Spesso lo stampaggio a trasferimento di silicone viene descritto come un processo equilibrato.
Dal nostro punto di vista, l'STM è meno una questione di equilibrio e più di controllo.
Di solito ci rivolgiamo allo stampaggio a trasferimento quando lo stampaggio a compressione inizia a sembrare imprevedibile e lo stampaggio a iniezione risulta superfluo o troppo costoso per il volume richiesto. La maggior parte dei progetti STM ci viene affidata con un requisito chiaro: il pezzo deve essere perfetto al primo tentativo, non dopo molteplici fasi di assemblaggio o correzione.
Questo articolo non spiega l'STM come nei libri di testo. Spiega invece come si comporta effettivamente l'STM durante le prove di stampaggio, la produzione di piccoli lotti e i progetti reali dei clienti.
Cos'è lo stampaggio a trasferimento di silicone?
Lo stampaggio a trasferimento di silicone (STM) è un processo in cui il silicone non polimerizzato viene spinto da un contenitore di trasferimento in uno stampo chiuso e riscaldato sotto pressione, per poi polimerizzare nella sua forma finale.
Nella pratica, l'STM viene raramente scelto solo perché una parte è complessa.
Viene scelto perché la parte non può tollerare un riempimento non uniforme, movimenti dell'inserto o variazioni dimensionali.
Lo stampaggio a iniezione (STM) viene utilizzato più spesso per maniglie medicali, incapsulamenti elettronici e componenti in silicone stampati direttamente su inserti in metallo o plastica. Si tratta di componenti in cui lo stampaggio a compressione fatica a garantire un riempimento uniforme, mentre lo stampaggio a iniezione aggiunge costi e complessità senza evidenti vantaggi.
Come funziona lo stampaggio a trasferimento di silicone in officina
Preparazione dello stampo
Se un componente stampato a trasferimento non supera l'ispezione, la causa principale viene spesso individuata settimane prima, durante la progettazione dello stampo.
Lavoriamo sia con stampi in acciaio che in alluminio. L'acciaio viene utilizzato quando è importante la stabilità a lungo termine. L'alluminio è comune durante la fase di campionamento iniziale perché riduce i tempi di consegna. Tuttavia, indipendentemente dal materiale, gli stampi STM devono essere progettati in modo diverso dagli stampi in plastica.
Abbiamo visto progetti in cui tutto sembrava corretto sulla carta, ma le tolleranze dello stampo erano semplicemente troppo strette per il silicone. Il risultato era un eccesso di sbavature in un'area e una stampata insufficiente in un'altra. Dopodiché, abbiamo smesso di trattare gli stampi STM come semplici stampi a iniezione. Non lo sono.
Prima della produzione, gli stampi vengono puliti e rivestiti con agenti distaccanti. Questo passaggio sembra di routine, ma saltarlo o utilizzare un rivestimento sbagliato spesso porta ad incollaggi e difetti superficiali che si manifestano solo dopo diversi cicli.
Preparazione del materiale
STM utilizza principalmente gomma ad alta consistenza (HCR). Il motivo è semplice: l'HCR si comporta in modo più prevedibile sotto pressione di trasferimento, soprattutto quando sono coinvolti inserti.
I rapporti di miscelazione sono solitamente compresi tra 10:1 e 20:1, a seconda del composto. Sulla carta, una piccola deviazione non sembra grave. Nella realtà, gli errori di rapporto spesso non si notano immediatamente.
Una volta abbiamo lavorato su un lotto in cui il rapporto era leggermente sbilanciato. I pezzi si sono staccati senza problemi e avevano un aspetto accettabile. Solo durante l'ispezione finale abbiamo notato variazioni di durezza nella stessa cavità. Questo è stato sufficiente per bocciare il lotto.
Da allora, trattiamo la miscelazione dei materiali come un processo controllato, non come una fase di preparazione. Se il rapporto è errato, nessuna regolazione a valle può risolverlo completamente.
Dopo la miscelazione, il silicone viene inserito nel contenitore di trasferimento. Il preriscaldamento in questo caso fa una differenza notevole. Il materiale freddo ci costringe ad aumentare la pressione, il che di solito crea nuovi problemi anziché risolvere quelli di flusso.
Fase di trasferimento
Una volta chiuso lo stampo, lo stantuffo spinge il silicone nelle cavità. Le pressioni tipiche variano da 500 a 2.000 psi.
Un'ipotesi comune è che una pressione più elevata migliori il riempimento. Nella STM, questo è vero solo in parte. Quando si utilizza la pressione per compensare una ventilazione insufficiente, il risultato è spesso una maggiore quantità di sbavature e inserti spostati.
Prestiamo molta attenzione alla progettazione di valvole e sfiati. Quando si formano bolle d'aria nello stesso punto a ogni ciclo, la causa non è quasi mai il materiale. Di solito si tratta di aria intrappolata che non ha modo di sfogarsi.
Un buon flusso è dato dal controllo della temperatura e dalla progettazione dello stampo, non dalla forza bruta.
Curare
Le temperature di polimerizzazione sono solitamente comprese tra 150°C e 200°C, con tempi di ciclo variabili in base allo spessore del pezzo.
Per le parti sottili, la polimerizzazione sembra rapida e semplice. Per le parti più spesse o strutturali, il tempo di polimerizzazione diventa critico. Spesso consigliamo la post-polimerizzazione a circa 200 °C per diverse ore, soprattutto per applicazioni medicali o ad alte temperature.
Saltare la post-polimerizzazione fa risparmiare tempo in fase di produzione, ma spesso causa problemi di compression set o meccanici mesi dopo. Questi problemi sono molto più difficili da spiegare al cliente rispetto a un ciclo di polimerizzazione più lungo in anticipo.
Sformatura
La sformatura è una di quelle fasi a cui raramente si presta attenzione, finché qualcosa non va storto.
I perni di espulsione devono essere posizionati con cura. Una forza eccessiva o un posizionamento errato possono deformare il silicone morbido o lasciare segni visibili. Per le parti delicate, a volte utilizziamo la sformatura assistita dal vuoto per ridurre lo stress durante la rimozione.
Se una parte viene danneggiata in questa fase, nessun buon stampaggio eseguito a monte potrà recuperarla.
Post produzione
Le sbavature sono comuni nella STM. Lo spessore tipico delle sbavature varia da 0,05 mm a 0,2 mm, a seconda dell'adattamento dello stampo e della forza di serraggio.
Per i pezzi in grandi volumi, utilizziamo spesso la sbavatura criogenica. Per i pezzi visibili o in piccoli volumi, la rifilatura manuale offre un controllo migliore. Trattamenti superficiali come l'attivazione al plasma vengono aggiunti quando è necessario l'incollaggio o il rivestimento.
Questi passaggi vengono spesso sottovalutati durante la quotazione, ma svolgono un ruolo fondamentale nell'aspetto e nella coerenza finali.
Selezione dei materiali: perché l'HCR è ancora la scelta predefinita
L'HCR rimane il materiale principale per STM perché offre una migliore resistenza allo strappo e stabilità dimensionale sotto pressione.
La durezza varia solitamente da 30 a 80 Shore A. I materiali più morbidi scorrono facilmente, ma richiedono una migliore ventilazione. I materiali più duri mantengono meglio la forma, ma richiedono un controllo più preciso della temperatura e della pressione.
Per applicazioni medicali e a contatto con gli alimenti, i composti certificati sono standard. Verifichiamo sempre il comportamento di polimerizzazione durante prove pratiche, non solo tramite schede tecniche.
Parametri di processo che influenzano la resa
Dai nostri dati di produzione, i parametri più sensibili sono:
- Pressione di trasferimento: 500–2.000 psi
- Temperatura dello stampo: 150–200°C
- Velocità di trasferimento: troppo veloce intrappola l'aria, troppo lento rischia una polimerizzazione precoce
- Tempo di polimerizzazione: un tempo insufficiente spesso porta a nuclei morbidi
Quando questi parametri si discostano, i difetti si manifestano rapidamente.
Linee guida di progettazione che fanno risparmiare tempo in seguito
Lo spessore uniforme delle pareti è ancora la regola più affidabile. Le variazioni improvvise di spessore spesso portano a un riempimento incompleto o a tensioni interne.
Il posizionamento di gate e canali di colata dovrebbe favorire un flusso fluido, non solo percorsi più brevi. Gli inserti dovrebbero essere fissati meccanicamente ove possibile. Affidarsi esclusivamente al flusso del silicone per trattenere gli inserti porta solitamente a problemi di allineamento.
Una buona progettazione riduce gli scarti in modo più efficace rispetto a modifiche aggressive dei parametri.
Controllo qualità: individuare i problemi in anticipo
I difetti STM più comuni includono bolle d'aria, colpi corti, flash eccessivo e polimerizzazione insufficiente.
Controlliamo regolarmente durezza, resistenza alla trazione e dimensioni. Per i componenti medicali ed elettronici, un'ulteriore convalida garantisce prestazioni a lungo termine.
La maggior parte dei difetti è dovuta alla progettazione dello sfiato o all'instabilità dei parametri, non alla qualità del materiale.
Vantaggi e limiti nell'uso reale
Cosa fa bene STM
- Riempimento uniforme per geometrie complesse
- Stampaggio a inserto affidabile senza assemblaggio secondario
- Costi di attrezzaggio ragionevoli per volumi medi
Dove STM ha limiti
- Tempi di polimerizzazione più lunghi rispetto allo stampaggio a iniezione
- Scarti di materiale da canali di colata e vasi di trasferimento
- Maggiore affidamento su competenze in materia di stampi e processi
La tecnologia STM funziona al meglio quando la precisione e l'affidabilità sono più importanti della velocità pura e semplice.
Applicazioni tipiche che gestiamo
STM è comunemente utilizzato per:
- Componenti di dispositivi medici
- Incapsulamenti elettronici
- Guarnizioni industriali con inserti
- Prodotti di consumo specializzati
Il suo punto di forza risiede nella produzione di componenti che devono funzionare in modo coerente e non solo avere un aspetto corretto.
Stampaggio a trasferimento vs altri metodi di stampaggio in silicone
Trasferimento vs. Stampaggio a compressione
Lo stampaggio a compressione è conveniente per componenti semplici e spessi. Lo stampaggio a trasferimento offre un migliore controllo del flusso e un'integrazione ottimale degli inserti per componenti di precisione.
Trasferimento vs. Stampaggio a iniezione
Lo stampaggio a iniezione eccelle nell'automazione di grandi volumi. Lo stampaggio a trasferimento è più flessibile ed economico per volumi medi utilizzando materiali HCR.
Domande frequenti
Quanto costa STM?
I costi dipendono dalla complessità e dal volume del pezzo. In termini di costo complessivo, lo stampaggio a iniezione (STM) si colloca solitamente tra lo stampaggio a compressione e quello a iniezione.
Quanto dura un ciclo STM?
Il trasferimento in sé è rapido, ma la polimerizzazione richiede in genere da 1 a 15 minuti, a seconda dello spessore e del materiale.
La tecnologia STM è adatta ai dispositivi medici?
Sì. La tecnologia STM è ampiamente utilizzata per i componenti medicali grazie alla stabilità del materiale e alla capacità di stampaggio a inserto.
In che cosa la tecnologia STM si differenzia dallo stampaggio a iniezione?
Lo stampaggio a iniezione (STM) opera a pressioni inferiori ed è adatto alla produzione di pezzi complessi di medio volume. Lo stampaggio a iniezione favorisce la produzione automatizzata di grandi volumi.
Conclusione
Lo stampaggio a trasferimento di silicone non viene scelto perché è di moda o semplice. Viene scelto perché risolve problemi specifici che altri metodi di stampaggio non riescono a risolvere.
Se la progettazione dello stampo, la selezione dei materiali e il controllo del processo vengono eseguiti correttamente, STM fornisce componenti uniformi e ad alte prestazioni con meno sorprese a valle.
Da anni lavoriamo con lo stampaggio a iniezione in silicone in molti settori. Se state valutando l'STM per il vostro prodotto o state confrontando diverse opzioni di stampaggio, saremo lieti di discutere il vostro progetto basandoci su condizioni di produzione reali, non su ipotesi.
