Processo di stampaggio della gomma: compressione vs trasferimento vs iniezione

Il primo tra i “true costs” in un programma personalizzato in gomma è una delle scelte più spesso sbagliate: la decisione di quale Puvopuz e Lepuh scegliere Tutti e tre utilizzano la stessa vulcanizzazione Chimica, ma la differenza nel costo degli utensili è un ordine di grandezza, mentre il volume ottenibile è più Scegli sbagliato e pagherai troppo per gli strumenti su una corsa di ².000 pc o uccidi una corsa di 200.000 pc con una pressione lenta Questo documento suddivide tutte e tre le opzioni e ti guiderà sulla giusta decisione del processo prima di inviare mai il disegno.

Cos'è il processo di stampaggio della gomma? Tre metodi in breve

Lo stampaggio della gomma preme l'elastomero grezzo e non vulcanizzato sotto calore e pressione in una cavità di acciaio dove polimerizza nella parte finita. Guarnizioni, guarnizioni, O-ring, anelli di tenuta, boccole, boccole e paraurti che trovi in ogni macchina su questo pianeta sono modifiche di quell'unico processo, ciò che è distinto in ogni processo è il metodo utilizzato per inserire la gomma nella cavità, quanta pressione richiede e quanta automazione richiede.

Nello stampaggio a compressione, un pezzo misurato di gomma (preforma) viene lasciato cadere in uno stampo aperto chiuso e schiacciato per formarsi. Nello stampaggio a trasferimento, la gomma viene inserita in una pentola di carico che la estrude nello stampo chiuso attraverso uno stampo a sprue (sprue). Nello stampaggio a iniezione, la gomma viene plastificata in un cilindro riscaldato e iniettata nello stampo ad alta pressione molto simile all'iniezione di plastica. Più basso è l'elenco più alto è l'utensile e più veloce è il tempo di ciclo e migliore tolleranza che può essere raggiunta.

Poiché la chimica dietro ogni processo di cura è esattamente la stessa, la domanda è quasi mai “questo processo può produrre la mia parte?,” come generalmente qualsiasi processo può produrre la tua parte Invece, la vera domanda è quale processo lo fa più conveniente dato il tuo volume, geometria e tolleranza Quell'argomento di economia è una linea di fondo in questa guida È qui che quasi tutte le decisioni di progettazione e acquisto di prodotti in gomma stampata andranno perse o vinte Per il lato della parte finita di questo argomento, vedere la nostra panoramica di prodotti in gomma stampati personalizzati.

Stampaggio a compressione: costo di attrezzaggio più basso, utensili più semplici

lo stampaggio a compressione ha un ingombro ampio e modesto come processo di compressione meno costoso, più economico e versatile, e di solito è il processo che dovresti considerare se hai volumi da bassi a medi da realizzare Questo metodo prevede il caricamento di una preforma premisurata nella cavità inferiore di una pressa con uno stampo riscaldato Quando lo stampo viene bloccato, il calore e la pressione distribuiranno il materiale nella cavità e lo lasceranno polimerizzare È abbastanza semplice poiché lo stampo non ha mai bisogno di resistere alla pressione supporta solo il carico sopra e prima dei clampi

È quella mancanza di complessità perché ottiene il cenno per i dollari a basso volume, Mentre gli stampi di compressione possono essere attrezzati per qualcosa nella gamma $2.000 a $15.000 (alluminio, a volte per prototipi), lo strumento è nello spazio da $15.000 a $80.000 per uno strumento di iniezione di produzione Mentre i processi del tempo di ciclo sono lenti (da 3 a 15 minuti è comune), la parte ha tempo per polimerizzare nello stampo prima dell'espulsione e la capacità dimensionale è generalmente ISO 3302-1 classe M2 a M3.

I componenti di grandi dimensioni possono essere facilmente stampati a compressione su grandi piastre; stampiamo regolarmente per compressione guarnizioni a flangia grande di diametro superiore a 700 mm.

Un commentatore di un forum di produzione ha catturato il valore in modo abbastanza conciso: gli stampi a compressione sono abbastanza economici da essere una valida alternativa al taglio di uno strumento di produzione completa, anche per piccoli lotti.

I suoi difetti sono la complessità e la velocità La gomma viscosa non si riverserà in modo pulito in minuscole caratteristiche dettagliate e, ancora una volta, il tempo di carico e scarico manuale può essere proibitivo quando si parla di centinaia di migliaia di parti identiche Ma, per piccole tirature, un paraurti industriale a basso volume o una grande e semplice guarnizione, la compressione probabilmente vince a mani basse. Engelhardt fa funzionare il materiale in vulcanizzatori sottovuoto da 100 a 250 tonnellate, che in realtà aspirano l'aria da uno stampo prima che finiscano il ciclo di polimerizzazione per evitare trappole “ir” in parti spesse.

Trasferimento di stampaggio: Il ponte per gli inserti incollati

Tra Compressione e Iniezione, si trova Stampaggio a trasferimento Dove come la materia prima di Gomma viene riscaldata in un vaso di trasferimento come la pressa si chiude, il materiale di gomma viene iniettato attraverso un canale di colata in una cavità chiusa, dove si cura Poiché la cavità è chiusa prima che la gomma entra, stampaggio a trasferimento mantiene tolleranze più strette rispetto alla compressione, insieme a parti più pulite da flash ridotto, risultati ripetibili possono essere attesi.

La sua vera ragione di esistere, però, è l'incollaggio gomma-metallo Quando una parte ha bisogno di un inserto in ottone, un manicotto in acciaio o un perno filettato stampato permanentemente nella gomma, lo stampaggio a trasferimento brilla, perché lo stampo chiuso posiziona insieme l'inserto metallico e la preforma, quindi l'elastomero scorre attorno a un substrato che è già posizionato con precisione L'adesione viene convalidata mediante test di taglio a sovrapposizione per ASTMD429, il metodo standard per i legami gomma-metallo L'attrezzatura funziona all'incirca da $8.000 a $30.000, i tempi di ciclo si attestano da 2 a 6 minuti e il punto debole va da 5.000 a 100.000 parti all'anno.

Quanto è normale?: supporto anti vibrazioni con anima in acciaio, incollato L'inserto non sarà mantenuto solo dalla compressione e 20.000 pezzi all'anno giustificano solo l'assenza di uno strumento di iniezione completo. È la ‘soluzione predefinita’ da colmare tramite trasferimento per anelli di tenuta, boccole e supporti motore con numeri moderati.

Stampaggio ad iniezione di gomma: alto volume, tolleranza stretta

Lo stampaggio a iniezione di gomma è l'opzione più automatizzata e più precisa La striscia solida di gomma grezza o, con prevalenza crescente, gomma siliconica liquida (LSR), convogliata da un sistema in due parti, viene ammorbidita all'interno di un cilindro caldo, quindi iniettata ad alta pressione in uno stampo di acciaio chiuso e multicavità Con tempi di ciclo da 1 a 4 minuti, pochissimo flash e tra le migliori tolleranze, intorno alla classe ISO 3302-1 da M1 a M2, è difficile da battere.

Quanto è stretto? quando si parla di moderni utensili per lo stampaggio, gli ingegneri menzionano che negli utensili a iniezione, 0,0002 pollici (circa 5 micron) possono spesso essere tenuti su dimensioni critiche di parti pronte per la produzione La gomma raramente ha bisogno di quella tolleranza: le proprietà elastiche di solito compensano deviazioni così sottili Ma il punto rimane: quando è necessario che ogni guarnizione, anello di tenuta del connettore o qualsiasi altro componente cada in modo pulito e coerente su una catena di montaggio automatizzata, l'iniezione fa il lavoro.

Ciò che complica l'iniezione è l'attrezzatura Uno stampo ad iniezione multi-cavità in acciaio temprato esegue da $15.000 a $80.000 e deve sopravvivere a pressioni di cavità che potrebbero rompere uno strumento di compressione. Quell'investimento ripaga solo con un volume elevato, solitamente 50,00 parti all'anno e fino. Engelhardt iniezione di gomma su presse fino a 300 tonnellate, sufficienti per riempire il conteggio delle cavità superiori a 32 su anelli di tenuta per autoveicoli a parete sottile in meno di due minuti per colpo. Per il silicone ad alto volume, la stessa logica sta guidando il passaggio all'iniezione LSR coperto nelle prospettive seguenti.

Compressione vs trasferimento vs iniezione: confronto fianco a fianco

Per facilità di riferimento, le cifre sull'obiettivo di tolleranza, sul costo unitario e sul ciclo parziale sono riunite di seguito Sono rappresentate anche le quattro variabili chiave che influenzano la scelta: volume, attrezzatura, dimensione del pezzo e tolleranza.

La regola dei 25.000 pezzi: perché più veloce non è più economico

Forse l'errore più grande che le persone commettono nella selezione di un processo di stampaggio è confrontare mele e arance, vale a dire tempi di ciclo, e non tenere conto del costo ammortizzato degli utensili. Il ciclo per unità dello stampaggio a iniezione è più veloce della compressione, ma è solo metà della storia. Il costo di uno stampo a iniezione può essere cinque volte quello di uno strumento di compressione, ma a bassi volumi, tale differenza supera di gran lunga il vantaggio in termini di velocità del tempo di ciclo dello stampaggio a iniezione Dividi il costo dell'utensile per il volume annuale previsto e i due metodi si intersecano a circa 25.000 parti all'anno (la regola di “ 25.000 pezzi), a quel punto lo stampaggio a iniezione diventa più economico, come mostrato nel grafico sopra.

“Il singolo errore più grande che le persone commettono quando selezionano un processo è semplicemente confrontare i tempi di ciclo-il confronto dei tempi di ciclo. È necessario confrontarli con un volume comune, compreso l'ammortamento dell'utensile. Poiché gli stampi a compressione sono molto meno costosi, quando si calcola il costo dell'utensile per pezzo a volumi inferiori a 25.000 pezzi all'anno, la compressione è il processo più economico.”

Come scegliere: un quadro decisionale rapido

Utilizzare queste tre variabili-volume annuale, geometria e tolleranza target-per orientarsi verso il giusto processo di selezione:

Un suggerimento utile: quando si confrontano i tipi di stampo, un malinteso che vale la pena uscire subito è che lo stampaggio a iniezione è automaticamente superiore. In effetti, è spesso superiore quando si eseguono volumi elevati, tolleranze rigorose e un drenaggio dei costi a volumi inferiori. È un errore costoso presumere che “più avanzata” equivalga a “migliore” quando si esegue un programma di, diciamo, 3.000 parti, e potresti facilmente finire per pagare uno stampo per utensili di cui non recupererai mai il costo per tutta la durata del progetto.

Prendiamo ad esempio questo esempio di vita reale: uno dei nostri clienti produttori di pompe richiedeva 4.000 diaframmi EPDM all'anno, che presumevamo fosse meglio modellato tramite iniezione poiché era un componente con un labbro di tenuta stretto La stima iniziale dello strumento di iniezione arrivava vicino a $35.000 Un successivo passaggio agli utensili a compressione, che costavano circa $9.000, portava con sé un tempo di ciclo che aggiungeva solo diversi centesimi per parte per quei 4.000 pezzi, una differenza di costo che compensava facilmente più dell'investimento dell'utensile dopo il primo anno. Mantenere il dettaglio del labbro di tenuta nella produzione di 4.000 parti è stato ottenuto con una cavità di compressione tagliata con precisione con un leggero rivestimento secondario. In questo caso, non è stato un progetto, ma un processo, a guidare veramente il processo decisionale.

Abbinamento dell'elastomero al processo

Proprio come esistono due tipi di stampaggio, esistono anche due tipi principali di gomma utilizzati negli stampi: famiglia di processo (sei classi principali di gomma utilizzate) e famiglia di materiali.

Entrambi i fattori influenzano considerevolmente i costi, ma il materiale elastomerico sbagliato è probabilmente una responsabilità molto maggiore; una guarnizione in nitrile inadatta alla resistenza agli agenti atmosferici potrebbe ozono in pochi mesi mentre una guarnizione della linea del carburante (realizzata con silicone) si espanderebbe troppo grande per adattarsi all'interno del suo stampo. Circa il 95% della domanda industriale di gomma stampata rientra in una delle sei scelte della famiglia dei materiali in gomma, che si traducono direttamente in una corrispondente ASTM D2000 callout. questo “ASTM D2000” è un identificatore di materiale standard che è condiviso sia dall'acquirente che dallo stampo in modo che non ci possa essere ambiguità quando si ottiene un prezzo.

La scelta del composto riflette inevitabilmente la selezione del processo di produzione Composti ingombranti, di volume più elevato e più viscosi come la preforma in silicone, il durometro Viton e vari Viton ad alto volume potrebbero avere migliori caratteristiche di fluidità se si considera lo stampaggio a iniezione, ma spesso possono essere meglio stampati in uno stampo a compressione Le parti LSR a parete sottile ad alto volume sono progettate per essere stampate a iniezione Se non si è certi di quale delle sei famiglie di gomma richiede la vostra applicazione, è possibile restringere il campo in meno di un minuto con il nostro selettore elastomerico per parti in gomma stampata; se stai cercando ulteriori informazioni sulle guarnizioni e altri prodotti in gomma, consulta il nostro guida alla selezione delle guarnizioni e delle guarnizioni in gomma per applicazioni di tenuta.

Costo degli utensili, MOQ e tempi di consegna: cosa preventivare

Può sembrare che sia troppo presto, ma prima di inviare una stima, è vantaggioso avere un'idea generale di cosa ci si dovrebbe aspettare da un preventivo sulle dimensioni che invierete Di seguito è riportato uno schema generale per le fasce di prezzo tipiche all'interno di programmi di gomma personalizzati che sono spesso soggetti a modifiche in base al numero di cavità, alla geometria della parte, al luogo di origine dell'acciaio e al livello delle certificazioni richieste.

Il prezzo unitario sulla parte finita è guidato da sei variabili: quantità di materiale di riempimento, tipo di processo, durata del volume, materiale (la merce EPDM alla specialità FKM costa un intervallo da 1,2:1 a 4:1), certificazione richiesta (s) (REACH, IATF, FDA 10-30 per cento), e il processo di incollaggio di qualsiasi gomma inserita a componenti metallici Per una stima accurata, l'assoluta singola migliore raccomandazione che abbiamo per voi quando si richiede un preventivo è di presentare il disegno della parte con la designazione ASTM D2000 richiesta, piuttosto che una semplice affermazione come, “Noi richiedono gomma resistente all'olio.” Un pacco di disegno completo consente a uno stampo di fornire una stima sulla vostra parte esatta, al contrario di una stima generica su una categoria generica-molto simile al motivo per cui è necessario ordinare dimensioni e materiali specifici al momento dell'ordine finito o-ring in gomma della giusta dimensione e materiale.

Tolleranze e standard di qualità (ISO 3302-1, ASTM D2000)

La tolleranza alla gomma è la trappola in cui i disegni vanno più male, perché la gomma non è metallo. Qui seguono i limiti dimensionali ISO 3302-1:2014, che definisce quattro classi di ‘tolleranza’ in gomma solida stampata da M1 (la più fine precisa) a M4 (la più grossolana) (la più grossolana) (la più grossolana) (Qui c'è la forma del mondo). La tolleranza non è un singolo numero. È una funzione di classe e di dimensione nominale.

Dove va la gomma stampata: applicazioni per settore

Quelle stesse tre scelte di processo alimentano settori radicalmente diversi, ognuno con il proprio composto e lessico di certificazione Sapere dove si adatta la tua parte aiuta a verificare sia il processo che l'elastomero.

• Automotive 100000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000.
• Negli impianti idraulici e sanitari, EPDM totemize per l'interazione delle superfici di acqua potabile e cloramina. diaframma a rubinetto, guarnizioni P-trap e guarnizioni per bagno, con silicone FDA dove obbligatorio.
• Apparecchi elettrici (elevatori), guarnizioni in filo metallico, passanti per pannelli in neoprene e silicone, spesso con metallo incollato ASTM D429.
• Apparecchi in silicone polimerizzato al platino per alimenti e bevande, conformi a FDA 21 CFR 177.2600, comunemente eseguiti in celle isolate in camera bianca.
• Punte industriali come ammortizzatori di banchine e attrezzature e battiscopa del trasportatore attraversano la Shore A 40-80, solitamente meno di 10.000 pezzi all'anno, la pressurizzazione Shore A.

Sono le parti in gomma stampata che la maggior parte degli acquirenti acquista effettivamente: guarnizioni, guarnizioni, O-ring, anelli di tenuta, boccole, supporti, paraurti e diaframmi La forma della parte finita rivela il volume; il volume rivela il processo Il relativo guida ingegneristica per l'estrusione della gomma spiega l'alternativa a profilo continuo allo stampaggio per guarnizioni e altre forme estruse.

Prospettive del settore: cosa sta cambiando nello stampaggio della gomma

Lo stampaggio della gomma sembra un'industria matura, e sul lato della compressione e del trasferimento lo è per lo più La crescita reale si trova in un unico posto: gomma siliconica liquida Global LSR è stato valutato vicino a $2,81 miliardi nel 2023 e si prevede che raggiungerà circa $4,97 miliardi entro il 2030, un tasso di crescita annuo composto di circa 8,5%, secondo Ricerca Grand View. Quel denaro sta affluendo nelle celle di iniezione automatizzate LSR destinate a dispositivi medici, sigillatura automobilistica ed elettronica.

Quindi cosa significa tutto questo per un OEM che desidera programmare i programmi 2026 e 2027? Uno in un programma ad alto volume in silicone più stampatori che puoi chiedere per produrlo utilizzando uno stampo a iniezione completamente automatizzato, basato su Meitu Engelhardt5 con un migliore controllo e ripetibilità del silicone stampato che tutti pensavamo così tanto di 10 o così anni fa. E due “vedete anche questa tendenza in ”consolidation-OEM che desiderano sempre più raggruppare gomma, plastica, hardware e assemblaggio in un unico stampo IATF 16949: che i costi generali e i costi associati ai difetti Ppm sono semplicemente troppo alti quando il lavoro viene esternalizzato a così tanti piccoli stampatori: questo, di per sé, richiede di considerare che se si specifica una parte nell'attrezzatura, è fattibile che più parti potrebbero essere raggruppate insieme a una molder prima di iniziare a costruire ferro poiché sarebbe molto più conveniente da fare rispetto a quando gli strumenti sono stati costruiti.

Domande Frequenti