Silikon transfer kalıplama işlemi genellikle dengeli bir süreç olarak tanımlanır.
Fabrikamızın bizim açısından bakıldığında, STM'de denge çok az önem taşırken, kontrol daha önemlidir.
Sıkıştırmalı kalıplama öngörülemez hale geldiğinde ve enjeksiyon kalıplama gereksiz veya hacim için çok pahalı göründüğünde genellikle transfer kalıplamaya yöneliyoruz. Çoğu STM projesi bize tek bir net gereksinimle geliyor: parça, birden fazla montaj veya düzeltme adımından sonra değil, ilk seferde doğru olmalı.
Bu makale, STM'yi ders kitaplarının anlattığı gibi açıklamıyor. Bunun yerine, STM'nin kalıp denemeleri, küçük ölçekli üretim ve gerçek müşteri projeleri sırasında nasıl davrandığını açıklıyor.
Silikon Transfer Kalıplama Nedir?
Silikon Transfer Kalıplama (STM), kürlenmemiş silikonun bir transfer kabından kapalı, ısıtılmış bir kalıba basınç altında itildiği ve ardından son şeklini alacak şekilde kürlendiği bir işlemdir.
Pratikte, STM nadiren sadece bir parçanın karmaşık olması nedeniyle tercih edilir.
Bu parça, düzensiz dolum, ek parça hareketi veya boyut kaymasına tahammül edemediği için seçilmiştir.
STM'nin en sık tıbbi tutacaklarda, elektronik kapsüllemelerde ve doğrudan metal veya plastik ek parçalara kalıplanan silikon parçalarda kullanıldığını görüyoruz. Bunlar, sıkıştırmalı kalıplamanın tutarlı bir şekilde doldurmakta zorlandığı ve enjeksiyon kalıplamanın net faydalar sağlamadan maliyet ve karmaşıklık eklediği parçalardır.
Silikon Transfer Kalıplama İşlemi Atölyede Nasıl Çalışır?
Kalıp Hazırlığı
Transfer kalıplama yöntemiyle üretilen bir parça muayeneden geçemezse, asıl neden genellikle haftalar öncesinde, kalıp tasarımı sırasında bulunur.
Hem çelik hem de alüminyum kalıplarla çalışıyoruz. Uzun vadeli stabilite önemli olduğunda çelik kullanılır. Alüminyum ise, üretim süresini kısalttığı için erken numune alma aşamasında yaygındır. Ancak malzeme ne olursa olsun, STM kalıplarının plastik kalıplardan farklı tasarlanması gerekir.
Kağıt üzerinde her şey doğru görünen, ancak silikon için kalıp toleranslarının çok dar olduğu projeler gördük. Sonuç olarak bir bölgede aşırı çapak, diğerinde ise eksik döküm meydana geldi. Bundan sonra, STM kalıplarını daha basit enjeksiyon kalıpları olarak görmeyi bıraktık. Çünkü öyle değiller.
Üretimden önce kalıplar temizlenir ve ayırıcı maddelerle kaplanır. Bu adım rutin gibi görünse de, atlanması veya yanlış kaplama kullanılması genellikle yapışmaya ve ancak birkaç döngüden sonra ortaya çıkan yüzey kusurlarına yol açar.
Malzeme Hazırlığı
STM ağırlıklı olarak yüksek kıvamlı kauçuk (HCR) kullanır. Bunun basit bir nedeni var: HCR, özellikle ek parçalar söz konusu olduğunda, transfer basıncı altında daha tahmin edilebilir bir şekilde davranır.
Karıştırma oranları, bileşiğe bağlı olarak genellikle 10:1 ile 20:1 arasında değişir. Kağıt üzerinde küçük bir sapma ciddi görünmez. Gerçekte ise oran hataları genellikle hemen ortaya çıkmaz.
Bir keresinde, oranı biraz hatalı olan bir parti ürettik. Parçalar kalıptan sorunsuz bir şekilde çıktı ve kabul edilebilir görünüyordu. Ancak son kontrolde aynı boşluk boyunca sertlik farklılıkları olduğunu fark ettik. Bu, partinin başarısız sayılması için yeterliydi.
O zamandan beri, malzeme karıştırmayı bir hazırlık aşaması olarak değil, kontrollü bir süreç olarak ele alıyoruz. Oran yanlışsa, sonraki aşamalarda yapılacak hiçbir ayarlama bunu tamamen düzeltemez.
Karıştırma işleminden sonra silikon, transfer kabına yerleştirilir. Burada ön ısıtma belirgin bir fark yaratır. Soğuk malzeme, basıncı artırmamızı gerektirir ki bu da genellikle akış sorunlarını çözmek yerine yeni sorunlar yaratır.
Transfer Aşaması
Kalıp kapatıldıktan sonra, piston silikonu boşluklara iter. Tipik basınçlar 500 ila 2000 psi arasında değişir.
Genel bir varsayım, daha yüksek basıncın dolumu iyileştirdiğidir. STM'de bu yalnızca kısmen doğrudur. Basınç, yetersiz havalandırmayı telafi etmek için kullanıldığında, sonuç genellikle daha fazla çapak ve yer değiştirmiş insertler olur.
Kapı ve havalandırma tasarımına büyük önem veriyoruz. Hava kabarcıkları her döngüde aynı yerde ortaya çıkıyorsa, bunun nedeni neredeyse hiçbir zaman malzeme değildir. Genellikle dışarı çıkacak yeri olmayan sıkışmış havadır.
İyi akış, kaba kuvvetle değil, sıcaklık kontrolü ve kalıp tasarımıyla sağlanır.
Kürleme
Kürleme sıcaklıkları genellikle 150°C ile 200°C arasında değişir ve çevrim süreleri parça kalınlığına bağlı olarak farklılık gösterir.
İnce parçalar için kürleme hızlı ve kolay görünmektedir. Daha kalın veya yapısal parçalar için kürleme süresi kritik hale gelir. Özellikle tıbbi veya yüksek sıcaklık uygulamaları için, genellikle birkaç saat boyunca yaklaşık 200°C'de son kürleme yapılmasını öneririz.
Üretim sırasında zaman kazandıran son kürleme işlemini atlamak, genellikle aylar sonra sıkıştırma deformasyonuna veya mekanik arızalara yol açar. Bu sorunları müşteriye açıklamak, baştan daha uzun bir kürleme döngüsünü açıklamak kadar kolay değildir.
Kalıptan çıkarma
Kalıptan çıkarma, bir sorun çıkana kadar nadiren dikkat çeken adımlardan biridir.
Çıkarma pimleri dikkatlice yerleştirilmelidir. Çok fazla kuvvet veya yanlış yerleştirme, yumuşak silikonu deforme edebilir veya görünür izler bırakabilir. Hassas parçalar için, çıkarma sırasında stresi azaltmak amacıyla bazen vakum destekli kalıptan çıkarma yöntemini kullanıyoruz.
Bu aşamada bir parça hasar görürse, daha önceki aşamalarda yapılan kalıplama ne kadar iyi olursa olsun, hasar onarılamaz.
Rötuş
STM'de çapak yaygındır. Tipik çapak kalınlığı, kalıp uyumuna ve sıkıştırma kuvvetine bağlı olarak 0,05 mm ile 0,2 mm arasında değişir.
Yüksek hacimli parçalar için genellikle kriyojenik çapak alma yöntemini kullanıyoruz. Görünür veya düşük hacimli parçalar için ise manuel kesme daha iyi kontrol sağlıyor. Yapıştırma veya kaplama gerektiğinde plazma aktivasyonu gibi yüzey işlemleri ekleniyor.
Bu adımlar genellikle fiyat teklifi verme sürecinde hafife alınır, ancak nihai görünüm ve tutarlılıkta büyük rol oynarlar.
Malzeme Seçimi: HCR'nin Hala Varsayılan Seçenek Olmasının Sebebi
HCR, daha iyi yırtılma direnci ve basınç altında boyutsal kararlılık sunduğu için STM için birincil malzeme olmaya devam etmektedir.
Sertlik genellikle 30 ile 80 Shore A arasında değişir. Daha yumuşak malzemeler daha kolay akar ancak daha iyi havalandırma gerektirir. Daha sert malzemeler şekillerini daha iyi korur ancak daha hassas sıcaklık ve basınç kontrolü gerektirir.
Tıbbi ve gıda ile temas eden uygulamalar için sertifikalı bileşikler standarttır. Kürleşme davranışını yalnızca veri sayfaları üzerinden değil, gerçek denemeler sırasında her zaman doğrularız.
Verimi Etkileyen Proses Parametreleri
Üretim verilerimize göre, en hassas parametreler şunlardır:
- Transfer basıncı: 500–2.000 psi
- Kalıp sıcaklığı: 150–200°C
- Aktarım hızı: Çok hızlı olması havayı hapseder, çok yavaş olması ise erken kürleşme riskini artırır.
- Kürlenme süresi: Yetersiz zaman genellikle yumuşak çekirdeklere yol açar.
Bu parametrelerde sapmalar olduğunda, arızalar hızla ortaya çıkar.
İleride Zaman Kazandıracak Tasarım Kılavuzları
Duvar kalınlığının homojen olması hala en güvenilir kuraldır. Ani kalınlık değişiklikleri genellikle eksik doluma veya iç gerilime yol açar.
Kapı ve yolluk yerleşimi, sadece en kısa yolları değil, düzgün akışı da desteklemelidir. Ek parçalar mümkün olduğunca mekanik olarak sabitlenmelidir. Ek parçaları tutmak için yalnızca silikon akışına güvenmek genellikle hizalama sorunlarına yol açar.
İyi tasarım, agresif parametre ayarlamalarına kıyasla hurda miktarını daha etkili bir şekilde azaltır.
Kalite Kontrol: Sorunları Erken Tespit Etmek
Sık görülen STM hataları arasında hava kabarcıkları, kısa kalıplama, aşırı flaşlama ve yetersiz kürleme bulunur.
Sertlik, çekme dayanımı ve boyutları düzenli olarak kontrol ediyoruz. Tıbbi ve elektronik parçalar için ek doğrulama, uzun vadeli performansı garanti eder.
Çoğu arıza, malzeme kalitesinden değil, havalandırma tasarımından veya parametre kararsızlığından kaynaklanır.
Gerçek Kullanımda Avantajlar ve Sınırlamalar
STM'nin İyi Yaptığı Şeyler
- Karmaşık geometriler için tutarlı dolgu
- İkinci bir montaj gerektirmeyen güvenilir kalıp içi enjeksiyonu
- Orta hacimli üretim için makul kalıp maliyeti.
STM'nin Sınırları Olduğu Noktalar
- Enjeksiyon kalıplamaya göre daha uzun kürlenme süreleri
- Taşıma bantlarından ve transfer kaplarından kaynaklanan malzeme atıkları
- Kalıp ve süreç uzmanlığına daha fazla bağımlılık
STM, ham hızdan ziyade hassasiyet ve güvenilirliğin daha önemli olduğu durumlarda en iyi performansı gösterir.
Tipik Uygulama Alanlarımız
STM genellikle şu amaçlarla kullanılır:
- Tıbbi cihaz bileşenleri
- Elektronik kapsüllemeler
- İç parçalı endüstriyel contalar
- Özel tüketici ürünleri
Gücü, sadece doğru görünmekle kalmayıp, tutarlı bir şekilde performans göstermesi gereken parçalar üretmesinde yatmaktadır.
Transfer Kalıplama ve Diğer Silikon Kalıplama Yöntemleri Karşılaştırması
Transfer vs Sıkıştırma Kalıplama
Sıkıştırmalı kalıplama, basit ve kalın parçalar için maliyet açısından avantajlıdır. Transfer kalıplama ise hassas bileşenler için daha iyi akış kontrolü ve parça entegrasyonu sağlar.
Transfer vs Enjeksiyon kalıplama
Enjeksiyon kalıplama, yüksek hacimli otomasyonda üstün performans gösterir. Transfer kalıplama ise HCR malzemeleri kullanılarak orta hacimli üretimde daha esnek ve maliyet açısından daha verimlidir.
Sıkça Sorulan Sorular
STM'nin fiyatı ne kadar?
Maliyetler, parçanın karmaşıklığına ve hacmine bağlıdır. STM, genel maliyet açısından genellikle sıkıştırmalı kalıplama ve enjeksiyonlu kalıplama arasında yer alır.
Bir STM döngüsü ne kadar sürer?
Aktarma işlemi hızlıdır, ancak kürleşme süresi kalınlığa ve malzemeye bağlı olarak genellikle 1 ila 15 dakika sürer.
STM tıbbi cihazlar için uygun mudur?
Evet. STM, malzeme stabilitesi ve kalıp içi yerleştirme özelliği nedeniyle tıbbi bileşenlerde yaygın olarak kullanılmaktadır.
STM enjeksiyon kalıplamadan nasıl farklıdır?
STM daha düşük basınçta çalışır ve orta hacimli, karmaşık parçalar için uygundur. Enjeksiyon kalıplama ise yüksek hacimli, otomatik üretime avantaj sağlar.
Çözüm
Silikon transfer kalıplama, moda veya basit olduğu için tercih edilmez. Diğer kalıplama yöntemlerinin zorlandığı belirli sorunları çözdüğü için tercih edilir.
Kalıp tasarımı, malzeme seçimi ve proses kontrolü doğru yapıldığında, STM daha az beklenmedik sorunla tutarlı, yüksek performanslı parçalar üretir.
Yıllardır birçok sektörde silikon kalıplama ile çalışıyoruz. Ürününüz için STM'yi değerlendiriyorsanız veya kalıplama seçeneklerini karşılaştırıyorsanız, varsayımlara değil, gerçek üretim koşullarına dayalı olarak projenizi görüşmekten memnuniyet duyarız.
