Introdução
Você tem um projeto que exige a prototipagem de dezenas de peças. O custo dos moldes para produção em massa é muito alto; a impressão 3D é muito lenta e as propriedades do material são inadequadas. A prototipagem rápida em silicone resolve esse problema.
A prototipagem em silicone atende a necessidades específicas. Ela permite a produção de múltiplas peças que se assemelham muito às peças produzidas em massa, tanto em aparência quanto em desempenho. Essas peças podem ser usadas para testes, validação e até mesmo para produção em pequenos lotes. Esse método preenche a lacuna entre a prototipagem de unidade única e a produção em larga escala. Esse é o seu propósito, e é por isso que os fabricantes o adotam.
Por que o silicone é usado na prototipagem rápida?
O silicone não é o único material para moldes. Mas é o melhor para certos trabalhos. Suas propriedades se adequam ao processo.
Excelente reprodução de detalhes
A silicone captura com precisão até os mínimos detalhes, reproduzindo fielmente as características da superfície. Geometrias complexas podem ser reproduzidas sem perda de detalhes. Seja o molde original com bordas afiadas, textos delicados ou padrões intrincados, as peças resultantes serão perfeitamente compatíveis.
Propriedades do molde flexível
A flexibilidade do silicone é uma vantagem fundamental. Peças com chanfros podem ser facilmente desmoldadas. Componentes curvos são removidos sem danos. Elementos complexos que ficariam presos em moldes rígidos podem ser removidos com facilidade em moldes de silicone.
O molde é flexível, permitindo que as peças se soltem naturalmente, sem a necessidade de força ou risco de rasgos. Isso torna a prototipagem em silicone viável para designs impossíveis de moldar em materiais rígidos.
Baixo custo de ferramental e produção rápida
Moldes de metal podem custar dezenas de milhares de dólares e levar meses para serem produzidos. Em contraste, moldes de silicone custam apenas uma fração disso e podem ser produzidos em poucos dias. Os moldes podem ser cortados a partir de um molde mestre ou fundidos. Os prazos de entrega são curtos. Para prototipagem e produção em pequenos lotes, essa estrutura de custos oferece uma vantagem significativa.
Ampla compatibilidade de materiais
Os moldes de silicone são compatíveis com uma ampla variedade de materiais. Resinas de poliuretano são comumente usadas para fabricar peças rígidas e flexíveis. Materiais à base de borracha proporcionam propriedades elastoméricas, enquanto plásticos de engenharia oferecem desempenho estrutural. A moldagem de elastômeros de silicone em moldes de silicone produz peças macias adequadas para contato com a pele. Esse processo pode ser adaptado a aplicações específicas.
Essas quatro vantagens fazem do silicone o material padrão para prototipagem rápida em silicone. É rápido, econômico, capaz de reproduzir detalhes finos e adequado para formas complexas. Nenhum outro material para moldes oferece todas essas quatro vantagens. É por isso que ele domina esse campo.
Como funciona a prototipagem rápida em silicone?
Criar o Modelo Mestre
O molde mestre define a peça. Existem três métodos para criar um molde mestre.
| Usinagem CNC | Envolve o corte de material sólido, resultando em alta precisão e um acabamento de superfície excepcionalmente liso. |
| Impressão 3D SLA | O uso de resina líquida permite obter superfícies lisas e detalhes finos. |
| Impressão SLS | A utilização de material em pó resulta em maior resistência do que o processo SLA. |
Embora existam outras tecnologias de prototipagem rápida, estas três abrangem a maioria dos cenários de aplicação.
O molde mestre determina o limite superior da precisão e da qualidade da superfície do protótipo final.
Um molde mestre bruto produzirá peças fundidas brutas; um molde mestre polido produzirá peças fundidas polidas. O acabamento superficial do molde mestre é transferido diretamente para a peça. Cada arranhão, cada linha de camada e cada marca de ferramenta serão replicados com exatidão.
Antes da fabricação do molde, o molde mestre deve ser usinado de acordo com os padrões exigidos.
Fabricação de moldes de silicone
O engenheiro coloca o molde mestre na caixa de moldagem, mistura a borracha de silicone líquida e a desgaseifica para remover as bolhas de ar. Finalmente, o silicone é vertido ao redor do molde mestre. Assim que o silicone cura, o molde mestre é removido e o molde está pronto.
As vantagens são óbvias: ele consegue reproduzir com precisão os detalhes da superfície; a superfície do molde é lisa e pode ser totalmente transferida para a peça; e consegue reproduzir formas complexas, incluindo reentrâncias e superfícies curvas.
Os moldes de silicone para prototipagem geralmente suportam de 20 a 50 fundições. O número exato depende do material de fundição, da geometria da peça e do cuidado tomado durante a desmoldagem. Isso é suficiente para produção em pequenos lotes. Para produção em grande volume, vários moldes podem ser feitos usando o mesmo molde mestre.
Fundição de protótipo
Os operários despejam o material de moldagem (resina ou silicone) no molde. A moldagem a vácuo com silicone remove as bolhas de ar antes e durante o processo. O ambiente de vácuo garante que o molde seja completamente preenchido, resultando em uma peça sem poros. Após a cura, a peça é removida do molde e passa por um processo de pós-processamento: aparamento do canal de injeção e limpeza da superfície. As peças protótipo de silicone estão prontas para inspeção e testes.
As peças produzidas por este processo são idênticas ao molde mestre em termos de geometria e acabamento superficial. Suas propriedades de material são comparáveis às das peças produzidas em massa. Embora o custo unitário seja maior do que o da moldagem por injeção, o custo do molde é apenas uma fração deste último. Para lotes de produção de 20 a 50 peças, esta é a solução mais rentável. Essa é a proposta de valor da prototipagem rápida em silicone.
Processos comuns de prototipagem rápida em silicone
Fundição a vácuo de silicone
Primeiro, crie um modelo mestre, que será usado para fazer um molde de silicone. Coloque o molde em uma câmara de vácuo, despeje resina ou silicone sob vácuo para remover as bolhas de ar e, assim que a peça estiver curada, abra o molde e remova o produto finalizado.
Vantagens
O molde confere diretamente um acabamento superficial de alta qualidade à peça, garantindo que sua aparência corresponda à do produto final esperado. Além disso, como o molde é feito de silicone em vez de aço, o custo da produção em pequenos lotes é menor.
A moldagem a vácuo de silicone produz peças protótipo que têm a mesma aparência e textura dos componentes de produção. Elas apresentam um acabamento superficial de alta qualidade, com detalhes nítidos e precisos. As propriedades do material são semelhantes às dos plásticos e elastômeros utilizados na produção em massa. Por isso, esse processo é o mais comum na prototipagem rápida de silicone.
Aplicações
As aplicações incluem invólucros e botões para eletrônicos de consumo, componentes internos e vedações automotivas, bem como protótipos para dispositivos médicos que exigem materiais biocompatíveis e superfícies lisas. Este processo é adequado para qualquer aplicação em que a aparência, a sensação ao toque e a funcionalidade precisem ser validadas antes de se optar por um molde para produção em massa.
Moldagem por Compressão de Silicone
O material de silicone é colocado na cavidade do molde aquecido. O molde se fecha. O calor e a pressão fazem com que o material flua para dentro da cavidade, onde então cura. O molde se abre e a peça é removida.
A prototipagem em silicone utilizando o processo de moldagem por compressão é ideal para peças de borracha. Vedações, juntas e componentes flexíveis são aplicações comuns. Como esse processo é idêntico à produção em massa — embora em menor escala — as propriedades do material atendem aos padrões de produção em larga escala.
Para baixos volumes, a moldagem por compressão é mais lenta do que a fundição a vácuo. No entanto, ela permite o processamento de materiais com baixa fluidez. Silicones de alta viscosidade, fluorosilicone e compostos com carga são mais fáceis de moldar por compressão do que por fundição a vácuo. As peças protótipo de silicone produzidas dessa forma são funcionalmente idênticas às peças de produção.
A desvantagem reside no tempo. A fabricação do molde leva várias semanas e a preparação requer várias horas. Para uma pequena produção de protótipos rápidos de silicone, a moldagem a vácuo geralmente é mais rápida. No entanto, para peças que devem utilizar exatamente os mesmos materiais e processos da produção em massa, a moldagem por compressão é a melhor opção. A escolha específica depende da aplicação.
Moldagem por injeção de borracha de silicone líquido (LSR)
Misture os dois componentes líquidos. A máquina injeta a mistura em um molde aquecido, onde o silicone cura dentro da cavidade. Em seguida, os operários removem as peças acabadas do molde.
Vantagens
Consistência e rapidez. As variações entre as injeções são mínimas e os tempos de ciclo são curtos. Este é o processo de produção para peças de silicone em alto volume. Também é utilizado para produção de silicone em baixo volume quando a geometria da peça justifica o investimento em ferramentas.
A prototipagem de silicone com moldagem por injeção de LSR é rara. Os custos dos moldes são elevados e o processo de depuração é complexo. Para produção em pequenos lotes, a fundição a vácuo é geralmente mais econômica; para produção em grande volume, a moldagem por injeção de LSR é a única opção economicamente viável. O ponto de equilíbrio entre as duas opções depende do tamanho, da geometria e do material da peça.
Sobremoldagem de Silicone
A silicone pode ser moldada diretamente sobre outros materiais, como inserções de plástico e componentes metálicos. Durante o processo de cura, a silicone forma ligações químicas, eliminando a necessidade de adesivos.
Aplicações
Cabos com toque suave para ferramentas e dispositivos eletrônicos; dispositivos vestíveis com superfícies que entram em contato com a pele; e cabos para dispositivos médicos que exigem superfícies antiderrapantes e fáceis de limpar.
Para a prototipagem rápida em silicone, a sobremoldagem apresenta desafios. É necessário fabricar os insertos primeiro, e o molde deve ser capaz de acomodá-los. O processo de preparação é mais complexo do que a simples moldagem por injeção. No entanto, para testes funcionais de componentes montados, essa é, por vezes, a única opção. O protótipo apresenta desempenho consistente com o produto final, permitindo a verificação de sua textura, encaixe e desempenho antes da fabricação dos moldes de produção.
Serviços de prototipagem rápida em silicone na NOBLE
A NOBLE é uma empresa líder no setor de manufatura. Suas principais áreas de atuação incluem fabricação de metais, fabricação de plásticos, prototipagem rápida, produção em pequenos lotes e fabricação de peças personalizadas. Oferecemos suporte aos nossos clientes em todo o ciclo de desenvolvimento de produtos.
A NOBLE ajuda empresas a transformar conceitos em protótipos funcionais e peças prontas para produção. Ao contrário de fornecedores que oferecem apenas serviços de prototipagem, a NOBLE fornece soluções de fabricação completas, desde assistência no projeto até a montagem final.
Capacidades de prototipagem rápida em silicone da NOBLE
Na NOBLE, a prototipagem rápida em silicone é integrada a outros serviços. O suporte ao design é incorporado diretamente ao processo de fabricação. A usinagem CNC produz moldes mestres. A moldagem por injeção atende às necessidades de produção em massa. A montagem e o acabamento superficial conferem ao produto sua forma final. Todo o processo é gerenciado por um único fornecedor.
Padrões de Qualidade e Certificações
O sistema de qualidade foi certificado e está bem documentado.
A norma ISO 9001:2015 abrange a gestão da qualidade em geral. Os controles do processo de fabricação garantem a repetibilidade dos resultados; os procedimentos de inspeção verificam as dimensões e a qualidade da superfície.
A norma ISO 13485:2016 adiciona os requisitos rigorosos necessários para a fabricação de dispositivos médicos — rastreabilidade mais rigorosa e validação de processo mais estrita.
Perguntas frequentes sobre prototipagem rápida em silicone
O silicone é usado como material de protótipo ou como material de molde?
Ambos. O silicone pode servir para ambos os propósitos. Na maioria das aplicações de prototipagem rápida com silicone, ele é usado para criar moldes flexíveis. Esses moldes são usados para produzir peças protótipo, vertendo resina, poliuretano ou materiais de silicone neles.
Quantas peças um molde de silicone pode produzir?
Um molde de silicone típico pode produzir aproximadamente de 20 a 50 peças. A vida útil real depende da geometria da peça, do material de fundição, do projeto do molde e das condições de operação. Um número maior de peças pode ser produzido quando a geometria é simples e resinas de baixa viscosidade são utilizadas; inversamente, menos peças podem ser produzidas quando a geometria é complexa e materiais com carga são utilizados. O molde se desgasta. Isso é esperado.
Qual o grau de precisão das peças protótipo de silicone?
A fundição a vácuo em silicone permite uma excelente reprodução de detalhes. O nível de precisão depende da qualidade do molde mestre, da escolha do material de silicone, das dimensões e geometria da peça e do controle do processo de fundição. Um molde mestre polido, combinado com um molde de silicone estável, pode produzir peças que atendem aos requisitos de projeto e às tolerâncias rigorosas; por outro lado, um molde mestre grosseiro, combinado com um molde de silicone mal fabricado, resultará em peças defeituosas.
Como se compara a prototipagem rápida em silicone com a moldagem por injeção?
Os moldes de prototipagem de silicone são menos dispendiosos e exigem menos tempo de preparação, sendo adequados para produção em pequenos lotes. Os moldes de injeção são mais caros e exigem mais tempo de preparação, mas resultam num custo unitário mais baixo para produção em grande volume, tornando-os mais adequados para produção em larga escala e fabricação a longo prazo.
Quando devo optar pela prototipagem rápida em silicone?
Quando você precisa de 10 a 100 ou mais peças protótipo, componentes flexíveis ou de borracha, validação rápida de projetos ou produção de transição de baixo custo, escolha a prototipagem rápida em silicone. Esse processo produz peças com qualidade comparável à de peças produzidas em massa, sem a necessidade de moldes de produção.
A NOBLE oferece serviços de prototipagem rápida em silicone, desde o projeto até a produção?
Claro! A NOBLE oferece suporte completo.
As revisões de projeto ajudam a identificar problemas logo no início. A prototipagem é usada para validar o projeto. A moldagem por injeção de silicone é usada para criar os moldes. A usinagem de plástico e metal processa outros componentes. O acabamento superficial dá os toques finais às peças. A montagem reúne todos os componentes. O suporte à produção pode ser ajustado de forma flexível conforme os volumes de produção aumentam.
