Siliconen spuitgieten is niet hetzelfde als kunststof spuitgieten. Kunststof smelt en vloeit. Siliconen zijn een vloeistof die chemisch is gestold. De machine mengt en verwarmt de siliconen onderdelen direct, waarna ze stollen. Je hoeft geen grondstoffen te smelten of een afkoelingscyclus te doorlopen.
Dit artikel behandelt de processtappen, prestatievoordelen en industrieën waar belangrijke componenten afhankelijk zijn van het spuitgieten van siliconenrubber. U ontdekt waarom de regels voor siliconen verschillen van die voor kunststof en hoe u deze kennis kunt toepassen in fabriekswerkplaatsen.
Wat zijn spuitgegoten siliconenonderdelen?
De operator mengt twee vloeistoffen. De machine perst het mengsel in de hete mal. Vervolgens kunnen de onderdelen in de mal stollen en uit de mal worden geperst. Dat is siliconenspuitgieten in één zin.
Er bestaan twee materiaalfamilies. LSR staat voor vloeibaar siliconenrubber. Deze silicagel hardt snel uit. Het wordt veel gebruikt bij het spuitgieten van siliconenrubber in grote volumes. HCR staat voor hoogwaardig rubber. De textuur is stabieler dan die van LSR en lijkt op deeg. Het vereist compressiegieten, niet spuitgieten. De meeste spuitgegoten siliconenonderdelen maken gebruik van LSR omdat het proces volledig geautomatiseerd verloopt.
De eigenschappen van siliconenspuitgieten komen in diverse toepassingen tot uiting: flexibel maar scheurvast, thermische stabiliteit van -50 °C tot 200 °C, chemische inertie, geurloos, onderdelen herstellen zich na compressie en lucht- en vloeistofdichte afdichting.
Alledaagse voorbeelden omringen de consument. Denk aan speentjes voor babyflesjes, afdichtingen voor medische mondkapjes, toetsen op keukenweegschalen, pakkingen voor espressomachines en O-ringen voor waterfilters. Dit zijn allemaal spuitgegoten siliconenonderdelen die op grote schaal worden geproduceerd. De gebruiker denkt nooit na over de productiemethode. Dat is goed ontwerp.
Het spuitgietproces voor siliconenonderdelen
Het spuitgieten van siliconenonderdelen verloopt volgens een ander ritme dan bij kunststofonderdelen. De stappen zijn op papier hetzelfde, maar de details verschillen aanzienlijk. Laten we elke fase eens nader bekijken.
Fase 1: Matrijsfabricage
Een LSR-mal is geen plastic mal. LSR-mallen vereisen een perfecte afdichting. Het materiaal is dun, waardoor het gevoelig is voor lekkage.
Ventilatie is de uitdaging. Te weinig ventilatie, en er blijft lucht ingesloten. Te veel ventilatie, en er lekt siliconen uit. Het vinden van de juiste balans is de kunst van de matrijsontwerper.
CNC-bewerking snijdt de holtes uit. EDM (Elektrische Ontladingsbewerking) creëert de fijne details en scherpe hoeken die met freesgereedschap niet te bereiken zijn. Beide methoden zijn noodzakelijk.
Koudekanaalsystemen zijn standaard. Het materiaal blijft koel tijdens het transport van de injectie-eenheid naar de matrijsopening. Vervolgens komt het in de hete matrijs terecht en hardt het uit.
Fase 2: Materiaalvoorbereiding en -dosering
LSR wordt geleverd in twee vaten. Deel A bevat het basispolymeer en de platinakatalysator. Deel B bevat de verknoper en de vulstof. De machine pompt beide delen rond. Een statische menger mengt ze in een nauwkeurige verhouding van 1:1. Er komt geen lucht in. Er treedt geen verontreiniging op.
De injectie-eenheid zal koud zijn in plaats van op kamertemperatuur. Als het materiaal warm wordt, zal het voortijdig beginnen uit te harden.
Tijdens het mengen worden pigmenten of additieven toegevoegd. Het injectieapparaat past de kleur, de smering en de antimicrobiële eigenschappen aan volgens de vooraf ingestelde normen.
Fase 3: Injectie in de mal
Thermoplasten worden onder hoge druk geïnjecteerd – duizenden PSI. Bij het spuitgieten van siliconenrubber wordt een lage druk gebruikt (een paar honderd PSI is voldoende). Het materiaal vloeit gemakkelijk. De mal heeft geen enorme klemkracht nodig.
Het koudekanaalsysteem leidt het gemengde LSR-materiaal naar de verwarmde holtes. Bij de poort springt de temperatuur omhoog. Het uithardingsproces begint onmiddellijk.
Een vacuümpoort zuigt de lucht uit de matrijs voordat het materiaal wordt geïnjecteerd. Geen luchtbellen betekent geen holtes. Geen holtes betekent consistente mechanische eigenschappen. Deze stap scheidt kwalitatief hoogwaardige onderdelen van afgekeurde producten.
Fase 4: Uitharding (Vulcanisatie)
Warmte activeert de reactie. De temperatuur van de mal ligt tussen 150 °C en 200 °C (300 °F en 425 °F). De platina-katalysator zorgt voor de verknoping. Siliconenketens binden zich aan elkaar. De vloeistof verandert in een vast elastomeer.
De cyclustijden zijn kort. Tien seconden voor een dunwandig onderdeel. Negentig seconden voor een dik, complex gevormd onderdeel. De meeste spuitgegoten siliconenonderdelen harden in minder dan een minuut uit.
Fase 5: Ontvormen en afwerken
Het uitwerpen is een delicate procedure. De pinnen zouden het zachte materiaal doorboren. Luchtstoten tillen het onderdeel uit de matrijs. Uitwerpplaten duwen gelijkmatig van achteren. Geen sporen. Geen beschadiging.
Sommige onderdelen gaan direct naar de verpakking. Andere moeten nog worden uitgehard. In een oven wordt gedurende twee tot vier uur op 150 tot 200 °C verhit. De hitte voltooit de verknopingsreactie. De mechanische eigenschappen stabiliseren. De druksterkte verbetert.
Automatisering is wijdverbreid. Robots halen onderdelen uit de mal en plaatsen ze vervolgens op koelrekken. Siliconenspuitgieten gebeurt in veel fabrieken volledig geautomatiseerd. Het materiaal gedraagt zich consistent. De machine herhaalt dezelfde cyclus. Mensen hoeven alleen maar toezicht te houden en bij te vullen.
Belangrijkste voordelen van spuitgieten voor siliconenonderdelen
Siliconenspuitgieten is niet het goedkoopste proces. Het is ook niet het snelst op te zetten. Maar de voordelen rechtvaardigen de kosten voor de juiste toepassingen.
Hoge precisie en complexe geometrieën
Toleranties tot ±0.01 mm zijn standaard. Niet bijzonder. Niet moeilijk. Dunne wanden, functionele ondersnijdingen en complexe oppervlaktestructuren komen gebruiksklaar uit de mal.
Minimale verspilling en geen flitslicht
Het gesloten matrijssysteem houdt het materiaal vast. Er ontsnapt weinig overtollig materiaal. Wat betekent 'ontsnappen'? Het scheurt gemakkelijk af. De meeste spuitgegoten siliconenonderdelen vereisen geen nabewerking. Het kanaalsysteem blijft vloeibaar. Het wordt hergebruikt bij de volgende injectie. Afval is vrijwel nihil.
Snelle cyclustijden
Vijftien tot zestig seconden per spuitcyclus. Dat is inclusief injectie, uitharding en ontvorming. Dikke onderdelen duren langer. Dunne onderdelen vliegen er zo doorheen. Bij massaproductie verandert deze snelheid de economische aspecten volledig.
Volledig geautomatiseerd proces
De machine doseert en mengt de twee componenten in een gesloten circuit. De verhouding blijft exact. Het risico op besmetting neemt af omdat er geen operator met open materiaal werkt. De arbeidskosten per onderdeel zijn zeer laag. Eén persoon bedient meerdere machines.
Uitstekende materiaaleigenschappen
Temperatuurbereik van -50°C tot +230°C. Autoclaveerbaar. Biocompatibel volgens ISO 10993 voor medisch contact. Bestand tegen chemicaliën, UV-straling en ozon. Lage compressievervorming. Het onderdeel behoudt zijn oorspronkelijke vorm, zelfs na jarenlang knijpen.
Minimale krimp
Na uitharding krimpen de onderdelen minder dan 0.5%. Dat is stabiel. Dat is voorspelbaar. Ontwerpers kunnen vertrouwen op de uiteindelijke afmetingen zonder te hoeven gissen.
Cleanroom-compatibel
Siliconen spuitgieten vindt plaats in cleanrooms van ISO-klasse 7 of klasse 8. Geen deeltjes. Geen verontreiniging. Medische implantaten, componenten voor medicijnafgifte en farmaceutische afdichtingen komen er klaar voor sterilisatie uit.
Overmolding-mogelijkheid
De machine kan LSR rechtstreeks op plastic of metalen inzetstukken injecteren. De siliconen hechten chemisch tijdens het uitharden. Geen lijm. Geen primers. Een stevig handvat met een zachte grip komt er in één stuk uit. Een medische connector met een siliconenafdichting over een metalen pin komt er volledig gemonteerd uit. Dat is het voordeel van overmolding.
Industrieën die spuitgegoten siliconenonderdelen gebruiken
Spuitgegoten siliconenonderdelen kom je overal tegen. De materiaaleigenschappen zijn voor bepaalde toepassingen beter geschikt dan welk alternatief dan ook. Hier worden ze toegepast.
Medisch en gezondheidszorg
Ademhalingsmaskers moeten een zachte, aansluitende afdichting hebben. Katheters vereisen gladde, biocompatibele oppervlakken. Spuitafdichtingen mogen niet lekken of deeltjes afgeven. Componenten van implanteerbare medische hulpmiddelen vereisen absolute zuiverheid en stabiliteit op lange termijn. Handvatten voor chirurgische instrumenten bieden comfort zonder bacteriën vast te houden. Speentjes en fopspenen voor babyflesjes zijn van siliconen omdat dit materiaal smaakloos is en geen allergenen kan veroorzaken.
Automobiel- en elektrische voertuigen
Motorafdichtingen en pakkingen bevinden zich in hete olie. O-ringen dichten vloeistoffen en gassen af. Afdichtingen van hoogspanningsconnectoren voor elektrische voertuigen beschermen elektrische contacten tegen vocht. Trillingsdempers worden tussen metalen beugels gemonteerd. Afdichtingen van accupakketten houden water en stof buiten lithium-ion-accu's. Onder de motorkap gaat siliconen langer mee dan rubber.
Elektronica en consumentengoederen
Waterdichte afdichtingen voor smartwatches en smartphones houden vocht buiten dure elektronica. Toetsenborden en knoppen moeten zacht en prettig aanvoelen. Zachte handgrepen maken gereedschap en apparaten comfortabel om vast te houden. Beschermhoezen en kabelmanagementaccessoires gebruiken siliconen vanwege de flexibiliteit en duurzaamheid. Het onderdeel moet bestand zijn tegen vallen. Het mag niet barsten of scheuren.
Voeding & Babyproducten
Bakmatten en spatels worden blootgesteld aan hoge temperaturen. IJsblokjesvormen buigen mee zonder te breken. De afsluiting van voedselcontainers zorgt voor een luchtdichte sluiting. Speentjes voor babyflesjes en bijtspeeltjes gaan in de mond. FDA-conformiteit is verplicht. Geen giftige toevoegingen. Geen BPA. Geen ftalaten. Siliconenrubber voldoet aan deze eisen.
Industrieel en ruimtevaart
Industriële afdichtingssystemen verwerken chemicaliën en druk. Membranen regelen de vloeistofstroom. Afdichtingen in de lucht- en ruimtevaart worden blootgesteld aan straalbrandstof en UV-straling op grote hoogte – fluorsiliconen bieden hiervoor een oplossing. Afdichtingen in de bouw bevinden zich tussen bouwpanelen. Vloeistofregelende componenten reguleren water, lucht en agressieve media. De rode draad is duurzaamheid. Deze onderdelen gaan slechts langzaam kapot.
Siliconen spuitgieten versus andere fabricagemethoden
Niet elk siliconenonderdeel hoeft te worden vervaardigd met behulp van siliconenspuitgieten. Er bestaan andere methoden. Elke methode heeft zijn eigen toepassingsgebied. De onderstaande tabel toont de afwegingen.
| Factor | LSR-spuitgieten | Persvormen | Transfergieten |
| Cyclustijd | 15–60 seconden | 2-5 minuten | 1-3 minuten |
| Automatisering | Volautomatische | Handmatig of semi-automatisch | Half automatisch |
| Afval | Zeer laag (koude start) | Hoog (flits, overloop) | Gemiddeld |
| Deel complexiteit | Hoog (ondersnijdingen, dunne wanden) | Laag tot matig | Gemiddeld |
| Toleranties | ±0.01 mm haalbaar | ±0.1 mm typisch | ±0.05 mm typisch |
| Gereedschapskosten | Hoge | Laag tot matig | Gemiddeld |
| Geschiktheid van het volume | Grote volumes (10 tot miljoenen) | Laag tot gemiddeld volume | Laag tot gemiddeld volume |
LSR-spuitgieten vs Persvormen
Persvormen is een ouderwetse methode. Een voorgevormd blok massief siliconenrubber (HCR) wordt in een open mal geplaatst. De mal sluit. Door hitte en druk wordt het materiaal in de mal geperst. De operator verwijdert de overtollige randjes handmatig.
Het persen van siliconenrubber is goedkoop voor kleine volumes. De matrijskosten zijn laag. Eenvoudige vormen werken prima. Maar de cyclustijden zijn lang. Er is veel afval. Automatisering is moeilijk. Voor complexe geometrieën of grote volumes is siliconenspuitgieten altijd de beste optie. Het onderdeel komt er schoon uit. Het aanvoersysteem verspilt niets.
LSR-spuitgieten versus transfergieten
Transfer molding is een hybride proces. Het materiaal bevindt zich in een pot boven de matrijs. Een plunjer duwt het materiaal door een gietkanaal in de matrijs. Daar hardt het uit. De operator verwijdert het onderdeel en de overgebleven resten.
Het voordeel? Transfervormen kan beter met inzetstukken werken dan compressievormen. Het materiaal vloeit onder druk in de matrijs, niet alleen door te persen. Het nadeel? Er blijft afval over. De aanspuitopening en het afgekeurde materiaal zijn uitgehard materiaal dat niet hergebruikt kan worden. De cyclustijden zijn langer dan bij spuitgieten. Automatisering is beperkt. Voor middelgrote volumes met inzetstukken is transfervormen zinvol. Voor grote volumes niet.
LSR-spuitgieten versus 3D-printen met siliconen
3D-printen met siliconen is nu mogelijk. De technologie bestaat echt. Maar het is een langzaam proces. Het printen van één enkel onderdeel duurt uren. De oppervlakteafwerking is ruw. De mechanische eigenschappen zijn inferieur aan die van gegoten onderdelen.
Wanneer kies je voor 3D-printen? Prototypes. Unieke onderdelen. Ontwerpen die wekelijks veranderen. Wanneer kies je voor siliconenspuitgieten? Productie. Elk volume van meer dan een paar honderd stuks. Elk onderdeel dat nauwe toleranties of een glad oppervlak vereist. Elke toepassing waarbij het onderdeel jarenlang betrouwbaar moet functioneren.
Ontwerpoverwegingen voor spuitgegoten siliconenonderdelen
Ontwerpen voor siliconenspuitgieten is niet hetzelfde als ontwerpen voor kunststof. De regels overlappen elkaar, maar de verschillen zijn belangrijk.
Minimale wanddikte
Dunne wanden zijn geen probleem. Siliconen vloeien gemakkelijk. Een minimale dikte van 0.5 mm is voldoende voor kleine onderdelen. Grote onderdelen hebben meer nodig: 1.0 mm tot 1.5 mm. Ga je dunner dan 0.4 mm, dan vult het materiaal de holte mogelijk niet volledig voordat het uithardingsproces begint. Het risico is dan kortsluiting en onvolledige onderdelen.
Ontkistingshoeken voor het verwijderen van de mal
Siliconen zijn flexibel. Ze zijn rekbaar. Dat helpt. Maar de lossingshoek blijft belangrijk. Eén tot twee graden is meestal voldoende. Voor diepe holtes of gestructureerde oppervlakken moet je er meer bij doen. Drie graden. Misschien wel vijf. Het onderdeel moet loskomen zonder te scheuren. De matrijsontwerper zal je dankbaar zijn.
Scherpe hoeken vermijden
Scherpe binnenhoeken concentreren de spanning. Het onderdeel scheurt daar. Het scheurt tijdens het ontvormen. Het scheurt tijdens gebruik. Voeg een afronding toe. Minimaal 0.3 mm. 0.5 mm is beter. De matrijsmaker kan sowieso gemakkelijker een afronding snijden dan een scherpe hoek.
Ondersnijdingen integreren
Hierin verschilt siliconen van plastic. Ondersnijdingen zijn niet per se een probleem. Het onderdeel is flexibel. Het kan over een kern worden uitgerekt of uit een matrijs worden getrokken. Maar er zijn grenzen. De ondersnijding moet ondiep genoeg zijn om los te komen zonder blijvende vervorming. Een goede vuistregel? De diepte van de ondersnijding mag niet meer dan de helft van de wanddikte bedragen. Test dit in het ontwerp. Simuleer het ontvormen. Ga niet gokken.
Plaatsing van de scheidingslijn
De scheidingslijn is de plek waar de twee helften van de mal samenkomen. Bij een siliconen onderdeel vormt zich daar een dunne braamrand. Deze is meestal verwijderbaar. Maar de plaatsing is nog steeds belangrijk. Zorg ervoor dat de scheidingslijn geen zichtbare oppervlakken raakt. Houd hem uit de buurt van afdichtingsoppervlakken. Plaats hem op een rand of in een hoek waar de braamrand gemakkelijk weg te snijden is.
Ontluchtingsvereisten
Siliconen houden lucht vast. De mal heeft ontluchtingskanalen nodig – kleine kanaaltjes waardoor lucht kan ontsnappen terwijl het materiaal de holte vult. Zonder ontluchtingskanalen ontstaan luchtbellen. Het onderdeel ziet er dan niet goed uit en kan tijdens gebruik defect raken. De diepte van de ontluchtingskanalen is cruciaal. Te ondiep, en de lucht kan niet ontsnappen. Te diep, en de siliconen lekken weg, waardoor er een braam ontstaat. De standaard ontluchtingsdiepte voor spuitgegoten siliconenonderdelen is 0.01 mm tot 0.02 mm. Dat is heel klein. Het vereist een nauwkeurige matrijsfabricage.
Volg deze regels. De mal zal werken. De onderdelen zullen er netjes uitkomen. Het afvalpercentage blijft laag. Negeer ze, en het vormen van siliconenrubber wordt een kwestie van problemen oplossen in plaats van een productieproces.
Waarom kiezen voor NOBLE voor uw spuitgegoten siliconenproducten? CNC-bewerkte componenten?
Het kiezen van een productiepartner is niet eenvoudig. Een verkeerde keuze kost tijd en geld. NOBLE biedt siliconenspuitgieten en CNC-bewerking onder één dak aan.
Veel fabrieken houden zich alleen bezig met de productie. Ze nemen een tekening aan en verzenden de onderdelen. NOBLE begint eerder. Ontwerpconsultatie vindt plaats voordat het staal wordt gesneden. DFM-evaluaties signaleren problemen in een vroeg stadium. Assemblage en verpakking maken het werk af.
Onze kernproductiecapaciteiten
Injection Molding
- Vloeibare siliconenrubber (LSR) injectie gieten besteld, medische, automobiel-, elektronica- en consumentengoederen
- Thermoplastisch spuitgieten voor starre componenten en overgieten toepassingen
- Multi-materiaal gieten (LSR overgegoten op plastic of metalen inzetstukken)
- In-house mal fabricage en onderhoud
CNC Machining
- precisie CNC frezen en CNC draaien voor metalen en kunststof onderdelen
- Snelle prototyping en productie in kleine tot grote volumes
- Strikte toleranties tot ± 0.005 mm
- Vermogen om te produceren op maat gemaakte matrijzen voor spuitgieten
Waarde toevoegende diensten
- Ontwerp voor productie (DFM)beoordeling en optimalisatie
- Prototyping naar Ontwerpen valideren vóór massaproductie
- Montage of afgewerkte componenten omzetten in subassemblages of complete producten
- Verpakking en logistiek op maat gemaakt aan uw vereisten
Certificeringen die ertoe doen
NOBLE werkt volgens internationaal erkende kwaliteitsmanagementsystemen, waardoor een consistente, traceerbare en conforme productie wordt gewaarborgd.
| Certificering | strekking |
| ISO 9001:2015 | Kwaliteitsmanagement voor alle productieprocessen, inclusief spuitgieten en CNC-bewerking. |
| ISO 13485:2016 | Fabricage van medische hulpmiddelen Kwaliteitsmanagement – essentieel voor siliconenonderdelen die worden gebruikt in de gezondheidszorg, chirurgie en diagnostiek. |
Dankzij deze certificeringen kunt u erop vertrouwen dat NOBLE onderdelen levert die voldoen aan strenge wettelijke eisen, of u nu actief bent in de medische, automobiel-, elektronica- of industriële sector.
FAQ
Voor dit gedeelte wordt schema-opmaak aanbevolen.
Kan elk type siliconen door middel van spuitgieten worden verwerkt?
Nee. Alleen vloeibare siliconenrubber (LSR) met een lage viscositeit is geschikt voor siliconenspuitgieten. Vaste HCR-siliconen vereisen in plaats daarvan compressie- of transfervormen.
Hoe lang gaan LSR-mallen mee?
Een goed geconstrueerde stalen matrijs kan 500,000 tot meer dan 1,000,000 onderdelen produceren. De levensduur van de matrijs hangt af van de complexiteit van het onderdeel, de slijtagegevoeligheid van het materiaal en de kwaliteit van het onderhoud.
Is LSR-spuitgieten duur?
De gereedschapskosten zijn hoog, maar de kosten per onderdeel dalen aanzienlijk bij grote volumes. Bij hoge productieaantallen wordt het proces zeer economisch.
Wat is uw minimale bestelhoeveelheid?
We hanteren geen vast minimumaantal, maar bij kleine aantallen van minder dan 1,000 stuks is de investering in gereedschap zelden gerechtvaardigd. Veel leveranciers geven de voorkeur aan series van 5,000 tot 10,000 stuks of meer.
Kan LSR op plastic worden gegoten?
Ja. LSR hecht zich chemisch aan bepaalde technische kunststoffen tijdens het uitharden. Er is geen lijm nodig als de materialen correct worden gekozen.
Is LSR geschikt voor gebruik in de levensmiddelenindustrie en voldoet het aan de medische eisen?
Veel LSR-kwaliteiten voldoen aan de FDA-richtlijnen voor contact met levensmiddelen en zijn ISO 10993-gecertificeerd voor medisch gebruik. Controleer altijd de specifieke certificering voor de beoogde toepassing.
Wat is het verschil tussen platina-uitgeharde siliconen en peroxide-uitgeharde siliconen?
Platina-uitgeharde siliconen gebruiken een edelmetaalkatalysator en produceren geen bijproducten, waardoor ze schoner en biocompatibel zijn. Peroxide-uitgeharde siliconen laten sporen van chemische residuen achter en worden zelden gebruikt voor medische of voedingsmiddelentoepassingen.
