Silikon-Transferformung – Komplette Anleitung

Silicone Transfer Molding (STM) ist eine zuverlässige und effiziente Methode zur Herstellung hochpräziser Silikonteile.

Dieser Artikel untersucht das STM-Verfahren, einschließlich seiner Funktionsweise, der wichtigsten Schritte und Anwendungen. Wir erörtern außerdem seine Vorteile, Einschränkungen und vergleichen es mit anderen Formverfahren. Darüber hinaus beantworten wir häufig gestellte Fragen, um Ihnen ein besseres Verständnis dieses Herstellungsverfahrens zu ermöglichen.

Was ist Silikon-Transfer-Molding?

Silicone Transfer Molding (STM) ist ein Herstellungsverfahren zur Herstellung hochpräziser Silikonteile, wie beispielsweise Griffe für medizinische Geräte oder Verkapselungen für elektronische Komponenten. Es eignet sich besonders für Produkte mit komplexen Formen und engen Toleranzen. Beim STM-Verfahren wird ungehärtetes Silikon unter Druck in eine beheizte Form gespritzt, wo es anschließend zum Endprodukt aushärtet. Dieses Verfahren wird aufgrund seiner Flexibilität und Haltbarkeit bevorzugt und eignet sich daher besonders für Anwendungen, die Biokompatibilität erfordern, beispielsweise im medizinischen Bereich.

Wie funktioniert Silikon-Transfer-Molding?

Silikon-Transfer-Molding ist ein hocheffizientes und präzises Herstellungsverfahren. Durch die Kombination von Hitze und Druck gewährleistet dieses Verfahren einen hervorragenden Materialfluss und eine detailgetreue Formwiedergabe. Von der Formvorbereitung bis zur abschließenden Nachbearbeitung trägt jeder Schritt entscheidend zur Erzielung einer überragenden Produktleistung bei. Hier sind die wichtigsten Schritte des Silikon-Transfer-Moldings.

Formenvorbereitung: Die Grundlage der Qualität

Der erste Schritt besteht in der Vorbereitung der Form.

Die Form besteht üblicherweise aus hochfestem Stahl oder Aluminium und bestimmt die Form und Qualität des Produkts. Stahlformen werden oft aufgrund ihrer Langlebigkeit gewählt, während Aluminiumformen kürzere Zykluszeiten ermöglichen. Die Form muss mit hoher Präzision gefertigt werden, damit das Teil genau richtig herauskommt.

Vor Produktionsbeginn wird die Form gereinigt und mit einem Trennmittel wie Silikonsprays oder PTFE-Beschichtungen beschichtet. Diese Beschichtung verhindert ein Anhaften, erleichtert die Produktentnahme und verlängert die Lebensdauer der Form.

Materialvorbereitung: Silikon vorbereiten

Beim Silikontransferformen wird eine Mischung aus Basissilikon und Härter verwendet. Diese Komponenten müssen in präzisen Proportionen gemischt werden, um einheitliche chemische Eigenschaften im Endprodukt zu gewährleisten. Gängige Mischungsverhältnisse liegen je nach spezifischer Formulierung und gewünschten Eigenschaften zwischen 10:1 und 20:1 (Basissilikon zu Härter).

Silikonmaterial kann in verschiedenen Formen vorliegen, z. B. als Pulver, Granulat oder Platten. Hochkonsistenzkautschuk (HCR) wird aufgrund seiner besseren mechanischen Eigenschaften im Vergleich zu Flüssigsilikonkautschuk (LSR) häufig im Transferformverfahren verwendet.

Nach dem Mischen wird das abgemessene Silikon in den Behälter (Transfertopf) der Transferformmaschine gegeben, der normalerweise mit einer Vorheizfunktion ausgestattet ist, um die Fließfähigkeit vor dem Transfer zu verbessern.

Transferphase: Formen des Silikons

Nachdem die Form vorbereitet und mit Silikon befüllt wurde, wird sie geschlossen. Der Kolben der Maschine übt dann Druck auf das erhitzte Silikon im Transferbehälter aus. Typische Transferdrücke liegen zwischen 500 und 2.000 psi (Pfund pro Quadratzoll), abhängig von der Viskosität des Silikons und der Komplexität des Formdesigns.

Hitze reduziert die Viskosität des Silikons und lässt es flüssig fließen. Unter Druck fließt das Material durch das Anguss- und Kanalsystem und füllt alle Hohlräume der Form. Um den Fluss zu optimieren und Lufteinschlüsse zu vermeiden, werden oft Entlüftungskanäle in die Form integriert, damit eingeschlossene Gase entweichen können.

Diese Kombination aus Hitze und Druck stellt sicher, dass selbst die feinsten Details der Form genau reproduziert werden.

Aushärtung: Dem Teil seine Stärke verleihen

Sobald die Form gefüllt ist, ist der nächste Schritt das Aushärten, auch Vulkanisation genannt.

Die Wärme des Transferprozesses aktiviert das Härtungsmittel und löst eine Vernetzungsreaktion zwischen den Silikonmolekülen aus. Die Aushärtungstemperaturen liegen typischerweise zwischen 150 °C und 200 °C (302 °F bis 392 °F), wobei die Aushärtungszeiten je nach Dicke des Teils zwischen 30 Sekunden und mehreren Minuten variieren.

Dieser chemische Prozess verwandelt weiches Silikon in eine feste, dauerhafte Form und verleiht dem Formteil Festigkeit, Elastizität und Haltbarkeit. Für Teile, die eine höhere mechanische Festigkeit erfordern, kann eine mehrstündige Nachhärtung im Ofen bei 200 °C erforderlich sein.

Entformen und Auswerfen: Freigabe des Endprodukts

Nach dem Aushärten öffnet sich die Form.

Um das fertige Silikonteil zu entnehmen, werden Auswerferstifte in die Form eingesetzt. Platzierung und Druck dieser Stifte müssen sorgfältig kontrolliert werden, um eine Verformung des Teils zu vermeiden.

Diese Stifte drücken das Formteil vorsichtig heraus, ohne es zu beschädigen. In einigen Fällen wird ein vakuumunterstütztes Entformungssystem verwendet, um die Belastung des Teils beim Entfernen zu reduzieren.

Um die Integrität des Teils zu erhalten, ist bei diesem Schritt eine sorgfältige Handhabung unerlässlich.

Nachbearbeitung: Der letzte Schliff

Frisch geformte Silikonteile können entlang der Trennlinie der Form überschüssiges Material aufweisen, sogenannte Grate. Diese müssen in der Nachbearbeitung entfernt werden. Die Gratedicke liegt typischerweise zwischen 0,05 mm und 0,2 mm, abhängig von der Präzision der Form und der Schließkraft beim Formen.

Darüber hinaus können zusätzliche Oberflächenbehandlungen oder Qualitätskontrollen erforderlich sein. Zu den gängigen Nachbearbeitungsmethoden gehören die Plasmabehandlung zur Verbesserung der Oberflächenhaftung für Klebeanwendungen und das kryogene Entgraten, bei dem Teile eingefroren und getrommelt werden, um überschüssiges Material zu entfernen.

Diese letzten Schritte stellen sicher, dass die Silikonteile alle erforderlichen Maß- und Ästhetikstandards erfüllen.

Vorteile und Einschränkungen: Abwägung der Vor- und Nachteile

Silikon-Transferformung bietet Flexibilität und hochwertige Ergebnisse und ist daher ideal für viele Branchen. Wie jedes Herstellungsverfahren hat sie jedoch sowohl Vorteile als auch Nachteile, die berücksichtigt werden müssen.

Vorteile des Silikon-Transfer-Moldings

• Flexibilität und Haltbarkeit: Silikon-Transferformung eignet sich ideal für die Herstellung komplexer Teile. Das Formverfahren ermöglicht komplexe Designs und detaillierte Details, die mit anderen Methoden nur schwer zu erreichen wären.
• Einfache Integration von Inserts: Einsätze oder Metallkomponenten lassen sich beim Formen problemlos direkt in die Silikonteile integrieren. Dadurch entfallen zusätzliche Montageschritte, was Zeit und Arbeitskosten spart.
• Einfaches Design und kontrollierbare Kosten: Silikon-Transferformwerkzeuge sind insgesamt relativ einfach aufgebaut und können insbesondere bei mittleren bis kleinen Serien kostengünstig hergestellt werden. Für spezifische Anwendungen bietet das Verfahren ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis.

Einschränkungen des Silikon-Transfer-Moldings

• Längere Aushärtezeit: Die Aushärtezeit beim Silikon-Transfer-Moulding kann zwischen 1 und 15 Minuten liegen und ist länger als beim Spritzgießen. Dies kann die Produktion verlangsamen, insbesondere bei großen Stückzahlen.
• Materialabfall: Bei der Materialaufbereitung und -übertragung kann es zu Abfall kommen. Dies kann die Effizienz beeinträchtigen und die Materialkosten erhöhen.
• Lufteinschluss: Während des Transfervorgangs kann Luft eingeschlossen werden. Dies kann zu Defekten wie Blasen im Endprodukt führen und dessen Qualität beeinträchtigen. Um dies zu vermeiden, sind eine ordnungsgemäße Entlüftung und eine sorgfältige Prozesskontrolle erforderlich.

Anwendungen des Silikon-Transfer-Moldings

Silikon-Transfer-Molding wird aufgrund seiner Flexibilität und der Möglichkeit, Metalleinsätze zu integrieren, in verschiedenen Branchen eingesetzt. Hier sind einige der wichtigsten Anwendungen:

Aufgrund der Fähigkeit von STM, detaillierte Hochleistungsteile herzustellen, ist das Unternehmen ideal für diese Branchen geeignet und bietet langlebige und zuverlässige Komponenten.

Häufig gestellte Fragen

Hier sind einige häufig gestellte Fragen, die den Lesern helfen sollen, das Silikontransferformen (STM) besser zu verstehen:

Was kostet STM?

Die Kosten für STM hängen von der Losgröße und der Komplexität des Teils ab. Aufgrund der Kosten für Ausrüstung und Materialien sind sie im Allgemeinen höher als beim Formpressen.

Wie lange dauert STM?

Jeder Zyklus dauert normalerweise etwa 30–45 Sekunden, wobei die Aushärtezeiten je nach Größe des Teils zwischen 1 und 15 Minuten liegen.

Ist STM für medizinische Geräte geeignet?

Ja, STM wird aufgrund seiner Biokompatibilität und Temperaturbeständigkeit häufig in der Medizinbranche eingesetzt und eignet sich daher ideal für die Herstellung chirurgischer Griffe, Implantate und anderer medizinischer Komponenten.

Wie unterscheidet sich STM vom Spritzgießen?

Beim STM wird ein niedrigerer Druck (1500–2000 psi) verwendet, wodurch es sich besser für die Produktion mittlerer bis kleiner Chargen und komplexer Formen eignet. Im Gegensatz dazu verwendet das Spritzgießen einen höheren Druck und ist für die Produktion in großem Maßstab effizienter.

Abschluss

Silikon-Transfer-Molding ist ein vielseitiges Verfahren, das Präzision, Langlebigkeit und Flexibilität bietet. Zwar bringt es einige Einschränkungen mit sich, wie z. B. längere Aushärtezeiten und potenziellen Materialverlust, doch die Möglichkeit, komplexe Formen zu erstellen und Einsätze zu integrieren, macht es für viele Branchen zu einer wertvollen Lösung. Das Verständnis des STM-Prozesses und seiner Vorteile kann Herstellern helfen, das optimale Formgebungsverfahren für ihre Anforderungen zu wählen.