Moldagem por Injeção de Silicone: Ferramentas LSR, Tolerâncias e Capacidade de Produção

A maioria das peças de silicone que precisam de geometria repetível em grande volume acaba sendo moldada em um molde de aço aquecido com canal frio. Realizamos a moldagem por injeção de silicone internamente para peças de LSR, desde produtos de alimentação para o consumidor até componentes de vedação e teclados, e orçamos ferramentas, cavitação e tempo de ciclo com base no arquivo 3D, em vez de uma lista de preços de catálogo.

O que usamos para moldagem por injeção de silicone

Utilize os quatro grupos abaixo para a triagem inicial de fornecedores. "Verificado" significa que a empresa possui capacidade comprovada; "Dependente do projeto" significa que o valor final é definido somente após a análise do desenho, do material, do volume anual e dos requisitos de validação.

Equipamentos e Processos

Envelope para peças e ferramentas

Qualidade e Documentação

Exibição comercial

Quais graus de LSR e sistemas de cura processamos?

Utilizamos LSR curado com platina como padrão para moldagem por injeção. O HCR curado com peróxido não é processado em uma célula de injeção sem um sistema de alimentação diferente, portanto, ele permanece nas linhas de compressão e transferência.

Graus de produção regular:

• LSR de uso geral, Shore A 30–70, para peças de cozinha, produtos para animais de estimação e presentes.
• LSR para contato com alimentos selecionados e testados de acordo com os requisitos aplicáveis de extrativos de FDA 21 CFR 177.2600 para artigos de borracha de uso repetido, e em conformidade com os requisitos relevantes da LFGB e a Recomendação XV do BfR, quando especificado.
• LSR de grau médico com testes em nível de material para ISO 10993-5 / -10 ou Classe VI da USP, quando necessário; a avaliação biológica final permanece específica para o dispositivo acabado, o processo de fabricação, o tipo de contato e a duração.
• Graus autolubrificantes, com sangria de óleo e de baixo atrito para vedações e fechos.
• LSR autoadesivo para colagem em substratos de PC, PA, PBT e PEEK.
• Versões eletricamente condutoras e retardantes de chamas disponíveis sob encomenda.

O pigmento é adicionado como um terceiro fluxo no misturador, e não pré-misturado manualmente. A variação de cor entre lotes resulta da dosagem de pigmento, e não do polímero base. Por isso, mantemos uma amostra de cor assinada para cada SKU. Os pacotes de aditivos também alteram o comportamento de fluxo e cura, não apenas os números da ficha técnica — veja aditivos de borracha de silicone líquida.

Ferramentas: Sistema de canais frios, plataforma fria e descarte de resíduos

Nossas ferramentas operam com um sistema de alimentação refrigerado a 15–25°C contra uma cavidade a 175–195°C. Essa diferença de temperatura mantém o canal de alimentação sem cura e é o que torna possível a moldagem sem canais de alimentação.

Um sistema de canais frios se paga apenas com a economia de material quando o volume anual ultrapassa aproximadamente 50.000 peças, considerando o preço atual do LSR (libras por aço) de USD 8–20/kg e um desperdício de canal de alimentação de 5–20%. Abaixo desse volume, o desperdício de canal de alimentação é mais barato do que o próprio bloco. Apresentamos ambos os valores na cotação, em vez de priorizar a ferramenta mais cara. [Comparação entre sistema de canais frios completo e sistema de canais abertos] comparação de custos Senta-se aqui.

A seleção do aço ferramenta segue a contagem de golpes esperada: P20 até aproximadamente 250.000 golpes, H13 ou S136 a partir de 500.000 golpes e para aços com cargas agressivas. O ângulo de saída, as transições de parede, a ventilação e a tolerância de contração são definidos no DFM (Design for Manufacturing), não após T1 (Transferência de Massa de Ferro) — as regras de trabalho estão em nosso [documento/manufatura]. guia de design de moldes de silicone.

Tolerância e Controle de Flash

Sob pressão de produção, o LSR pode entrar em folgas extremamente pequenas na linha de partição; 0,002 mm é o limite de risco operacional que usamos durante a revisão da ferramenta, e não uma especificação universal de rebarba. Nenhuma linha de partição mantém uma folga nominal constante em todos os ciclos, portanto, o controle de rebarba nunca se resume a um único número em um desenho. É necessário que a condição de fechamento, o vácuo e a força de fixação atuem em conjunto, e a retificação por si só não será suficiente para controlá-la.

O que controlamos:

• O dispositivo de fechamento da linha de junção foi ajustado para uma margem de trabalho de 0,005 mm antes do ensaio T1, sendo posteriormente verificado em relação ao limite de rebarba acordado no desenho e reinspecionado quanto ao desgaste do aço após o primeiro lote de produção.
• Evacuação a vácuo da cavidade antes da injeção, que remove o ar aprisionado cuja contrapressão, caso contrário, empurraria o silicone para a linha de separação em vez de através dos orifícios de ventilação.
• A força de fechamento é calculada a partir da área projetada, não do tamanho da máquina; uma ferramenta com força de fechamento insuficiente se abre sob a pressão de injeção e apresenta rebarbas mesmo com uma linha de partição perfeita.
• A tolerância de contração de 1,5 a 3,5%, dependendo da classe, dureza e espessura da seção, foi confirmada pelo relatório CMM T1.

A aceitação dimensional segue ISO 3302-1. M2 é alcançável na maioria das geometrias; M1 é uma discussão caso a caso relacionada à posição do ponto de injeção e à quantidade de cavidades. Valores mais apertados do que esses geralmente significam que o desenho está exigindo que um material macio se comporte como uma peça usinada. A mecânica do excesso de material é abordada em [referência]. Obtenção de zero rebarbas na moldagem de LSR, e geometria de rebaixo — que o LSR tolera muito melhor do que os termoplásticos — em Regras de projeto de rebaixo para peças LSR.

Pós-cura, testes e documentação

As peças que saem da prensa já estão curadas, mas ainda contêm voláteis e siloxanos residuais. A pós-cura padrão em nossos fornos é de 200 °C por 4 horas, ajustada de acordo com a classe e a espessura da parede. Peças para contato com alimentos e peças médicas passam por pós-cura como etapa fixa; vedações industriais podem não precisar dela. Mais detalhes em [link para a documentação]. produtos de silicone pós-cura.

Documentação que podemos emitir com uma remessa:

• Declaração de materiais e rastreabilidade do lote até o fornecedor de LSR.
• Relatórios de testes de terceiros, específicos para o material, cor, produto acabado e mercado-alvo: FDA 21 CFR 177.2600, requisitos relevantes de LFGB/BfR XV, RoHS e REACH SVHC.
• Relatório dimensional abrangendo todas as dimensões do desenho, com 3 a 5 amostras por cavidade.
• Dureza, resistência à tração, ao rasgo e à deformação permanente por compressão, conforme normas ASTM D2240 / D412 / D624 / D395.

O escopo do método de teste e o que cada relatório abrange e não abrange são definidos em métodos de teste de silicone.

Capacidade de moldagem em duas etapas e sobremoldagem

A resina LSR adere a termoplásticos de engenharia por meio de um adesivo próprio ou por encaixe mecânico. A escolha do substrato e a especificação exata do material determinam qual método de adesão será utilizado. Algumas resinas de PC, PA66, PBT e PEEK podem aderir a um sistema de adesivo LSR compatível, mas a adesão deve ser validada na resina especificada. PP e PE geralmente requerem tratamento com plasma, primer ou encaixe mecânico.

Realizamos a sobremoldagem carregando o termoplástico moldado como um inserto ou em duas etapas, utilizando uma placa de indexação. A resistência da adesão é verificada por um teste de descascamento a 180° definido pelo projeto em amostras T1. Para combinações qualificadas de LSR autoadesivo e PC ou PA66, 3–8 N/mm com falha coesiva é nosso parâmetro de referência; o desenho e o plano de validação definem o valor final de aceitação. A liberação interfacial limpa desencadeia uma revisão da qualidade do substrato, da preparação da superfície e das condições de moldagem antes da liberação da ferramenta.

Parte das famílias que apoiamos

Essas quatro famílias ilustram os requisitos de produto e documentação que oferecemos suporte em todos os programas de moldagem de silicone. O processo de fabricação selecionado — injeção de LSR, compressão, transferência ou outra rota — é confirmado a partir da geometria, do material e do volume reais, em vez de ser inferido da categoria do produto.

Peças pequenas com alta cavitação puxam a ferramenta em direção a uma superfície fria; peças grandes e únicas permanecem com cavidade única e canal de alimentação aberto, independentemente do volume anual de produção.

Volume, quantidade mínima de encomenda e prazo de entrega

A moldagem por injeção é um processo que prioriza o ferramental. O preço unitário diminui com a presença de cavitação, portanto, a decisão que define o custo é a quantidade de cavidades no início do projeto, e não a negociação no momento da compra.

Aqui, dois números diferentes são confundidos. A quantidade mínima de pedido (MOQ) indica o tamanho mínimo de um único pedido, uma vez que o aço já esteja disponível. A tabela abaixo mostra o volume anual, que determina se o corte desse aço faz sentido.

Nossa quantidade mínima de pedido (MOQ) para LSR moldado por injeção é de 3.000 a 5.000 peças por pedido. Essa questão não se compara à de comprar ou não um molde de injeção: para volumes abaixo de aproximadamente 10.000 peças por ano, a moldagem por compressão geralmente se mostra mais econômica, mesmo com um preço unitário mais alto, pois o custo do molde é muito menor e absorve as alterações de projeto. O processo de fabricação do molde leva de 20 a 35 dias úteis até a primeira versão (T1), com 7 a 10 dias úteis por rodada de revisão. A produção em massa, após a aprovação da amostra, leva de 20 a 30 dias para o primeiro lote. A estrutura de custos entre os processos é detalhada a seguir. Qual é o custo da moldagem em silicone?.

Quando desaconselhamos a moldagem por injeção de silicone

Cotamos o processo mais adequado à peça, não o processo com o maior custo de ferramental.

• Volume anual abaixo do ponto de equilíbrio das ferramentas: moldagem por compressão de silicone Utiliza ferramentas mais baratas e absorve alterações de projeto sem a necessidade de um novo bloco de aço.
• Seções sólidas espessas acima de aproximadamente 10–12 mm: o tempo de cura aumenta com o quadrado da espessura e o ciclo deixa de ser econômico
• Peças com inserções metálicas em baixo volume: moldagem por transferência geralmente é a opção mais adequada
• Perfis contínuos, cordas e tubos: extrusão, não injeção.
• O projeto ainda está em andamento: cada alteração geométrica após o corte do aço implica em retrabalho das ferramentas, por isso mantemos o projeto em fase de impressão 3D ou protótipo de compressão até que o desenho seja finalizado.

Um mapa mais abrangente das alternativas encontra-se em nosso Guia do processo de fabricação de produtos de silicone.

O que enviar com uma solicitação de cotação (RFQ)

Podemos fornecer um orçamento com base em uma foto, mas o valor terá uma margem de risco. Para obter um preço fixo:

• Arquivo 3D (STEP ou IGES) mais um desenho 2D com dimensões críticas e classe de tolerância.
• Dureza e cor alvo, referência Pantone se for necessário combinar — veja Como preparar desenhos CAD para o seu fabricante
• Objetivo de conformidade: contato com alimentos, uso médico, RoHS ou nenhum.
• Volume anual e frequência de pedidos, não apenas o primeiro pedido.
• Requisitos estéticos: linha de partição aceitável, localização do vestígio do ponto de injeção, acabamento superficial (SPI ou VDI)

Se a sua peça se enquadrar em uma das quatro famílias acima, podemos reutilizar materiais, ferramentas e experiência em planejamento de qualidade relevantes; o processo final e o projeto do molde ainda são confirmados durante o DFM (Design for Manufacturing).

Perguntas frequentes

Antes de bloquear a ferramenta

As duas decisões mais caras de reverter são a quantidade de cavidades e a localização do ponto de injeção. A quantidade de cavidades define o preço unitário durante toda a vida útil da ferramenta; a localização do ponto de injeção define onde o resíduo estético será depositado e qual lado da peça pode ser usinado como superfície A. Ambas são baratas de alterar no CAD, mas caras de alterar na usinagem em aço.

Envie o arquivo 3D, a classe de tolerância, a meta de conformidade e um volume anual realista, e retornaremos com o custo das ferramentas, opções de cavitação e o ponto de equilíbrio em relação à moldagem por compressão. Se o volume não justificar uma ferramenta de injeção, indicaremos isso no orçamento. Os critérios de avaliação de amostras antes do início da produção em massa estão listados em [link para a documentação]. Como avaliar a qualidade da amostra antes da produção em massa.

Solicite um orçamento

Envie seu arquivo 3D e o volume anual através do Formulário de solicitação de cotação.

Inclua no primeiro e-mail: arquivo STEP, classe de tolerância, dureza alvo, requisito de conformidade e volume anual. Retornaremos com o custo das ferramentas, opções de cavitação, preço unitário em dois pontos de volume e o ponto de equilíbrio em comparação com a moldagem por compressão.

Referências

• LFGB § 31, Transferência de substâncias para alimentos — Bundesministerium der Justiz, texto consolidado atual: gesetze-im-internet.de/lfgb/__31.html
• Capítulo Geral da USP 〈 88 〉 Testes de Reatividade Biológica, In Vivo (base da classificação de plásticos das classes I a VI) — Farmacopeia dos Estados Unidos: doi.usp.org/USPNF/USPNF_M98834_01_01.html