Was ist Flüssigsilikon-Spritzguss?
Die Existenz von Flüssigsilikonkautschuk (LSR) wurde Ende der 1970er Jahre entdeckt. Das Spritzgießen von Flüssigsilikonkautschuk ermöglichte eine deutlich höhere Teilequalität als das Spritzgießen von Thermoplasten . Daher erfreute sich das Verfahren schnell großer Beliebtheit für die Herstellung von Flüssigsilikonkautschukteilen.
Flüssigsilikonkautschuk (LSR) ist ein duroplastisches Elastomer. Beim Formgebungsverfahren für LSR wird die Form erhitzt, während das Materialzufuhrsystem gekühlt wird. Dieser automatisierte Prozess zeichnet sich durch kurze Zykluszeiten aus, weshalb Teile aus Flüssigsilikonkautschuk in der Regel kostengünstig sind.
Komponenten aus Flüssigsilikonkautschuk weisen hervorragende mechanische Eigenschaften auf. Das Material zeichnet sich durch hohe Zugfestigkeit , niedrige Viskosität und Elastizität aus. Darüber hinaus ist es beständig gegen Elektrizität, Hitze und chemische Reaktionen . Es ist außerdem biologisch abbaubar . Daher eignet es sich für Anwendungen in der Medizintechnik, der Automobilindustrie, der Konsumgüterindustrie und der Elektrotechnik.
Einzigartige Fertigungsmöglichkeiten des LSR-Spritzgusses
Flüssigsilikon-Spritzguss ist ein Verfahren, das viele einzigartige Fertigungsaspekte ermöglicht. Hier sind einige besondere Eigenschaften des Flüssigsilikon-Spritzgussverfahrens
Dünne Schnitte
Mit Silikonformung lassen sich Bauteile mit einer Wandstärke von nur 0.1 mm herstellen . Die Bauteile weisen eine perfekte Wandstärke auf und zeichnen sich durch eine gleichbleibende Qualität über die gesamte Fläche aus. Dank modernster Formtechnologie sind LSR-Bauteile frei von Poren. Die in diesem Produktionsverfahren verwendeten Materialien eignen sich ideal für dünne Folien oder Membranen.
Kein Blitz
Der Hersteller benötigt bei der Herstellung von LSR-Teilen kein zusätzliches Entgraten . Ein gratfreies Verfahren wird durch die Kombination aus hochpräziser Werkzeugkonstruktion und der niedrigen Viskosität des LSR-Materials erreicht , wodurch der Bedarf an zusätzlichem Entgraten reduziert wird.
Nano-/Mikrotechnologie
Das Flüssigspritzgießen ermöglicht die Herstellung kleinster Bauteile mit einem Gewicht von unter 10 mg und eignet sich daher ideal für Anwendungen wie mikrofluidische Chips und miniaturisierte medizinische Implantate . Der Produktionsprozess ist vollautomatisch, und das Spritzgießsystem arbeitet mit einer Nadelpunktinjektion. Dadurch lassen sich solch leichte Bauteile realisieren.
Empfindliche Teile
Mit dieser Fertigungstechnologie lassen sich äußerst filigrane Teile herstellen. Bei jedem Start des Direkteinspritzverfahrens durch den Bediener werden die Teile zuverlässig geformt. Die einzigartigen Konstruktionswerkzeuge und die Automatisierung ermöglichen die Produktion von Silikonteilen mit feiner Textur und komplexen Details.
Hohe Präzision
Die strukturierte Oberfläche der Teile ist dank der LSR-Werkstoffe hochglanzpoliert . Der Fertigungsprozess ist gleichbleibend, selbst wenn der Hersteller beabsichtigt, Millionen von Teilen mit derselben Maschine herzustellen.
Durchgangslöcher und Rohrabschnitte
Mit dem LSR-Spritzgießverfahren lassen sich Kunststoffteile herstellen. Bei jedem Produktionsvorgang werden die Durchgangslöcher präzise geformt. Auch lange Rohrabschnitte können problemlos gefertigt werden . Die Herstellung von Spezialwerkzeugen ist mit diesem Verfahren ebenfalls einfach.
Hinterschneidungen
Hinterschneidungen sind bei der Produktgestaltung ein kritischer Aspekt jeder Fertigung. Dies trifft jedoch nicht auf das Spritzgießen mit Flüssigsilikon zu. Aufgrund der Flexibilität des Silikonkautschuks lassen sich die Teile problemlos aus dem Werkzeug entnehmen . Daher sind keine besonderen Konstruktionsüberlegungen hinsichtlich Hinterschneidungen erforderlich.
8 Schritte des Flüssigsilikon-Spritzgussverfahrens
Im folgenden Abschnitt finden Sie eine Schritt-für-Schritt-Anleitung für den gesamten Silikonkautschuk-Spritzgießprozess :
1. Zwei Behälter oder Vorratsfässer enthalten nicht ausgehärtetes Flüssigsilikon. Einer dieser Behälter enthält das Grundierungsmittel. Der andere enthält einen Katalysator.
2. Es gibt eine Dosiereinheit. Diese sorgt für die automatische Freisetzung der beiden Materialien in einem gleichen und konstanten Verhältnis . Falls Pigmentierungszusätze vorhanden sind, werden diese ebenfalls von der Dosiereinheit freigegeben.
3. Der Bediener kann die Silikonkautschuk-Formmaschine individuell anpassen und programmieren, um den Betrieb zu automatisieren. Die Spritzgießmaschine wird so konfiguriert, dass für jedes Teil eine gleichbleibende Spritzmenge gewährleistet ist .
4. Kolben und Platten werden vor dem Schließen der Form ausgerichtet. Die Ausrichtung verfügt über verschiedene Einstellungen für den angewendeten Druck, die Temperatur, die Zykluszeit und die Einspritzrate, die je nach Spezifikation angepasst werden können.
5. Nachdem der Bediener alle Werte eingestellt hat, erwärmt sich die Spritzgießmaschine und die Formtemperatur steigt. Anschließend wird die Formschließe mit der erforderlichen Schließkraft betätigt.
6. Wenn die Form geschlossen ist und die Pumpe und der Injektor bereit sind, wird der Silikonkautschuk mit Hilfe eines Injektionsmechanismus in den Formhohlraum gedrückt.
7. Um eine optimale mechanische Festigkeit der Bauteile zu gewährleisten, werden die flüssigen Silikonkautschuke unter geeignetem Druck und geeigneter Temperatur ausgehärtet. Die Aushärtung ist eine chemische Reaktion, die als Vernetzung bezeichnet wird und lineare Polymerketten zu einem dreidimensionalen Netzwerk verbindet.
8. Nach dem Aushärten kann der Bediener das Silikonkautschukprodukt manuell entnehmen . Alternativ kann auch ein automatischer Auswurfmechanismus mit Greifern verwendet werden. Da Silikonkautschuk jedoch sehr flexibel ist, sind Auswerferstifte für die Entnahme nicht erforderlich.
Nach Abschluss der obigen Schritte bereitet der Hersteller die Form für den folgenden Flüssigsilikon-Spritzgusszyklus vor.
Beachten Sie, dass nach dem Formgebungsprozess auch Nachhärtungsprozesse wie Aushärtung, Reinigung, Inspektion und Verpackung erforderlich sind. Diese Schritte sind für die Qualitätssicherung Ihrer Silikonkautschukprodukte gleichermaßen notwendig.
Praktische Vorteile des Flüssigsilikon-Spritzgusses
LSR- oder Flüssigsilikonkautschukteile bieten viele Vorteile für den Anwender. Hier sind einige der Vorteile dieses Formverfahrens:
Konsistenz
Das Silikonformverfahren ermöglicht die Herstellung identischer Teile mit hoher Gleichmäßigkeit. Dies liegt vor allem daran, dass für jedes Teil dieselbe Form verwendet wird. Diese Gleichmäßigkeit bietet Herstellern und Kunden gleichermaßen Vorteile.
Präzision
Das Flüssigsilikon-Spritzgießverfahren gewährleistet eine hervorragende Maßgenauigkeit mit typischen Toleranzen von nur ±0.05 mm . Sie können Bauteile mit komplexen Details und Hinterschneidungen problemlos konstruieren. Zudem ist eine kostspielige Nachbearbeitung zur Verbesserung der Bauteilgenauigkeit seltener erforderlich.
Qualität
Sind die Teile nicht von hoher Qualität, sind die Kunden mit dem Produkt nicht zufrieden. Um die hohe Qualität der Teile zu gewährleisten , setzen die Hersteller daher auf das Spritzgussverfahren .
Purity
Der Mischprozess beim LSR-Spritzpressen ist präzise, und das Endprodukt weist nur minimale Verunreinigungen auf. Dank des hochentwickelten Herstellungsverfahrens ist das Endprodukt nahezu frei von Verunreinigungen .
Grenzenloses Design
Wenn die Flüssigsilikonkautschuk-LSR-Teile durch Spritzprägen hergestellt werden, besteht die Möglichkeit, ein Teil mit jedem Design zu entwerfen, das den Bedienern in den Sinn kommt. Dies liegt daran, dass das Rohmaterial einfach zu handhaben ist und die Form sehr einfach herzustellen ist.
Zuverlässigkeit
Die Hersteller können sich bei der Produktfertigung problemlos auf das Spritzgießverfahren von LSR verlassen. Da dieses Verfahren unkompliziert und schnell durchzuführen ist, lässt sich die Qualität der Fertigprodukte leicht überwachen .
Kosteneffizienz
Das LSR-Spritzgießverfahren ist schnell und daher äußerst kosteneffizient. Durch die Automatisierung lassen sich die Zykluszeiten um bis zu 50 % reduzieren , wodurch die Stückkosten deutlich gesenkt werden.
Einschränkungen des LSR-Spritzgusses
Obwohl das Spritzgießen von Flüssigsilikonkautschuk viele Vorteile bietet, gibt es auch einige Einschränkungen, die berücksichtigt werden müssen.
Hohe Anforderungen an Materialreinheit und Umwelt
LSR reagiert äußerst empfindlich auf Verunreinigungen. Jegliche Verunreinigungen können die physikalischen Eigenschaften des Endprodukts negativ beeinflussen. Daher muss der gesamte Prozess von der Materiallagerung bis zum Formgebungsprozess in einer kontrollierten Reinraumumgebung stattfinden, um Reinheit und Qualität zu gewährleisten, was die Gesamtbetriebskosten erhöht.
Hohe Werkzeugkosten
Die Anfangsinvestition für LSR-Formen kann deutlich höher sein als für Formen, die im thermoplastischen Spritzgussverfahren verwendet werden. Dies liegt daran, dass hochpräzise Bearbeitung und gehärtete Werkzeugstähle erforderlich sind, um der hohen Hitze und dem hohen Druck des Aushärtungsprozesses standzuhalten.
Außerdem muss die Formkonstruktion sehr präzise sein, um Grate zu vermeiden, was die Komplexität und die Kosten erhöht.
Mögliche Schrumpfungsprobleme
Wie die meisten Werkstoffe unterliegt auch LSR während des Aushärtungs- und Abkühlprozesses einer Schrumpfung. Diese kann bis zu 3 bis 4 % betragen und ist damit höher als bei Thermoplasten.
Dies erfordert eine sorgfältige Berücksichtigung in den Konstruktionsphasen. Konstrukteure müssen diese Schrumpfung einkalkulieren, um die endgültigen Bauteilabmessungen und Toleranzen einzuhalten.
Anwendungen von Formteilen aus flüssigem Silikonkautschuk
Viele Branchen verwenden Spritzgussteile aus flüssigem Silikon für viele Anwendungen. Die folgende Liste zeigt einige dieser Branchen:
Medizinprodukte : Aufgrund seiner Biokompatibilität und Eignung wird LSR bevorzugt mit verschiedenen Methoden sterilisiert, um die Patientensicherheit zu gewährleisten.
Säuglings- und Altenpflege: Die weichen, flexiblen und hypoallergenen Eigenschaften machen es ideal für Teile, die mit empfindlicher Haut in Berührung kommen.
Elektronische Produkte : Es verfügt über eine hervorragende elektrische Isolierung und ist flammhemmend, wodurch es sich sicher für Dichtungen und Dichtungsringe in elektronischen Geräten eignet.
Automobilindustrie : LSR zeichnet sich durch hervorragende Beständigkeit gegenüber extremen Temperaturen, UV-Strahlung und Chemikalien aus. Daher ist es eine langlebige Wahl für Bauteile im Motorraum.
Lebensmittel und Getränke : Dank seiner hohen Temperaturbeständigkeit ist LSR ungiftig und geruchlos und eignet sich daher perfekt für Bauteile, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen.
Verschiedene Teile wie Silikonkautschuk-Tastaturen , O-Ringe , Dichtungen , Kabelbaumdichtungen, Faltenbälge, Schwingungsdämpfer, Wasserhähne, bakterienresistente Duschköpfe, elektrische Zahnbürsten, Ohrstöpsel für Hörgeräte, Ohrstöpsel für Kopfhörer, Lätzchen für Babys, Gummitüllen usw. werden in diesem Verfahren für die oben genannten Branchen hergestellt.
Fazit
LSR-Spritzguss liefert makellose, hochpräzise Produkte mit hervorragender Hitze- und Chemikalienbeständigkeit. Der automatisierte Prozess gewährleistet eine schnelle Produktion, minimalen Abfall und die Gestaltung komplexer Geometrien. Kurz gesagt: LSR eignet sich perfekt für Anwendungen in den Bereichen Medizin, Automobil und Verbraucher, die Zuverlässigkeit, Skalierbarkeit und Kosteneffizienz erfordern.
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