Entwerfen von Prototypen und Komponenten aus Silikon
Erfahren Sie, wie Sie LSR-Teile mit 6 einfachen Design-Überlegungen optimieren können
Zu unserem Spritzgussangebot gehören auch Teile aus Silikon (LSR). Zwar ist das Spritzgießen mit LSR dem herkömmlichen Spritzgießen in vielen Punkten ähnlich, doch müssen ein paar Unterschiede beachtet werden. Im Gegensatz zu thermoplastischem Kunststoff, der vor dem Einspritzen geschmolzen wird, ist LSR eine zweiteilige Duroplast-Verbindung, die abgekühlt wird, bevor sie in eine erhitzte Form eingespritzt und schließlich in ein fertiges Teil ausgehärtet wird. Da es sich bei LSR um ein duroplastisches Polymer handelt, ist sein erstarrter Zustand dauerhaft und es kann nicht wie ein thermoplastischer Kunststoff erneut geschmolzen werden.
LSR besitzt bestimmte inhärente Eigenschaften. Es ist ein robuster, elastischer Werkstoff mit ausgezeichneter Wärme- und Chemikalienbeständigkeit und hervorragendem elektrischem Widerstand. LSR-Teile behalten außerdem ihre physikalischen Eigenschaften bei extremen Temperaturen bei und halten Sterilisationsverfahren stand. LSR ist biokompatibel und eignet sich daher sehr gut für Produkte, die mit der Haut in Kontakt geraten. Dank dieser Vorzüge ist der Werkstoff gut geeignet für Anwendungen im Automobil-, Medizin- und Lebensmittelbereich, typischerweise in Form von Dichtungen, Ventilen und Kabeln.
Das Entwerfen von Teilen für LSR und Thermoplaste ist ähnlich, es sind jedoch ein paar LSR-spezifische Richtlinien zu beachten:
Maße
Wir fertigen LSR-Teile mit einer maximalen Größe von 304 mm x 203 mm x 100 mm, wobei die Tiefen ab einer Trennebene maximal 50 mm betragen dürfen. Tiefere Teile sind auf ein kleineres Konturmaß beschränkt. Die maximale Oberfläche beträgt 312 cm2, das maximale Teilevolumen 204 cm3.
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Zu den Werkstoffeigenschaften von LSR gehören Festigkeit, hohe Flexibilität sowie Wärme- und Chemikalienbeständigkeit. Gängige Anwendungen sind:
LSR hält Sterilisationsverfahren stand und ist biokompatibel. Es eignet sich für Produkte, die mit der Haut in Kontakt geraten und findet Anwendung in folgenden Branchen:
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Wand- und Rippenstärke
LSR füllt gewöhnlich dünn wandige Bereiche mit nur minimalen Problemen. Je nach Größe der Wand und Lage begrenzender dickerer Bereich, sind Wände von nur 0,25 mm Stärke über kleine Flächen oder 0,38 mm über größere Flächen, möglich. Die Rippenstärke sollte 0,5 bis 1,0 Mal die Stärke der angrenzenden Wände betragen. LSR toleriert uneinheitliche Wandstärken und Einfallstellen kommen fast nicht vor.
Schwindung und Gussgrate
Die Schwindung ist bei LSR recht groß aber gleichzeitig im ganzen Teil sehr einheitlich. Die zu erwartende Toleranz beträgt +/- 0,08 mm bei einer linearen Toleranz von +/- 0,025 mm/mm. LSR neigt außerdem dazu, während des Spritzgießens sehr leicht Gussgrate zu bilden (bei Lücken ab 0,005 mm). Protolabs hilft, diese durch zusätzliche Merkmale beim Formenentwurf, möglichst gering zu halten.
Trennlinien
Sie erhalten in kürzester Zeit saubere LSR-Teile, wenn Sie Trennlinien möglichst einfach halten und auf ein Minimum reduzieren.
Hinterschneidungen
LSR kann zum Spritzgießen von Teilen mit Hinterschneidungen verwendet werden, die von einer Bedienperson an der Presse manuell entfernt werden. Mechanische Bearbeitungsschritte zum Freilegen von Hinterschneidungen werden bei Protolabs gezielt angeboten. LSR neigt stark zum Reißen an scharfen Kanten. Bei Merkmalen im Inneren ist es sehr wichtig, nach Möglichkeit Kehlen oder Rundungen hinzuzufügen, um ein Reißen an den scharfen Kanten zu vermeiden, wie sie bei manuell entfernten Hinterschneidungen oft entstehen.
2K-Spritzguss und Umspritzen von Einlegeteilen
LSR-Werkstoffe können auch für 2K-Spritzguss und zum Umspritzen von Einlegeteilen verwendet werden. Tatsächlich werden LSR-Werkstoffe häufig zum 2K-Spritzgießen eingesetzt. Dabei werden einem vorhandenen Formteil zusätzliche Kunststoffschichten hinzugefügt, um eine Kombination von Eigenschaften zu erzielen, die mit einem einzigen Werkstoff nicht möglich wäre. Eine der häufigsten Anwendungen ist das Aufbringen einer weichen Schicht aus einem gummiähnlichen Material, zum Beispiel einem thermoplastischen Elastomer, auf einen harten Träger, um Komfort und Griffigkeit zu verbessern. Eine andere, „kosmetische“ Anwendung wäre das Umspritzen eines Teils mit einem Werkstoff in einer anderen Farbe oder mit anderem Oberflächenfinish aus ästhetischen Gründen. Das Verfahren wird beispielsweise für medizinische Geräte, Handwerkzeuge, Zahnbürsten und Knöpfe für Backöfen verwendet. Für das 2K-Spritzgießen solcher Teile werden meist TPE- oder TPU-Werkstoffe und nicht Silikon verarbeitet.
Das Umspritzen von Einlegeteilen kommt zum Einsatz, um Teilen zusätzliche Festigkeit und Haltbarkeit zu verleihen. Oft werden bestimmte Drehpunkte bei einem LSR-Teil mit Metall - Beispiele sind Lagerzapfen aus Messing oder Gewindeeinsätze aus Edelstahl - oder einem Kunststoff für hohe Temperaturen verstärkt. Aufgrund der hohen Aushärtetemperatur von LSR werden Kunststoffe wie Valox, PEI (Ultem) oder PEEK empfohlen.
Gewöhnlich ist eine mechanische Verbindung erforderlich, wenn Teile mit LSR umspritzt werden, da sich LSR im Allgemeinen nicht chemisch an andere Materialien bindet. Außerdem ist die Verwendung eines Primers zur Herstellung einer chemischen Haftung bei Protolabs nicht zulässig.
Weitere Informationen zur mechanischen und chemischen Verbindung finden Sie in der Tabelle auf der Seite Designempfehlungen für 2K-Spritzguss und Umspritzen von Einlegeteilen.
Ausstoß der Teile
Auswerferstifte werden beim LSR-Spritzgießen aufgrund der Neigung des Werkstoffs zur Gratbildung normalerweise nicht verwendet. Daher sollten die Teile so konzipiert werden, dass sie auf einer Hälfte der Form festgehalten werden können, wenn diese am Ende des Spritzgießzyklus geöffnet wird. Das Teil wird anschließend manuell, häufig mithilfe von Luft entformt.
LSR wird in der Branche schon lange eingesetzt, doch wir bieten LSR-Teile in Mengen von 25 bis über 5.000, bei einer Bearbeitungszeit von 3 Wochen oder weniger, an. Wenn Sie mehr über unsere LSR-Verarbeitungsmöglichkeiten erfahren möchten - darunter weitere Designrichtlinien zu Formschrägen, Oberflächenbehandlungen u.a. - sehen Sie sich bitte unsere LSR-Seite an. Wenn Sie ein fertiges 3D-CAD-Modell verliegen haben, laden Sie es jetzt hoch und Sie erhalten innerhalb weniger Stunden ein interaktives Angebot mit Designanalyse und Preisangaben.