Linee guida per la progettazione LSR: spessore della parete, tolleranze e DFM

Cosa gli ingegneri progettisti di sapere prima di bloccare geometria (decision) I dati di tolleranza di prima parte e le regole da una cella LSR di Classe 7 che produce 1,000+ tonnellate all'anno.

Queste linee guida di progettazione LSR rispondono alle domande che contano prima che una singola cavità dello stampo venga tagliata: quanto sottile può essere una parete senza porosità, quanto ritiro aspettarsi dopo che la parte lascia la pressa, quando la bozza non è negoziabile e quando può essere saltata, e dove apparirà il flash se la linea di separazione atterra nel posto sbagliato La gomma siliconica liquida non si comporta per niente come i termoplastici che la maggior parte dei progettisti di prodotti impara per primo, e portare istinti termoplastici in un programma LSR è l'errore più costoso che vediamo allo stadio di prototipo.

In breve: specifiche di progettazione LSR

Prima di lavorare attraverso le singole sezioni, questa scheda Quick Specs raggruppa gli otto numeri più frequentemente richiesti dai progettisti meccanici e di prodotto che iniziano un programma LSR Utilizzali per un riferimento veloce; il ragionamento completo vive nelle sezioni H2 sottostanti.

Selezione dei materiali: durometro, gradi e additivi

Le decisioni sui materiali vengono prima delle decisioni sulla geometria in un programma LSR funzionante Il durometro guida la fattibilità del muro, il comportamento di sagomatura del cancello e di sformatura. Scegli prima il valore Shore sbagliato e riprogetti la parte in seguito.

LSR è un termoindurente indurito ad addizione (catalizzato con platino) in due parti, iniettato a freddo in uno stampo riscaldato dove si reticola in modo irreversibile Il durometro commerciale standard copre 30, 40, 50, 60 e 70 Shore A. Engelhardt servizi di stampaggio ad iniezione personalizzati LSR mantieni una gamma Shore A più ampia di 5.80 tonnellate su oltre 1.000 tonnellate di produzione annuale, con i gradi di durometro inferiori riservati alle guarnizioni morbide e l'estremità superiore alle guarnizioni industriali.

Per le applicazioni mediche, la selezione Shore è solo l'inizio I gradi dei materiali si ramificano in quattro categorie lavorative, ciascuna legata a un percorso di qualificazione diverso:

• Standard LSR (standard) GUarnizioni industriali, guarnizioni, prodotti per la cucina e per il consumo Nessuna documentazione di biocompatibilità richiesta.
• Medical-grade LSR incontra LSR FDA valutazione di biocompatibilità secondo ISO 10993 e spesso USP Classe VI. Solitamente prodotto anche secondo ISO 13485.
• Optical-grade LSR (ottica di grado) per lenti, tubi luminosi, alloggiamenti traslucidi; richiede una pulizia controllata durante la lavorazione.
• Fluorosilicone (resistenza al carburante e all'olio); minore allungamento, costo più elevato.

I dispositivi impiantabili aggiungono una dimensione regolatoria La guida FDA distingue l'impianto a breve termine (≤29 giorni) dall'impianto a lungo termine (>29 giorni o permanente) e il profilo di test aumenta di conseguenza Una revisione peer-reviewed del 2024 su progressi nella caratterizzazione degli impianti in silicone documenta come le interazioni ospite-tessuto variano con la preparazione della superficie, il durometro e i riempitivi. Un punto ricorda che la “medical-grade” è una partenza piuttosto che una garanzia.

Spessore della parete, costole e transizioni di sezione

Lo spessore della parete determina quasi tutti i costi a valle: conteggio delle cavità, tempo di ciclo, bilancio del flusso e tasso di rigetto dovuto alla porosità. Il pavimento dell'industria pubblicato è pari a 0,010 pollici (0,254 mm), ma trattare quel numero come un minimo casuale è una ricetta per il dolore da stampaggio di prova.

Quanto sottili possono essere le pareti LSR?

L'iniezione LSR può riempire pareti sottili fino a 0,010 pollici (0,254 mm) e i programmi specializzati raggiungono il livello inferiore. Manuale di elaborazione ELASTOSIL LR di Wacker descrive il sistema di polimerizzazione catalizzato dal platino che rende pratico il flusso a sezione sottile, con la viscosità che scende sotto taglio nel canale e nel cancello. La profondità pratica del pavimento dipende da tre cose: la dimensione della regione sottile, la posizione delle sezioni adiacenti più spesse e quanto aggressivamente la cavità viene ventilata.

“La nostra pressa LSR da 150 tonnellate riempie abitualmente pareti da 0,020 pollici su utensili a cavità da 64. Al di sotto di 0,015 pollici eseguiamo una prova di bilanciamento del flusso nello stampo prototipo prima di impegnarci nel layout della cavità. Quella prova costa una settimana di tempo di pressatura banalmente rispetto a uno strumento da 64 pollici che riempirà uniformemente.”

I professionisti del settore riferiscono che le parti LSR a parete sottile sono normalmente stampate in 30 utensili a cavità 50 che più piccoli layout sperimentali, perché l'economia della produzione richiede un'elevata cavitazione una volta dimostrata la geometria.

Le regole della costola vengono dopo, e sorprendono i progettisti che passano dal termoplastico In termoplastico iniezione nervature comunemente eseguire 50 T controllo 601TP20 della parete adiacente al lavandino In LSR, l'intervallo di lavoro è 0.5 working 1.0 × la parete adiacente più larga, perché 1TP 1 profilo di restringimento polimerizzato-guidato differisce perché le nervature sovradimensionate irrigidiscono la parte in modi che cambiano la forza di sformatura All'interno dei filetti dovrebbe approssimare lo spessore della parete; più nitido o più rotondo di quello rischia porosità alla transizione.

Le transizioni di sezione contano tanto quanto lo spessore della parete stessa Passando direttamente da una parete di 1,5 mm a una sporgenza di 4 mm si crea uno squilibrio di polimerizzazione: la regione sottile ha finito di vulcanizzare mentre la zona spessa è ancora in polimerizzazione, e la parte esce con ordito localizzato o porosità superficiale. Fai un passo avanti nella transizione su almeno 3× del delta della parete, oppure usa un filetto affusolato anziché un cambio a gradini. Il riferimento alle tolleranze di stampaggio della gomma descrive in dettaglio come la geometria di transizione alimenta direttamente la classe dimensionale ottenibile.

Tolleranze, restringimento e precisione dimensionale

LSR tolleranza discussioni ottenere mudd tolleranza perché due distinti meccanismi 1udd espansione della temperatura e post-cura raffreddamento restringimento (riduzione) entrambi spostare il risultato dimensionale, e la maggior parte dei riferimenti di progettazione in un unico “ velocità di ritiro.” Distringente il meccanismo è la differenza tra una parte che esce dalla pressa in spec e uno che deriva durante il primo ciclo di produzione.

Ciò che effettivamente accade dimensionalmente è controintuitivo. LSR si espande all'interno dello stampo caldo piuttosto che restringere il riempimento della cavità tarica in un programma LSR funzionante mira a 9T8.91TP20 in modo che l'espansione del materiale completi il riempimento e la pressione di mantenimento esista per impedire che la gomma in espansione venga spinta indietro attraverso il cancello, non per compensare il ritiro. La misurazione di questo comportamento di espansione è governata da ISO17744 (volume specifico in funzione della temperatura e della pressione). Diagrammi pvT).

Il ritiro avviene dopo che la parte lascia lo stampo Mentre la parte si raffredda a temperatura ambiente si contrae all'incirca 2.5, 3.% e un ciclo post-indurimento (spesso richiesto per i gradi medici ad alta temperatura e gradi medici) aggiunge un altro 0.50.71TPT sulla parte superiore. A Scheda tecnica Momentive Silopren LIM 6061 riporta un ritiro lineare di 0,02 pollici/pollici (2,7%) dopo un vulcanizzazione di 10 secondi a 200 °C senza post-indurimento ("post-cure") ("shrinkage") senza atterraggio all'interno della stessa banda, Il ritiro in direzione del flusso è più alto della perpendicolare e le sezioni più spesse si restringono meno di quelle sottili, motivo per cui le parti con spessore di parete misto necessitano di un ridimensionamento della cavità sintonizzato per regione invece di un singolo fattore di restringimento uniforme.

Se una dimensione di tenuta critica si ferma entro ±0,05 mm da una linea di separazione, richiedere un'esecuzione del prototipo prima che l'acciaio dell'utensile di produzione venga tagliato. Il comportamento della linea di separazione sotto pressione modifica il risultato dimensionale in modi che la misurazione solo con cavità non prevederà.

Per i programmi di valutazione di LSR contro elastomeri termoplastici su base di tolleranza, il Confronto LSR vs TPE attraversa i compromessi su larga scala.

Angolo di bozza: quando ne hai bisogno e quando puoi saltarlo

Draft è il LSR regola progettisti più spesso over-applicare Riportando l'istinto termoplastico di “sempre aggiungere 1° ovunque” crea inutili segni di utensili cosmetici su superfici poco profonde e complica la geometria della tenuta dove bozza comprometterebbe la funzione di tenuta.

Qual è l'angolo di pescaggio minimo per LSR?

Un grado è il tiraggio di lavoro per l'iniezione LSR. Le facce verticali tollerano 0,5° Condizioni di spegnimento comuni (shut-off conditions) due metà dello stampo si sigillano l'una contro l'altra sulla superficie della parte La luce generalmente necessita di 3° Le superfici testurizzate iniziano a 3°, e le texture medie a 5° Le geometrie poco profonde a volte possono essere stampate con tiraggio zero perché l'elevato allungamento di LSR rende possibile il rilascio elastico attraverso piccole caratteristiche.

Questi valori convergono su più riferimenti di progettazione Meitu Engelhardt e sono rimasti stabili per due decenni Stanno funzionando in modo predefinito piuttosto che i principi di funzionamento producono 5 la tua geometria, il durometro e la finitura superficiale guidano la scelta finale Dove una caratteristica di tenuta non può veramente tollerare la bozza (una faccia della scanalatura dell'O-ring, un bordo di tenuta piatto), trattala come un'eccezione documentata e pagala in un'azione dell'utensile più complessa o in un ciclo leggermente più lungo.

Sottotagli, linee di separazione e strategia di gating

Queste tre decisioni condividono una radice: dove lo stampo si divide Ottieni la divisione giusta e i sottosquadri, il flash di separazione e la traccia del cancello diventano tutti gestibili; sbaglia e ogni downstream emette composti.

Attorno Sono uno dei vantaggi strutturali di LSR Perché curato LSR ha allungamento che raggiunge diverse centinaia per cento, semplici sottosquadri sull'ordine di 30% di profondità parte tipicamente rilasciare manualmente o aria leggera assistere senza scivoli, sollevatori, camme necessarie Oltre che azioni meccaniche diventano necessarie, quelle aggiungere all'incirca 25 per cento, semplice sottosquadri al costo dell'utensile a seconda del conteggio e della complessità Se un undercut è puramente una comodità di montaggio, riprogettarlo fuori Se è funzionalmente richiesto (un snap di ritenzione un labbro di tenuta vincolata) valutare il costo del sistema (lavoro, sforzo di convalida, automazione, manutenzione dell'utensile non solo up toolfront tooling delta) valutare.

sovrastampaggio LSR sopra un substrato termoplastico vincola ulteriormente la progettazione del sottosquadro perché il substrato non può deformarsi durante il rilascio Pianificare la profondità del sottosquadro attorno alla tolleranza del substrato rigido, non all'elasticità del LSR.

Linee di separazione premiare la semplicità Tre regole dall'esperienza produttiva:

1. Evitare di far passare una linea di separazione attraverso superfici critiche di tenuta Il flash della linea di separazione, anche se tagliato, lascia un testimone che compromette l'integrità della tenuta.
2. Posizionare la linea in modo che la parte prevedibilmente rimanga su una metà dello stampo durante l'apertura. LSR raramente tollera i perni di espulsione (il pin pad diventa una cicatrice cosmetica permanente), quindi la ritenzione della parte è un problema di layout, non un problema di espulsione.
3. Nascondere la linea sulla geometria non cosmetica, ove possibile, Una linea sul bordo di una flangia è invisibile; una linea attraverso un volto di Classe A è un richiamo per la vita.

Cancelli per LSR eseguire più piccolo di equivalenti termoplastici Sotto-Gomma-15T sono comuni diametro di 0.5.0 mm dove termoplastico utilizzare 1.5 3.0 mm, perché LSR' viscosità bruscamente sotto shear e un cancello più piccolo dà risultati migliori Rubber-ingegneria forum costantemente riportare produzione-pavimento pratica di prese d'aria circa 0.000 pollici di profondità e cancelli intorno a 0.002 pollici figure che hanno tenuto da almeno 2002 e allineare con la soglia di flash discusso nella sezione successiva.

Flash, Cura il comportamento e Pianificazione dell'espulsione

Flash ed espulsione vengono trattati come problemi di produzione, ma la maggior parte di questi problemi sono progettati mesi prima nella fase di geometria e tooling-strategia Risolverli poi è economico; risolverli in produzione è costoso.

Quando si verifica il flash nello stampaggio LSR?

Flash appare quando gli spazi vuoti dello stampo raggiungono circa 0,0002 pollici (0,005 mm) o più grandi La bassa viscosità di LSR alle temperature di iniezione significa che scorre in spazi vuoti che un materiale termoplastico non farebbe La tenuta dell'utensile, la geometria della linea di divisione e la strategia di sfiato sono i tre controlli; tutti e tre necessitano di attenzione dalla prima revisione del progetto in poi.

Cure-window timing è similmente stretto LSR cura in stampi che eseguono 250 400 °F (121 °20 °C), con la maggior parte dei programmi di produzione seduti nella banda 320 450 °F documentata in 160 °F 22 °C) Il riferimento di utensili LSR di Plastics Technology. I bariletti e gli ugelli della pressa rimangono raffreddati ad acqua per impedire la reticolazione prematura dal riscaldamento a taglio; solo lo stampo fornisce l'energia di polimerizzazione Questo è il motivo per cui l'utensileria LSR è meccanicamente più impegnativa dell'utensileria termoplastica: stretta, piatta, ben ventilata e controllata termicamente con circuiti di acqua e olio.

Eiezione raramente utilizza pin di espulsione tradizionali Pin pad telegrafo attraverso polimerizzato LSR come piccole impressioni circolari piatte che sopravvivono a ogni processo secondario Gli strumenti di produzione si basano invece sulla ritenzione della parte (la parte rimane su una metà per progettazione), manuale, air assist, o picker robotici Per programmi di scala superiore a ~ 250.000 parti per anno, pianificare il percorso di automazione durante la progettazione iniziale una parte che rilascia in modo pulito è più facile da convalidare e eseguire throughput di uno che combatte l'operatore della stampa.

flusso di lavoro DFM: dallo strumento prototipo allo strumento di produzione

La maggior parte dei programmi LSR che hanno colpito problemi in produzione mancavano un flusso di lavoro piuttosto che i dati Un percorso in cinque fasi qui sotto è quello che cattura costantemente i problemi mentre sono ancora economici da risolvere.

1. Serratura materiale. Risolvere il grado, il durometro e gli additivi rispetto alla temperatura di servizio, al metodo di sterilizzazione e alla durata del contatto con il paziente. Bloccare prima che venga finalizzata qualsiasi geometria.
2. Geometria congelare. Applicare le regole di parete, costola, bozza, riga di demarcazione e cancello dagli H2 sopra Eseguire il disegno attraverso una lista di controllo interna prima di richiedere un preventivo.
3. Strumento prototipo (acciaio per utensili leggeri). Tagliare uno stampo prototipo a 1 o 2 cavità Convalidare il flusso, il profilo di polimerizzazione, il comportamento della linea di separazione e il risultato dimensionale in condizioni di elaborazione realistiche Questa settimana o due di tempo di stampa sono le assicurazioni più economiche disponibili.
4. Pilota corri. Produrre 10 parti 0500 in condizioni di quasi-produzione Misurare la distribuzione delle tolleranze, caratterizzare il flash, documentare eventuali anomalie cosmetiche Modificare lo strumento prototipo secondo necessità.
5. Strumento di produzione (acciaio inossidabile pre-indurito 420). Tagliare il layout della cavità di produzione (in genere da 8 a 64 cavità) a seconda del volume La durata dell'utensile quotata in settore per 420 SS nel servizio LSR è dell'ordine di 1 milione di cicli, con la vita effettiva che dipende dalla complessità della parte, dalla disciplina di manutenzione e da quanto aggressivamente viene eseguito l'utensile.

Per la maggior parte dei programmi questa sequenza non è negoziabile Un ramo di “skip prototype” è consentito solo quando valgono tutte tre condizioni: la classe di tolleranza è C (commerciale Shore A si trova nell'intervallo ben collaudato 3060 e la parte è semplice All'esterno di tale involucro, saltare il prototipo di utensile significa tagliare cavità costose contro ipotesi non verificate e il costo di rilavorazione nano tempo di calendario salvato la scorciatoia Esegui la geometria attraverso Engelhardt's LSR stimatore di costo per un numero di fattibilità prima di decidere.

Engelhardt15T nuovi stampi LSR in 30T offre 50 giorni dal kickoff, con l'estremità più lunga riservata agli strumenti ad alto numero di cavità che richiedono una costruzione a tre piastre o a canale caldo.

Un cancello di 3 domande si trova prima di tagliare qualsiasi acciaio per utensili di produzione: le tolleranze sono state dimostrate sul prototipo, il flash è stato caratterizzato al momento del ciclo di produzione ed è il profilo di polimerizzazione stabile attraverso la cavitazione pianificata? Un“”no” a uno qualsiasi dei tre rimanda il programma al passaggio 4, non al passaggio 5.

Domande Frequenti