Orang sering menggambarkan Silicone Transfer Molding sebagai proses yang seimbang.
Dari sudut pandang kami di lantai pabrik, STM lebih tentang kontrol daripada keseimbangan.
Kami biasanya beralih ke pencetakan transfer ketika pencetakan kompresi mulai terasa tidak dapat diprediksi, dan pencetakan injeksi terasa tidak perlu atau terlalu mahal untuk volume produksi. Sebagian besar proyek STM datang kepada kami dengan satu persyaratan yang jelas: bagian tersebut harus benar sejak pertama kali, bukan setelah beberapa langkah perakitan atau koreksi.
Artikel ini tidak menjelaskan STM seperti yang dijelaskan dalam buku teks. Artikel ini menjelaskan bagaimana STM sebenarnya berperilaku selama uji coba cetakan, produksi batch kecil, dan proyek pelanggan nyata.
Apa itu Cetakan Transfer Silikon?
Silicone Transfer Molding (STM) adalah proses di mana silikon yang belum mengeras didorong dari wadah transfer ke dalam cetakan tertutup yang dipanaskan di bawah tekanan, kemudian dikeraskan menjadi bentuk akhirnya.
Dalam praktiknya, STM jarang dipilih hanya karena suatu bagian itu kompleks.
Hal ini dipilih karena bagian tersebut tidak dapat mentolerir pengisian yang tidak merata, pergerakan sisipan, atau pergeseran dimensi.
Kita paling sering melihat STM digunakan untuk pegangan peralatan medis, enkapsulasi elektronik, dan komponen silikon yang dicetak langsung ke sisipan logam atau plastik. Ini adalah bagian-bagian di mana pencetakan kompresi kesulitan untuk terisi secara konsisten, dan pencetakan injeksi menambah biaya dan kompleksitas tanpa manfaat yang jelas.
Cara Kerja Pencetakan Transfer Silikon di Lantai Pabrik
Persiapan Cetakan
Jika suatu komponen hasil cetakan transfer gagal dalam pemeriksaan, penyebab utamanya seringkali ditemukan beberapa minggu sebelumnya, selama tahap perancangan cetakan.
Kami bekerja dengan cetakan baja dan aluminium. Baja digunakan ketika stabilitas jangka panjang menjadi penting. Aluminium umum digunakan selama tahap pengambilan sampel awal karena mempersingkat waktu tunggu. Namun terlepas dari materialnya, cetakan STM perlu dirancang berbeda dari cetakan plastik.
Kami pernah melihat proyek di mana semuanya tampak benar di atas kertas, tetapi toleransi cetakannya terlalu ketat untuk silikon. Hasilnya adalah kelebihan material di satu area dan kekurangan material di area lain. Setelah itu, kami berhenti memperlakukan cetakan STM sebagai cetakan injeksi yang lebih sederhana. Padahal tidak.
Sebelum produksi, cetakan dibersihkan dan dilapisi dengan bahan pelepas. Langkah ini terdengar rutin, tetapi melewatkannya atau menggunakan lapisan yang salah seringkali menyebabkan lengket dan cacat permukaan yang baru terlihat setelah beberapa siklus.
Persiapan Bahan
STM terutama menggunakan karet dengan konsistensi tinggi (HCR). Salah satu alasannya sederhana: HCR berperilaku lebih mudah diprediksi di bawah tekanan transfer, terutama ketika menggunakan sisipan.
Rasio pencampuran biasanya antara 10:1 dan 20:1, tergantung pada senyawanya. Di atas kertas, penyimpangan kecil tidak terlihat serius. Namun pada kenyataannya, kesalahan rasio seringkali tidak langsung terlihat.
Kami pernah memproduksi suatu batch di mana rasio bahan sedikit melenceng. Bagian-bagiannya terlepas dari cetakan dengan bersih dan tampak dapat diterima. Baru pada saat pemeriksaan akhir kami menyadari adanya variasi kekerasan di seluruh rongga yang sama. Itu sudah cukup untuk membuat batch tersebut gagal.
Sejak saat itu, kami memperlakukan pencampuran bahan sebagai proses yang terkontrol, bukan sebagai langkah persiapan. Jika rasionya salah, tidak ada penyesuaian di tahap selanjutnya yang dapat memperbaikinya sepenuhnya.
Setelah dicampur, silikon ditempatkan ke dalam wadah transfer. Pemanasan awal di sini membuat perbedaan yang nyata. Bahan yang dingin memaksa kita untuk meningkatkan tekanan, yang biasanya malah menciptakan masalah baru daripada menyelesaikan masalah aliran.
Tahap Transfer
Setelah cetakan tertutup, pendorong akan memasukkan silikon ke dalam rongga. Tekanan tipikal berkisar antara 500 hingga 2.000 psi.
Anggapan umum adalah bahwa tekanan yang lebih tinggi meningkatkan pengisian. Dalam STM, ini hanya sebagian benar. Ketika tekanan digunakan untuk mengimbangi ventilasi yang buruk, hasilnya seringkali berupa lebih banyak kelebihan material dan pergeseran sisipan.
Kami sangat memperhatikan desain gerbang dan ventilasi. Ketika gelembung udara muncul di lokasi yang sama setiap siklus, penyebabnya hampir tidak pernah adalah materialnya. Biasanya itu adalah udara yang terperangkap dan tidak punya tempat untuk keluar.
Aliran yang baik berasal dari pengendalian suhu dan desain cetakan, bukan dari kekuatan kasar.
Pengobatan
Suhu pengeringan biasanya berkisar antara 150°C hingga 200°C, dengan waktu siklus yang bervariasi tergantung pada ketebalan bagian.
Untuk bagian yang tipis, proses pengeringan tampak cepat dan mudah. Namun, untuk bagian yang lebih tebal atau struktural, waktu pengeringan menjadi sangat penting. Kami sering merekomendasikan pengeringan lanjutan pada suhu sekitar 200°C selama beberapa jam, terutama untuk aplikasi medis atau aplikasi suhu tinggi.
Melewatkan proses pengeringan akhir memang menghemat waktu selama produksi, tetapi seringkali menyebabkan deformasi permanen atau keluhan mekanis beberapa bulan kemudian. Masalah-masalah tersebut jauh lebih sulit dijelaskan kepada pelanggan daripada siklus pengeringan yang lebih lama di awal.
Pembongkaran
Proses pelepasan cetakan adalah salah satu langkah yang jarang mendapat perhatian sampai terjadi kesalahan.
Pin ejektor harus ditempatkan dengan hati-hati. Terlalu banyak tekanan atau penempatan yang buruk dapat mengubah bentuk silikon lunak atau meninggalkan bekas yang terlihat. Untuk bagian yang halus, terkadang kami menggunakan pelepasan cetakan dengan bantuan vakum untuk mengurangi tekanan selama pelepasan.
Jika suatu bagian rusak pada tahap ini, seberapa pun baiknya proses pencetakan di tahap awal, bagian tersebut tidak akan bisa diperbaiki.
Pengolahan pasca
Flash (sisa material yang menempel pada cetakan) adalah hal biasa dalam STM (Scanning Tunneling Machine). Ketebalan flash biasanya berkisar antara 0,05 mm hingga 0,2 mm, tergantung pada kesesuaian cetakan dan gaya penjepitan.
Untuk komponen bervolume tinggi, kami sering menggunakan penghilangan sisa cetakan secara kriogenik. Untuk komponen yang terlihat atau bervolume rendah, pemangkasan manual memberikan kontrol yang lebih baik. Perlakuan permukaan seperti aktivasi plasma ditambahkan ketika diperlukan pengikatan atau pelapisan.
Langkah-langkah ini sering diremehkan selama proses penawaran harga, tetapi langkah-langkah ini memainkan peran penting dalam tampilan akhir dan konsistensi.
Pemilihan Material: Mengapa HCR Masih Menjadi Pilihan Standar?
HCR tetap menjadi material utama untuk STM karena menawarkan ketahanan sobek yang lebih baik dan stabilitas dimensi di bawah tekanan.
Kekerasan biasanya berkisar antara 30 hingga 80 Shore A. Material yang lebih lunak mudah mengalir tetapi membutuhkan ventilasi yang lebih baik. Material yang lebih keras mempertahankan bentuknya lebih baik tetapi membutuhkan kontrol suhu dan tekanan yang lebih tepat.
Untuk aplikasi medis dan kontak dengan makanan, senyawa bersertifikat adalah standar. Kami selalu memverifikasi perilaku pengerasan selama uji coba aktual, bukan hanya melalui lembar data.
Parameter Proses yang Mempengaruhi Hasil
Berdasarkan data produksi kami, parameter yang paling sensitif adalah:
- Tekanan transfer: 500–2.000 psi
- Suhu cetakan: 150–200°C
- Kecepatan transfer: Terlalu cepat akan memerangkap udara, terlalu lambat berisiko menyebabkan pengeringan dini.
- Waktu pengeringan: Waktu yang tidak cukup sering menyebabkan inti yang lunak.
Ketika parameter-parameter ini bergeser, kerusakan akan segera terjadi.
Pedoman Desain yang Menghemat Waktu di Kemudian Hari
Ketebalan dinding yang seragam masih merupakan aturan yang paling dapat diandalkan. Perubahan ketebalan yang tiba-tiba sering menyebabkan pengisian yang tidak lengkap atau tekanan internal.
Penempatan gerbang dan saluran harus mendukung aliran yang lancar, bukan hanya jalur terpendek. Sisipan harus dipasang secara mekanis jika memungkinkan. Mengandalkan aliran silikon saja untuk menahan sisipan biasanya menyebabkan masalah penyelarasan.
Desain yang baik mengurangi limbah secara lebih efektif daripada penyesuaian parameter yang agresif.
Pengendalian Mutu: Mendeteksi Masalah Sejak Dini
Cacat STM yang umum meliputi gelembung udara, tembakan yang tidak sempurna, kelebihan flash, dan pengerasan yang kurang.
Kami secara rutin memeriksa kekerasan, kekuatan tarik, dan dimensi. Untuk komponen medis dan elektronik, validasi tambahan memastikan kinerja jangka panjang.
Sebagian besar kerusakan disebabkan oleh desain ventilasi atau ketidakstabilan parameter, bukan kualitas material.
Keuntungan dan Keterbatasan dalam Penggunaan Nyata
Apa yang STM Lakukan dengan Baik
- Pengisian yang konsisten untuk geometri kompleks
- Pencetakan sisipan yang andal tanpa perakitan sekunder
- Biaya perkakas yang wajar untuk volume menengah
Di mana STM Memiliki Batasan
- Waktu pengeringan lebih lama daripada pencetakan injeksi.
- Limbah material dari saluran dan wadah transfer
- Ketergantungan yang lebih tinggi pada keahlian cetakan dan proses.
STM bekerja paling baik ketika presisi dan keandalan lebih penting daripada kecepatan mentah.
Aplikasi Umum yang Kami Tangani
STM umumnya digunakan untuk:
- Komponen perangkat medis
- Enkapsulasi elektronik
- Segel industri dengan sisipan
- Produk konsumen khusus
Kekuatannya terletak pada produksi komponen yang harus berkinerja konsisten, bukan hanya terlihat benar.
Pencetakan Transfer vs Metode Pencetakan Silikon Lainnya
Transfer vs Cetakan Kompresi
Pencetakan kompresi hemat biaya untuk komponen sederhana dan tebal. Pencetakan transfer menawarkan kontrol aliran yang lebih baik dan integrasi sisipan untuk komponen presisi.
Transfer vs Cetakan Injeksi
Pencetakan injeksi unggul dalam otomatisasi volume tinggi. Pencetakan transfer lebih fleksibel dan hemat biaya untuk volume menengah menggunakan material HCR.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Berapa biaya STM?
Biaya bergantung pada kompleksitas dan volume komponen. STM biasanya berada di antara pencetakan kompresi dan pencetakan injeksi dalam hal biaya keseluruhan.
Berapa lama satu siklus STM?
Proses transfer itu sendiri cepat, tetapi pengeringan biasanya memakan waktu 1 hingga 15 menit, tergantung pada ketebalan dan bahan.
Apakah STM cocok untuk perangkat medis?
Ya. STM banyak digunakan untuk komponen medis karena stabilitas material dan kemampuan pencetakan sisipan.
Apa yang membedakan STM dengan pencetakan injeksi?
STM beroperasi pada tekanan lebih rendah dan cocok untuk komponen kompleks dengan volume menengah. Pencetakan injeksi lebih cocok untuk produksi otomatis dengan volume tinggi.
Kesimpulan
Pencetakan transfer silikon tidak dipilih karena sedang tren atau sederhana. Metode ini dipilih karena mampu memecahkan masalah spesifik yang sulit diatasi oleh metode pencetakan lainnya.
Jika desain cetakan, pemilihan material, dan pengendalian proses dilakukan dengan benar, STM menghasilkan komponen yang konsisten dan berkinerja tinggi dengan lebih sedikit masalah di tahap selanjutnya.
Kami telah bekerja dengan pencetakan silikon di berbagai industri selama bertahun-tahun. Jika Anda sedang mengevaluasi STM untuk produk Anda atau membandingkan opsi pencetakan, kami dengan senang hati akan mendiskusikan proyek Anda berdasarkan kondisi produksi nyata, bukan asumsi.
