Progettare prototipi e componenti in silicone liquido
Come ottimizzare i pezzi in LSR tenendo in considerazione 6 semplici aspetti del design
Il nostro elenco di materiali per lo stampaggio a iniezione include la gomma siliconica liquida. Lo stampaggio del silicone presenta molti punti in comune con lo stampaggio a iniezione tradizionale, ma anche alcune importanti differenze. Diversamente dalla resina termoplastica, che viene fusa prima dell'iniezione, il silicone liquido è un composto termoindurente bicomponente che viene prima raffreddato, poi iniettato in uno stampo riscaldato e infine polimerizzato sul pezzo finale. Il silicone liquido è un polimero termoindurente, pertanto il suo stato stampato è permanente: una volta indurito, non è più possibile fonderlo di nuovo come si fa con i materiali termoplastici.
Il silicone liquido è dotato di alcune caratteristiche proprie. È un materiale resistente ed elastico con una eccellente resistenza termica, chimica ed elettrica. I pezzi in LSR mantengono le loro proprietà fisiche anche a estreme temperature e resistono alla sterilizzazione. Il silicone liquido è biocompatibile e pertanto particolarmente indicato per i prodotti che entrano a contatto con la pelle. Queste caratteristiche ben si prestano ad applicazioni automobilistiche, mediche e alimentari, come tenute, guarnizioni, valvole e cavi.
La progettazione dei pezzi in LSR è analoga a quella dei pezzi in materiali termoplastici, ma nel caso dei primi occorre tenere conto di alcuni aspetti:
Dimensioni
Le dimensioni massime di un pezzo in LSR da noi ammesse sono di 304 mm x 203 mm x 100 mm con profondità non superiori a 50 mm da qualsiasi linea di giunzione. Notare che per pezzi con profondità maggiore si applica un profilo minore. L’area massima della superficie è di 312 cm² ed il volume massimo del pezzo di 204 cc.
| APPLICAZIONI COMUNI PER IL SILICONE LIQUIDO |
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Le proprietà del silicone liquido offrono resistenza, flessibilità maggiore e resistenza al calore e alle sostanze chimiche. Le applicazioni comuni includono:
Il silicone liquido è resistente alla sterilizzazione e biocompatibile, qualità che lo rende adatto alla realizzazione di prodotti che devono entrare a contatto con la pelle. I pezzi in LSR sono utilizzati nei seguenti settori:
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Spessore nervatura-parete
Il silicone liquido non mostra particolari problemi di riempimento in presenza di pareti sottili. È possibile realizzare pareti di spessore minimo di 0,25 mm su aree di piccole dimensioni ma fino a 0,38 mm su quelle più grandi, a seconda delle dimensioni della parete e della posizione delle sezioni più spesse adiacenti. Lo spessore delle nervature deve essere 0,5-1 volte quello delle pareti adiacenti. Il silicone liquido si adatta alle variazioni di spessore di parete e il rischio di depressione è praticamente inesistente.
Ritiro e bava
Il valore di ritiro dell’LSR è piuttosto elevato ma molto omogeneo in tutto in pezzo, con una tolleranza prevista di +/- 0,08 mm ed una tolleranza lineare di +/- 0,025 mm/mm. Il silicone liquido tende inoltre a sviluppare molto facilmente bave durante lo stampaggio (in fessure di 0,005 mm), che Protolabs può ridurre includendo elementi aggiuntivi nel design dello stampo.
Linee di giunzione
Semplificare e ridurre al minimo le linee di giunzione permette di ottenere pezzi in LSR più puliti e in tempi molto più brevi.
Sottosquadri
Il silicone liquido può essere stampato per realizzare pezzi con sottosquadri, che vengono poi rimossi manualmente da un operatore alla pressa. Protolabs esegue selettivamente operazioni meccaniche con utensili per eliminare i sottosquadri. Il silicone liquido tende a strapparsi facilmente negli spigoli vivi. Quando si realizzano le caratteristiche interne, è molto importante cercare di aggiungere fasce o raggi per evitare lo strappo negli spigoli vivi, quando si utilizza un sottosquadro che viene rimosso manualmente.
Sovrastampaggio e costampaggio
I materiali in LSR possono essere usati anche per il sovrastampaggio e il costampaggio. Infatti, vengono spesso utilizzati per il sovrastampaggio, che consente di stampare un pezzo in due fasi successive, utilizzando due materiali differenti per ottenere un componente dalle caratteristiche complessive che nessuno dei due materiali possiede se analizzati singolarmente. Una delle applicazioni più comuni consiste nell'aggiungere uno strato morbido, funzionale e delicato al tatto di un materiale simile alla gomma, solitamente un elastomero termoplastico, ad un substrato rigido. Un'altra comporta la modifica o il miglioramento dell'aspetto o dell'estetica di un pezzo sovrastampando su di esso materiale di un colore o di una finitura diversa. Per dare un’idea, il sovrastampaggio è presente su molti dispositivi medicali e utensili manuale, sugli spazzolini da denti e sui pomelli dei forni domestici. La maggior parte del sovrastampaggio realizzato su questi prodotti è eseguito con materiale TPE o TPU e non con il silicone.
Il costampaggio viene usato per conferire resistenza e durevolezza ai pezzi, solitamente rinforzando con metallo alcuni punti di un pezzo in LSR che fungono da cardine, per esempio un cuscinetto di banco in ottone, o un inserto filettato in acciaio inossidabile, o con un materiale plastico resistente alle alte temperature. Data l’elevata temperatura di polimerizzazione degli stampi in LSR, materiali in plastica adatti potrebbero essere Valox, PEI (Ulterm) o PEEK.
Quando si esegue il costampaggio dell’LSR su altri pezzi, devono essere solitamente presenti caratteristiche di legame meccanico, in quanto il silicone liquido in generale non si lega chimicamente. Inoltre, Protolabs non consente di utilizzare un primer per realizzare il legame chimico.
Per informazioni più dettagliate sui legami meccanici e chimici, consultare la tabella della pagina delle Linee guida sulla progettazione dello sovrastampaggio e del costampaggio.
Espulsione del pezzo
Nello stampaggio del silicone liquido, la tendenza alla bava del materiale esclude in genere l'utilizzo di perni dell'espulsore. Pertanto i pezzi devono essere progettati in modo che, al termine del ciclo di stampaggio, dopo l'apertura dello stampo restino in uno dei semistampi. Il pezzo verrà estratto dallo stampo manualmente, spesso con sistemi ad aria.
Il silicone liquido è utilizzato nel settore già da molto tempo e siamo ora in grado di realizzare pezzi in LSR in volumi da 25 a oltre 5.000 pezzi in tre settimane o meno. Per maggiori informazioni sulle nostre capacità di realizzazione di pezzi in LSR, e ulteriori linee guida per il design di angoli di spoglia, finiture e molto altro ancora, visitate la nostra pagina sul silicone liquido. Se avete già un file CAD pronto, caricatelo subito per ricevere in poche ore un preventivo interattivo con i prezzi e l'analisi del design.