Diretrizes de projeto LSR: Espessura da parede, tolerâncias e DFM

O que os engenheiros de projeto precisam antes de bloquear a geometria 1 para saber os dados de tolerância da primeira parte e uma célula Classe 7TP15 T produzindo mais de 1.000 toneladas por ano.

Estas diretrizes de projeto 1TP15 T respondem às perguntas que importam antes de uma única cavidade do molde ser cortada: quão fina uma parede pode ser sem porosidade, quanto encolhimento esperar depois que a peça sai da prensa, quando o rascunho não é negociável e quando pode ser ignorado, e onde o flash aparecerá se a linha de separação cair no lugar errado A borracha de silicone líquida não se comporta nada como os termoplásticos que a maioria dos designers de produtos aprende primeiro, e carregar instintos termoplásticos em um programa 1TP15 T é o erro mais caro que vemos no estágio do protótipo.

À primeira vista: especificações de design LSR

Antes de trabalhar nas seções individuais, este cartão de Especificações Rápidas agrupa os oito números mais frequentemente solicitados por designers mecânicos e de produtos que iniciam um programa 1TP15 T. Use-os para referência rápida; o raciocínio completo vive nas seções H2 abaixo.

Seleção de materiais: durômetro, notas e aditivos

As decisões de materiais vêm antes das decisões de geometria em um programa 1TP15 T funcional O durômetro aciona a viabilidade da parede, o dimensionamento da porta e o comportamento de desmoldagem escolhem primeiro o valor Shore errado e você redesenha a peça mais tarde.

1TP15 T é um termofixo de duas partes curado por adição (catalisado por platina), injetado frio em um molde aquecido onde ele faz reticulações irreversivelmente O durômetro comercial padrão cobre 30, 40, 50, 60 e 70 Shore A. Engelhardt's serviços personalizados de moldagem por injeção LSR mantenha uma faixa mais ampla de 80 graus Shore A em mais de 1.000 toneladas de produção anual, com o durômetro inferior reservado para vedações macias e o limite superior para juntas industriais.

Para aplicações médicas, a seleção Shore é apenas o começo As notas de material se ramificam em quatro categorias de trabalho, cada uma vinculada a um caminho de qualificação diferente:

• Padrão LSR (padrão) (agas de cozinha, selos, produtos de consumo e de cozinha Não é necessária documentação de biocompatibilidade.
• Grau médico LSR 1TP Avaliação da biocompatibilidade FDA de acordo com a ISO 10993 e muitas vezes USP Classe VI. Geralmente também produzido sob ISO 13485.
• Óptico-grau LSR para lentes, tubos de luz, carcaças translúcidas; limpeza controlada durante.
• Fluorosilicone (fluorosilicone) (fluorosilicone) (combustível e resistência ao óleo); menor alongamento, maior custo.

Dispositivos implantáveis adicionam uma dimensão regulatória A orientação 1TP10 T distingue a implantação de curto prazo (≤29 dias) da implantação de longo prazo (>29 dias ou permanente), e o perfil de teste aumenta de acordo Uma revisão de 2024 revisada por pares em avanços na caracterização de implantes de silicone documenta como as interações hospedeiro-tecido variam com a preparação da superfície, o durômetro e os enchimentos, um lembrete de que o “medical grade” é um ponto de partida e não uma garantia.

Espessura da parede, costelas e transições de seção

A espessura da parede impulsiona quase todos os custos a jusante: contagem de cavidades, tempo de ciclo, equilíbrio de fluxo e taxa de rejeição da porosidade O piso da indústria publicado fica em 0,010 pol. (0,254 mm), mas tratar esse número como um mínimo casual é uma receita para a dor de moldagem experimental.

Quão finas podem ser as paredes LSR?

A injeção de 1TP15 T pode preencher paredes tão finas quanto 0,010 pol. (0,254 mm), e programas especializados chegam abaixo disso. Manual de processamento ELASTOSIL LR da Wacker descreve o sistema de cura catalisada por platina que torna prático o fluxo de seção fina, com queda de viscosidade sob cisalhamento no corredor e na comporta A profundidade prática do piso depende de três coisas: o tamanho da região fina, a localização das seções mais espessas adjacentes e quão agressivamente a cavidade é ventilada.

“Nossa prensa de 150 toneladas 1TP15 T preenche rotineiramente paredes de 0,020 polegadas em ferramentas de 64 cavidades Abaixo de 0,015 polegada, realizamos um teste de equilíbrio de fluxo no molde protótipo antes de nos comprometermos com o layout de produção Esse teste cerca de uma semana de tempo de prensagem custa trivialmente comparado com uma ferramenta de 64 cavidades que não preencherá uniformemente”.”

Os profissionais da indústria relatam que as peças 1TP15 T de parede fina são normalmente moldadas em 300. Economia da cavidade 5 exige ferramentas de cavidade em vez de layouts experimentais menores, porque a produção é de alta cavitação uma vez comprovada a geometria.

As regras de costela vêm em seguida, e eles surpreendem os designers cruzando sobre o termoplástico Na injeção termoplástica comumente executar costelas 5 controle01TP20 T da parede adjacente para afundar Em 1TP15 T, a faixa de trabalho é 0.5.0 × a parede adjoin mais ampla, porque 1TP15 T 5 cura-driven perfil de encolhimento difere e porque as nervuras de grandes dimensões endurecem a peça de maneiras que mudam a força de desmoldagem Dentro filés deve aproximar a espessura da parede; mais nítido ou mais redondo do que o risco de porosidade na transição.

As transições de seção importam tanto quanto a espessura da parede em si Ir diretamente de uma parede de 1,5 mm para uma saliência de 4 mm cria um desequilíbrio de cura: a região fina terminou de vulcanizar enquanto a zona espessa ainda está curando, e a parte sai com urdidura localizada ou porosidade superficial Passo a transição sobre pelo menos 3× o delta da parede, ou use um filé cônico em vez de uma mudança escalonada referência de tolerâncias de moldagem de borracha detalha como a geometria de transição alimenta diretamente a classe dimensional alcançável.

Tolerâncias, encolhimento e precisão dimensional

1TP11 As discussões obtêm m mecanismos distintos de expansão de temperatura de molde 5 T e encolhimento de resfriamento de resfriamento de muddled porque dois mecanismos distintos de tolerância de molde 5 T e a maioria das referências de design os movem em uma única taxa de encolhimento & x; desembaraçar o mecanismo é a diferença entre uma peça que sai da prensa em especificação e uma que deriva durante a primeira produção.

O que realmente acontece dimensionalmente é contra-intuitivo. 1TP15 T expande dentro do molde quente em vez de encolher encher cavidade métrica encher em um trabalho 1TP1 programa alvos 95 T. Volumetric cavidade em um trabalho 1TP1 programa 91T para que a expansão do material completa o enchimento, e manter a pressão existe para evitar que a borracha em expansão de ser empurrado para trás através do portão, não para compensar o encolhimento Medição deste comportamento de expansão é regida por ISO 17744 (volume específico de temperatura e pressão em função dos diagramas pvT).

O encolhimento acontece depois que a peça sai do molde À medida que a peça esfria até a temperatura ambiente, ela contrai aproximadamente 2,5 (1TP20 T e um ciclo pós-cura (geralmente necessário para graus médicos e de alta temperatura) adiciona outro 0,50,71TP20 T no topo. A Momentive Silopren LIM 6061 ficha técnica relata encolhimento linear de 0,02 em/em (2,71TP20 T) após uma vulcanização de 10 segundos a 200 °C sem pós-cura uniforme aterrissando dentro da mesma banda A encolhimento na direção do fluxo corre mais alto que perpendicular, e seções mais espessas encolhem menos que as finas, e é por isso que peças com espessura de parede mista precisam de escala de cavidade ajustada por região em vez de um único fator de encolhimento.

Se uma dimensão crítica de vedação pousar dentro de ±0,05 mm de uma linha de separação, solicite uma execução de protótipo antes que o aço da ferramenta de produção seja cortado O comportamento da linha de separação sob pressão altera o resultado dimensional de maneiras que a medição somente de cavidade não preverá.

Para programas que avaliam 1TP15 T contra elastômeros termoplásticos com base na tolerância, o Comparação LSR vs TPE caminha pelas compensações em grande escala.

Ângulo de rascunho: quando você precisar e quando puder pulá-lo

Rascunho é a regra 1TP15 T designers na maioria das vezes sobre-aplicar Carregando sobre o instinto termoplástico de “sempre adicionar 1° em todos os lugares” cria marcas de ferramentas cosméticas desnecessárias em superfícies rasas e complica a geometria da vedação onde o calado comprometeria a função de vedação.

Qual é o ângulo de projecto mínimo para LSR?

Um grau é o calado de trabalho para injeção de 1TP15 T. As faces verticais toleram 0,5° Condições de desligamento onde duas metades do molde selam uma contra a outra na superfície da peça geralmente precisam de 3° As superfícies texturizadas leves começam em 3°, e as texturas médias em 5° ou mais Geometrias rasas às vezes podem ser moldadas com calado zero porque o alto alongamento de 1TP15 T torna possível a liberação elástica em pequenos recursos.

Esses valores convergem em várias referências de design 1TP15 e se mantiveram estáveis por duas décadas Eles são padrões de trabalho em vez de saídas de primeiros princípios (supputs) sua geometria, durômetro, acabamento superficial acionam a escolha final Onde um recurso de vedação genuinamente não pode tolerar o calado (uma face de ranhura de anel de vedação, um aro de vedação plano), trate isso como uma exceção documentada e pague por isso em uma ação de ferramenta mais complexa ou em um ciclo um pouco mais longo.

Undercutes, linhas de separação e estratégia de portão

Essas três decisões compartilham uma raiz: onde o molde se divide. Faça a divisão correta e os cortes inferiores, o flash de separação e o vestígio do portão tornam-se gerenciáveis; entenda errado e cada problema a jusante será complexo.

Reduz são uma das vantagens estruturais de 1TP15 T. Porque curado 1TP15 T tem alongamento atingindo várias centenas por cento, cortes inferiores simples da ordem de 30% de parte profundidade normalmente liberar manualmente ou com ar leve auxiliar sem slides, elevadores, cames necessário Além disso, ações mecânicas se tornam necessárias, e aqueles adicionar aproximadamente 2540% para o custo da ferramenta, dependendo da contagem e complexidade Se um corte inferior é puramente uma conveniência de montagem, redesenhe-o para fora Se é funcionalmente necessário (uma retenção de pressão, um lábio de vedação cativo), avaliar o sistema custo (mão de mão de obra, esforço de validação, automação e manutenção de ferramentas (não apenas o delta de ferramentas de frente para cima).

Sobremoldadura LSR sobre um substrato termoplástico restringe ainda mais o design do corte porque o substrato não pode se deformar durante a liberação O plano reduz a profundidade em torno da tolerância do substrato rígido, não da elasticidade do LSR.

Linhas de separação simplicidade de recompensa. Três regras da experiência de produção:

1. Evite executar uma linha de separação através de superfícies críticas de vedação O flash da linha de separação, mesmo quando aparado, deixa uma testemunha que compromete a integridade da vedação.
2. Coloque a linha para que a peça permaneça previsivelmente em uma metade do molde durante a abertura.1TP15 T raramente tolera pinos ejetores (a almofada do pino se torna uma cicatriz cosmética permanente), portanto, a retenção da peça é um problema de layout, não um problema de ejeção.
3. Esconder a linha em geometria não cosmética, sempre que possível Uma linha em uma borda de flange é invisível; uma linha através de uma face Classe A é um chamado para a vida.

Portões para Meitu Engelhardt executar menor do que equivalentes Sub-gates de 0. 1.0 mm de diâmetro são comuns onde termoplástico usaria 0.5.0 mm de diâmetro, porque a viscosidade de 1TP15 T cai acentuadamente sob cisalhamento e uma porta menor dá melhores resultados cosméticos Fóruns de engenharia de borracha relatam consistentemente a prática do piso de produção de aberturas de ventilação em torno de 0,0002 polegadas de profundidade e portas em torno de 0,002 polegadas de valores que se mantiveram desde pelo menos 2002 e se alinham com o limite de flash discutido na próxima seção.

Flash, Comportamento de Cura e Planejamento de Ejeção

Flash e ejeção são tratados como problemas de produção, mas a maioria desses problemas são projetados meses antes, no estágio de estratégia de geometria e ferramentas. Resolvê-los é barato; resolvê-los na produção é caro.

Quando ocorre o flash na moldagem LSR?

O flash aparece quando as lacunas do molde atingem aproximadamente 0,0002 polegadas (0,005 mm) ou maiores. A baixa viscosidade do 1TP15 T em temperaturas de injeção significa que ele flui para lacunas que um termoplástico não faria A estanqueidade das ferramentas, a geometria da linha de separação e a estratégia de ventilação são os três controles; todos os três precisam de atenção desde a primeira revisão do projeto em diante.

O tempo da janela de cura é igualmente estreito. LSR cura em moldes rodando 24400 °F (12 °F 20 °C), com a maioria dos programas de produção na faixa 320 °F (160232 °C) documentada em Referência de ferramentas LSR da Plastics Technology. Os barris e bicos da imprensa permanecem refrigerados a água para evitar a reticulação prematura do aquecimento por cisalhamento; apenas o molde fornece a energia de cura É por isso que o ferramental 1TP15 T é mecanicamente mais exigente do que o ferramental termoplástico: apertado, plano, bem ventilado e controlado termicamente com circuitos de água e óleo.

Ejeção raramente usa pinos ejetores tradicionais Pin pads telégrafo através de 1TP15 T curado como pequenas impressões circulares planas que sobrevivem a cada processo secundário As ferramentas de produção em vez dependem de retenção de peças (a peça permanece em uma metade por design), remoção manual, assistência de ar ou catadores robóticos Para programas escalando acima de ~ 250.000 peças por ano, planeje o caminho de pickoff de automação durante o projeto inicial uma peça que libera de forma limpa é mais fácil de validar e executar em throughput do que uma que luta contra o operador de prensa.

Fluxo de trabalho DFM: da ferramenta protótipo à ferramenta de produção

A maioria dos programas 1TP15 T que atingiram problemas na produção estavam faltando um fluxo de trabalho em vez de dados Um caminho de cinco etapas abaixo é aquele que consistentemente pega problemas enquanto eles ainda são baratos de corrigir.

1. Bloqueio material. Resolva o grau, o durômetro e os aditivos contra a temperatura de serviço, o método de esterilização e a duração do contato com o paciente Bloqueie antes que qualquer geometria seja finalizada.
2. Geometria congelar. Aplique as regras de parede, costela, rascunho, linha de separação e portão dos H2 s acima Execute o design através de uma lista de verificação interna antes de solicitar uma cotação.
3. Ferramenta protótipo (aço ferramenta suave). Corte um molde protótipo de 1 ou 2 cavidades Valide o fluxo, o perfil de cura, o comportamento da linha de separação e o resultado dimensional sob condições de processamento realistas Esta semana ou duas de tempo de prensa é o seguro mais barato disponível.
4. Corrida piloto. Produzir 10000 peças sob condições de quase-produção Medir a distribuição de tolerância, caracterizar flash, documentar quaisquer anomalias cosméticas Modificar a ferramenta protótipo conforme necessário.
5. Ferramenta de produção (aço inoxidável pré-endurecido 420). Corte o layout da cavidade de produção 8 a 64 cavidades tipicamente dependendo do volume A vida útil da ferramenta citada pela indústria para 420 SS em serviço 1TP15 T é da ordem de 1 milhão de ciclos, com vida real dependendo da complexidade da peça, disciplina de manutenção e quão agressivamente a ferramenta é executada.

Para a maioria dos programas esta sequência não negociável Um ramo protótipo “skip é permitido somente quando todas as condições são válidas: tolerância classe C (comercial), Shore A fica na faixa 3060 bem comprovada, e a linha de parte fora desse envelope, pular o protótipo de ferramentas significa cortar aço caro contra suposições não verificadas e o custo de retrabalho anão qualquer tempo de calendário que o atalho economizou Execute a geometria através de 1TP2 T's Estimador de custos LSR para um número de viabilidade antes de decidir.

Engelhardt fornece novos moldes LSR em 30T 5 dias a partir do início do jogo, com a extremidade mais longa reservada para ferramentas de alta contagem de cavidades que exigem construção de três placas ou hot-runner.

Uma porta de 3 perguntas senta-se antes de cortar qualquer aço de ferramenta de produção: as tolerâncias são comprovadas no protótipo, o flash foi caracterizado no tempo do ciclo de produção e o perfil de cura é estável em toda a cavitação planejada? um “no” para qualquer um dos três envia o programa de volta para a etapa 4, não para a frente para a etapa 5.

Perguntas frequentes