוס מהיר, ייצור בכמויות קטנות וייצור חלקים בהתאמה אישית. אנו תומכים בלקוחותינו לאורך כל מחזור פיתוח המוצר.
NOBLE מסייעת לחברות להפוך קונספטים לאבות טיפוס פונקציונליים ולחלקים מוכנים לייצור. בניגוד לספקים המציעים רק שירותי בניית אבות טיפוס, NOBLE מספקת פתרונות ייצור מקיפים, החל מסיוע בתכנון ועד להרכבה סופית.
יכולות ייצור אב טיפוס מהיר של סיליקון של NOBLE
ייצור אב טיפוס מהיר של סיליקון ב-NOBLE משולב עם שירותים אחרים. תמיכה בתכנון משולבת ישירות בתהליך הייצור. עיבוד שבבי CNC מייצר תבניות אב. יציקה בהזרקה עונה על צרכי ייצור המוני. הרכבה וגימור פני השטח מביאים את המוצר לצורתו הסופית. התהליך כולו מנוהל על ידי ספק יחיד.
תקני איכות ואישורים
מערכת האיכות מאושרת ומתועדת היטב.
תקן ISO 9001:2015 מכסה ניהול איכות כללי. בקרות תהליך הייצור מבטיחות את חזרתיות התוצאות; נהלי בדיקה מאמתים מידות ואיכות פני השטח.
תקן ISO 13485:2016 מוסיף את הדרישות המחמירות הנדרשות לייצור מכשירים רפואיים - מעקב קפדני יותר ותיקוף תהליכים מחמיר יותר.
שאלות נפוצות על ייצור אב טיפוס מהיר של סיליקון
האם סיליקון משמש כחומר לאב טיפוס או כחומר לתבנית?
שניהם. סיליקון יכול לשרת את שתי המטרות. ברוב יישומי ייצור אבות טיפוס מהירים של סיליקון, סיליקון משמש ליצירת תבניות גמישות. תבניות אלו משמשות לייצור חלקי אבות טיפוס על ידי יציקת שרף, פוליאוריטן או חומרי סיליקון לתוכן.
כמה חלקים ניתן לייצר מתבנית סיליקון?
תבנית סיליקון טיפוסית יכולה לייצר כ-20 עד 50 חלקים. אורך החיים בפועל תלוי בגיאומטריה של החלק, בחומר היציקה, בתכנון התבנית ובתנאי ההפעלה. ניתן לייצר מספר גדול יותר של חלקים כאשר הגיאומטריה פשוטה ומשתמשים בשרפים בעלי צמיגות נמוכה; לעומת זאת, ניתן לייצר פחות חלקים כאשר הגיאומטריה מורכבת ומשתמשים בחומרים ממולאים. התבנית נשחקת. זה צפוי.
עד כמה מדויקים חלקי אב טיפוס מסיליקון?
יציקת סיליקון בוואקום משיגה שחזור פרטים מעולה. רמת הדיוק תלויה באיכות תבנית האב, בבחירת חומר הסיליקון, במידות החלק ובגיאומטריה, ובשליטה בתהליך היציקה. תבנית אב מלוטשת בשילוב עם תבנית סיליקון יציבה יכולה לייצר חלקים העומדים בדרישות התכנון ובסבולות מחמירות; לעומת זאת, תבנית אב גסה בשילוב עם תבנית גרועה תגרום לחלקים פגומים.
כיצד ייצור מהיר של אב טיפוס מסיליקון משתווה ליציקה בהזרקה?
תבניות סיליקון ליצירת אב טיפוס הן זולות יותר ודורשות פחות זמן הקמה, מה שהופך אותן למתאימות לייצור בכמויות קטנות. כלי הזרקה יקרים יותר ודורשים זמן הקמה רב יותר, אך הם גורמים לעלות נמוכה יותר ליחידה עבור ייצור בנפח גבוה, מה שהופך אותן מתאימות יותר לייצור בקנה מידה גדול ולייצור לטווח ארוך.
מתי כדאי לי לבחור אב טיפוס מהיר של סיליקון?
כאשר אתם זקוקים ל-10 עד 100 או יותר חלקי אב טיפוס, רכיבים גמישים או מגומי, אימות תכנון מהיר או ייצור מעבר בעלות נמוכה, בחרו באב טיפוס מהיר מסיליקון. תהליך זה מייצר חלקים באיכות דומה לחלקים המיוצרים בייצור המוני ללא צורך בתבניות ייצור.
האם NOBLE יכולה לספק שירותי ייצור מהיר של אב טיפוס מסיליקון משלב התכנון ועד לייצור?
כמובן! NOBLE מספקת תמיכה מקצה לקצה.
סקירות עיצוב מסייעות בזיהוי בעיות בשלב מוקדם. יצירת אב טיפוס משמשת לאימות העיצוב. יציקת סיליקון בהזרקה משמשת ליצירת תבניות. עיבוד שבבי פלסטיק ומתכת מטפל ברכיבים אחרים. גימור פני השטח מוסיף את הנגיעות האחרונות לחלקים. ההרכבה מחברת את כל הרכיבים יחד. ניתן להתאים את תמיכת הייצור באופן גמיש ככל שנפחי הייצור גדלים.
