Stampaggio di gomma siliconica liquida: la guida dell'ingegnere alla selezione di processi, DFM e materiali

Lo stampaggio liquido in gomma siliconica (LSR) è diventato il segmento in più rapida crescita nella lavorazione del silicone, guidato dalla domanda dei produttori di dispositivi medici e degli OEM automobilistici che necessitano di tolleranze strette e materiali biocompatibili su scala di produzione A livello globale, il mercato della gomma siliconica liquida ha raggiunto $1,36 miliardi nel 2023 e si prevede che raggiungerà $2,41 miliardi di crescita 2030 alimentata dallo spostamento dalla gomma stampata ad alta coerenza ai processi automatizzati di stampaggio a iniezione di gomma siliconica liquida Questa guida interrompe la scienza dei processi, le regole DFM, i criteri di selezione dei materiali e i dati onesti sui costi di cui gli ingegneri e i team di approvvigionamento hanno bisogno prima di specificare LSR per un nuovo progetto Per i produttori che valutano la produzione di parti in silicone, comprendere le distinzioni tra 115T e processi alternativi è il primo passo verso il controllo del costo per parte e del tempo di consegna. Engelhardt fornisce stampaggio su misura della gomma servizi in tutti e tre i principali metodi di lavorazione della gomma.

Cos'è la gomma siliconica liquida? E perché la parte “L” è importante

La gomma siliconica liquida (1TP15) è un polimero termoindurente catalizzato da platino in due parti costruito su una struttura portante di silossano (atomi alternati di silicio e ossigeno) (1TP15) con gruppi laterali organici di metile o vinile A differenza delle gomme polimerizzate con perossido che generano sottoprodotti che richiedono la rimozione post-cottura, LSR utilizza la chimica addizione-indurimento (idrosililazione): un catalizzatore di platino innesca una reazione tra i gruppi vinilici sul componente A e i gruppi Si-H sul componente B, producendo zero sottoprodotti Questa polimerizzazione pulita è il motivo per cui LSR supera i severi test su estraibili e percolachi richiesti per il contatto alimentare FDA 21 CFR 177.2600 e la biocompatibilità di Classe VI USP senza ulteriori passaggi di lavorazione.

Ciò che conta di più è la parola“liquid”, LSR ha una viscosità paragonabile al burro di arachidi (break) abbastanza bassa da essere pompata, dosata e iniettata attraverso apparecchiature automatizzate ma abbastanza per rimanere nella cavità dello stampo Questo comportamento di flusso autolivellante significa LSR riempie geometrie complesse (pareti sottili, micro-fe, sottosquadri) che intrappolano l'aria o lasciano linee kn in composti di gomma a viscosità più elevata Con un'attrezzatura adeguata, l'iniezione LSR raggiunge un flash vicino allo zero perché il materiale a bassa viscosità non forza la sua strada oltrepassando linee di separazione di precisione nel modo in cui fa l'HCR di gomma-stock.

In termini di prestazioni, l'intervallo di proprietà meccaniche si estende a seconda del grado 580 Shore A durezza, servizio continuo da -50 °C a +250 °C e allungamento a rottura che varia da 200 % e 1,100 1TP0T Questi numeri contano perché definiscono l'involucro: un ingegnere può specificare un unico materiale famiglia che copre tutto, dai prodotti per la cura ultra-infantile (1020 Shore A) ai sigilli connettore automobilistico semi-rigidi (6070 Shore A).

LSR vs. HCR vs. RTV (UN orientamento rapido): La gomma ad alta coerenza (HCR) arriva come materiale di gomma solido, richiede il caricamento manuale in stampi aperti e polimerizza tramite compressione o stampaggio transfer oltre 3 10 minuti per ciclo La vulcanizzazione a temperatura ambiente del silicone (RTV) si incura senza calore, tipicamente tramite la chimica della condensazione, e viene utilizzata per il vaso, la fusione e la prototipazione piuttosto che per lo stampaggio di produzione. Meitu Engelhardt occupa il terreno intermedio (richiede calore 150 °C) ma arriva come liquido pompabile che consente lo stampo a iniezione completamente automatizzato con tempi di 100 secondi.

Perché la materia automatizzata? i componenti A e B devono essere miscelati con un preciso rapporto 1:1 La miscelazione manuale introduce una variabilità che si presenta come indurimento incoerente, punti deboli o ridotta resistenza allo strappo I miscelatori statici automatizzati eliminano quella variabile interamente misuratori di apparecchiature, mescola e inietta con ripetibilità che i processi manuali non possono eguagliare.

Come funziona il processo di stampaggio ad iniezione LSR Passo dopo passo

Come funziona lo stampaggio di gomma siliconica liquida?

Lo stampaggio liquido della gomma siliconica è un processo di iniezione due componenti liquidi (Parte A contenente il catalizzatore di platino e Parte B contenente il reticolante) vengono pompati con un rapporto 1:1 in un miscelatore statico quindi iniettati in uno stampo di acciaio riscaldato 1502 °C 20 °C °C °C innescano rapidamente vulcanizzazione termica 10 che la parte elastomerica indurita è demoltizzata A differenza dello stampo a iniezione termoplastica raffreddato, LSR sono riscaldati perché LSR è un termoindurente che richiede una temperatura elevata per reticolare Questo profilo termico invertito è la distinzione più importante che gli ingegneri devono comprendere quando passano dalla plastica alla progettazione della parte in silicone.

Nel complesso, il processo si articola in sei fasi che gli ingegneri sul campo e i progettisti di utensili dovrebbero comprendere in dettaglio:

“I produttori di stampi possono lavorare prese d'aria fino a 0,00001 pollici. e generalmente mantengono la profondità di sfiato intorno a 0,000020 pollici. 0,000, a tali tolleranze, la corretta ventilazione diventa la differenza tra una parte flashless e un contenitore di scarto.”.”

1 Troy Smith, Direttore delle vendite globali Mfg. & Design (32+ anni in LSR tooling)

Per i produttori che valutano le funzionalità LSR pronte per la produzione, Engelhardt's Servizi di stampaggio ad iniezione LSR coprire l'intera sequenza dalla revisione DFM fino alla convalida post-cura.

LSR vs HCR vs Elastomeri termoplastici (4) Scelta del giusto processo

Selezionare il processo elastomerico sbagliato è uno degli errori più costosi nello sviluppo di parti in gomma La decisione dipende dal volume annuale, dalle tolleranze richieste, dalla temperatura operativa e dai requisiti normativi La tabella seguente utilizza numeri specifici non vaghi “alti/medi/bassi di” in modo che gli ingegneri possano fare confronti diretti.

Un errore comune è specificare l'HCR stampaggio a compressione quando i volumi annuali superano le 10.000 unità 1 il costo del lavoro del carico manuale e dei cicli più lunghi eclissa rapidamente l'investimento di utensili LSR Viceversa, specificare l'iniezione LSR per 500 unità all'anno significa che lo stampo $15.000$100,00 si ammortizza a $30$20 per parte prima dei costi dei materiali, il che raramente ha senso finanziario.

Il TPE offre il vantaggio della riciclabilità e funziona con apparecchiature di iniezione termoplastiche standard, ma il suo limite di temperatura superiore di ~120 °C e la biocompatibilità incoerente lo escludono dalle applicazioni mediche, a contatto con gli alimenti e automobilistiche sotto il cofano in cui LSR eccelle.

Per gli ingegneri che necessitano di un'analisi affiancata su tutti i processi della gomma, inclusa la necessità di un'analisi affiancata stampaggio ad iniezione gomma, stampaggio a trasferimento e compressione (trasferimento) matrice di confronto del processo di stampaggio fornisce un quadro decisionale organizzato per volume, tolleranza e requisiti materiali.

Regole DFM per LSR Stampaggio 1 Progettazione Decisioni Che Tagliano I Costi di Attrezzatura

Quale spessore della parete dovrei progettare per le parti LSR?

Lo spessore standard della parete LSR varia da 0,3 mm a 10 mm, con la maggior parte delle parti di produzione che cadono tra 1,0 mm e 3,0 mm Le pareti sottili fino a 0,127 mm (0,005 pollici) sono ottenibili con utensili specializzati e produttori di stampi esperti, anche se questo spinge le tolleranze abbastanza strette che non tutti i fornitori possono tenerle in modo affidabile Le pareti più spesse aumentano il tempo di indurimento proporzionalmente Il doppio del tempo di ciclo può più del tempo di ciclo perché il calore deve condurre al centro della parte per la vulcanizzazione completa Dove possibile, le sezioni spesse del nucleo mantengono uno spessore di parete uniforme per garantire una polimerizzazione uniforme e ridurre al minimo le sollecitazioni interne.

La regola 80/20 dell'utensileria LSR: circa 80 % di costo per parte sono bloccati nella fase di progettazione dello stampo La posizione del cancello, il design del canale, il conteggio delle cavità e la geometria della linea di separazione determinano il tempo di ciclo, la velocità di scarto e le operazioni secondarie per tutta la durata dell'utensile Investire in una revisione approfondita del DFM prima di tagliare l'acciaio si ripaga da solo entro il primo ciclo di produzione.

Lista di controllo LSR DFM

Per parti che richiedono incollaggio gomma-metallo, l'inserto metallico deve essere adescato (tipicamente con un promotore di adesione a base di silano) e preriscaldato alla temperatura dello stampo prima dell'iniezione LSR. I gradi autoadesivi LSR possono eliminare la fase di primer per determinate combinazioni di substrati.

LSR Selezione materiale (DUrometro), grado e certificazioni di settore LSR

La selezione dei materiali per LSR inizia con tre domande: Quali certificazioni richiede l'applicazione per l'uso finale? quale durometro (durezza) fornisce la forza di tenuta o la flessibilità necessarie? e la parte comporta il sovrastampaggio su un altro materiale? le risposte restringono il campo da centinaia di gradi commerciali LSR a una rosa di candidati gestibile.

Matrice di selezione del settore

I gradi autoadesivi LSR sono uno sviluppo notevole per due colpi e sovrastampaggio Questi gradi contengono promotori di adesione incorporati che si legano chimicamente a specifici substrati termoplastici durante il ciclo di stampaggio Eliminando la necessità di primer esterni, trattamento al plasma o caratteristiche meccaniche di interblocco Ciò riduce il tempo di ciclo e rimuove un potenziale punto di rottura dal processo di incollaggio I principali fornitori LSR tra cui Wacker (serie ELASTOSIL LR 3078) e Momentive (serie Silopren LSR 47xx AD) offrono formulazioni autoadesive.

Per una ripartizione più profonda delle scale di durezza e del modo in cui influenzano le prestazioni della tenuta, il guida del durometro del materiale della gomma copre la metodologia di test Shore A, gli intervalli di durometri specifici dell'applicazione e la relazione tra durezza e set di compressione.

LSR Costo di attrezzaggio, tempi di ciclo ed economia del volume

I costi esatti dell'utensile variano in modo significativo in base al numero di cavità, alla geometria delle parti, ai requisiti di finitura superficiale e al grado dell'acciaio. Un prototipo di stampo a cavità singola in acciaio pre-indurito P20 si trova nella fascia bassa; uno strumento di produzione a 16 cavità in acciaio temprato H13 con guida a freddo con valvola e stampaggio automatizzato spinge ben oltre Engelhardt100.000. Gli intervalli sopra rappresentano i parametri di riferimento del settore compilati da più preventivi di fabbricazione, richieste di preventivi di utensili da parte di tre produttori di stampi meno qualificati prima del budget.

Gli ingegneri spesso sottovalutano i rifiuti-corridore di corsa-volume corre senza valvola-g corridore freddo, 150 freddo 25 Engelhardt di costoso LSR materiale finisce come rottame A $30 $8 per chilogrammo per medico-grado LSR, che i rifiuti si somma rapidamente I corridori freddi dipendenti da valvola costano più in anticipo ma ripagano entro pochi mesi su qualsiasi programma di produzione superiore a 5.000 unità annuali.

Utilizzare il stima dei costi degli utensili per stampaggio a iniezione generare intervalli di costo preliminari in base al conteggio delle cavità, alle dimensioni delle parti e al volume annuale prima di richiedere preventivi formali.

Quando Meitu EngelhardtT è la scelta sbagliata 5 Limitazioni più oneste e idee sbagliate comuni

LSR non è una soluzione universale per ogni applicazione elastomerica Capire dove non è all'altezza impedisce costosi pivot a metà progetto.

Ideazione sbagliata:“LSR può sostituire tutta la gomma.” Questa affermazione circola nei forum di produzione ed è fuorviante parti di grande forma, dock bump kunt industriali guarnizioni, dock bump o vibrazione per stampaggio a compressione semplice HCR rimane più economico Il montaggio è più semplice, i costi dei materiali sono inferiori e il tempo di ciclo più lungo è compensato da enormi dimensioni di parte che richiederebbero proibitive grandi (e costose) macchine a iniezione LSR.15T excel di 1TP in piccole, complesse, ad alto volume, parti di precisione non in ogni applicazione di gomma.

Ideazione sbagliata:“LSR si lega a tutto.” Senza preparazione della superficie, LSR aderisce male alla maggior parte dei substrati Il legame di successo richiede uno dei tre approcci: gradi autoadesivi LSR (limitati a substrati specifici), caratteristiche meccaniche di incastro progettate nello stampo o trattamento superficiale (attivazione del plasma, trattamento corona o applicazione di primer chimici) Supponendo che LSR si legherà senza progettare l'interfaccia è una causa comune di guasti di delaminazione del campo.

Ideazione sbagliata: “LSR è sempre l'opzione più economica per le parti in silicone.” Per volumi annuali annuali di unità 1,000, la fusione con silicone RTV in due parti o la stampa 3D con materiali simili al silicone spesso offre un costo totale inferiore prezzo per parte superiore (meno di 1,000 unità) perché non vi è alcun investimento di stampo $15,000+.

Domande frequenti sullo stampaggio LSR