Эластомерные детали:силикон для литья под давлением и гибкие материалы для 3D-печати

Эластомерные детали, от промышленных прокладок до подошв вашей обуви, вездесущи и уникальны. Изготовлен из эластомеров, группы резиноподобных полимеров. , эти гибкие, эластичные и амортизирующие компоненты просты в изготовлении и могут быть изготовлены несколькими способами.

Одним из способов изготовления эластомерных деталей является литье под давлением. Не литье под давлением термопластов, а литье под давлением термореактивных материалов, таких как жидкий силиконовый каучук:этот материал впрыскивается в жидком состоянии, а затем отверждается, чтобы сделать его твердым. Но сегодня есть отличная альтернатива литью жидкого силикона под давлением, и это 3D-печать гибких материалов, таких как TPE и TPU. Больше никаких специальных материалов, TPE и TPU теперь можно печатать в 3D на недорогих FDM-принтерах.

В этой статье рассматриваются основы эластомерных деталей:их свойства, области применения и выбор литья под давлением или 3D-печати.

Что такое эластомер?

Эластомер определяется как полимер с низким модулем Юнга. , высокая нагрузка и вязкоупругость — сочетание вязкости и эластичности. Иногда их называют просто каучуками. , эластомеры — это более широкая категория, включающая невулканизированные материалы.

С точки зрения непрофессионала, эластомеры (эластичные полимеры) — это материалы, которые в различной степени эластичны, эластичны, гибки или деформируются при комнатной температуре. Это связано с их слабыми межмолекулярными связями. . Все это делает эластомеры невероятно полезными. Поскольку их можно сгибать и растягивать, не ломая, они используются во многих случаях, когда более жесткий материал не справился бы со своей задачей.

Эластомеры могут быть либо термосетками (не плавятся при нагревании) или термопластики (плавятся при нагревании), а некоторые из наиболее распространенных эластомеров включают:

• Натуральный каучук
• Бутадиеновый каучук
• Стирол-бутадиеновый каучук
• Мономер этилен-пропилен

Однако, поскольку в этой статье основное внимание уделяется прототипированию и, в частности, двум производственным процессам, мы уделим больше внимания силикону. , термопластичный эластомер (TPE) и термопластичный полиуретан (ТПУ). Силикон — это термореактивный материал, а ТПЭ и ТПУ — термополимеры, поэтому их можно экструдировать на 3D-принтере.

Примеры эластомерных деталей

Эластомеры невероятно распространены, их можно найти в простых повседневных предметах и ​​сложных промышленных узлах. Здесь мы рассмотрим различные эластомерные детали, классифицированные по отраслям, а также несколько приложений для конкретных материалов.

1. Автомобильная промышленность

Для шин и многого другого эластомеры необходимы для производства многих автомобильных компонентов.

• Шины
• Оборудование для гашения вибрации
• Дворники ветрового стекла
• Компоненты подвески
• Уплотнения и прокладки

2. Промышленный

Эластомеры широко используются в промышленности, особенно для уплотнений и прокладок для водонепроницаемых и воздухонепроницаемых узлов.

• Уплотнения и прокладки
• Электроизоляция
• Конвейерные ленты
• Приводные ремни
• Шланги и трубки

3. Нефть и газ

Эластомеры, особенно синтетические, используются в нефтяной и газовой промышленности, где они часто служат для предотвращения утечек масла.

• Гидравлические уплотнения
• Скребок для труб
• Чашки упаковщика
• Шланги

4. Товары народного потребления

Из эластомеров изготавливается огромное количество потребительских товаров, от футбольных мячей до ластиков для карандашей.

• Обувь, включая подошвы
• Плащи
• Губки
• Ластики для карандашей
• Спортивные товары, включая мячи
• Контейнеры для еды

Примеры конкретных материалов

Поскольку в этой статье основное внимание уделяется жидкому силиконовому каучуку, пригодному для литья под давлением, и нитям TPE и TPU, пригодным для 3D-печати, вот некоторые распространенные области применения этих трех материалов:

• Силикон :Биологически совместимое медицинское оборудование, протезы, безопасные для пищевых продуктов устройства, такие как формочки для льда, уплотнения и прокладки, литые компоненты.
• ТПЭ :уплотнения и прокладки, вкладыши для крышек бутылок, гусеницы для снегоходов, медицинские компоненты, включая катетеры, рукоятки для инструментов, втулки подвески, литые компоненты.
• ТПУ :корпуса для электроники, ролики, медицинские компоненты, приводные ремни, обувь, надувные изделия, оболочки проводов и трубки.

Эластомер для литья под давлением

Существует множество способов изготовления эластомерных деталей, но одним из самых надежных, особенно в больших количествах, является литье под давлением.

Литье под давлением — это процесс изготовления пластиковых деталей путем литья под давлением. , под давлением, жидкий материал в металлическую форму , обычно из стали или алюминия. В процессе литьевая машина подает сырье в пресс-форму, геометрия которой является отрицательным отпечатком готовой детали и которая обычно состоит из двух секций с полостью между ними.

Литье под давлением совместимо с термоотверждаемыми эластомерами. как жидкий силикон , и это отличный способ производить гибкие, ударопрочные и термостойкие детали в больших количествах. Перед формованием двухкомпонентный раствор силикона смешивают вместе, одна половина которого содержит платиновый катализатор, который позволяет силикону затвердевать до твердого состояния.

С помощью литья под давлением жидкого силикона можно производить такие детали, как прокладки, медицинское оборудование, кухонное оборудование, литые секции сборок из нескольких материалов и многое другое.

Плюсы

Силикон для литья под давлением имеет несколько преимуществ, в том числе быстрое производство больших объемов, высокий уровень детализации, хорошие свойства материала и низкую стоимость одной детали при определенных средних и больших количествах.

Минусы

Ограничения жидкого силикона для литья под давлением включают высокую стоимость металлической оснастки и геометрические ограничения, присущие процессу литья, включая тонкие стенки и закругленные углы.

Эластомер для 3D-печати

Альтернативой литью под давлением жидкого силикона является 3D-печать гибких нитей. как ТПЭ и ТПУ. Хотя эти материалы также можно лить под давлением, 3D-печать предлагает более радикальную альтернативу, которая может подходить для различных проектов, в том числе для создания одноразовых прототипов.

Одним из самых больших преимуществ эластомеров для 3D-печати, таких как TPE и TPU, является то, что эти материалы являются термопластами. и поэтому может быть превращен в нить для 3D-печати FDM, пригодную для плавления и экструзии. FDM — это самый дешевый вид 3D-печати — как с точки зрения машинных, так и с точки зрения эксплуатационных расходов — и это означает, что каждый может изготовить высококачественные детали из эластомера.

Нити TPE и TPU имеют свое применение. TPU — более твердый, плотный и жесткий материал, чем TPE, с лучшей стойкостью к истиранию и меньшей вероятностью усадки. Однако он менее гибкий, чем термопластичный эластомер, из которого можно сделать такие же гибкие детали, как резиновые ленты.

Хотя при 3D-печати эластомеров, особенно TPE, необходимо соблюдать осторожность (скорость печати должна быть низкой, а экструдеры с прямым приводом работают лучше, чем Боудены), практически любой FDM-принтер может обрабатывать эти материалы.

К распространенным эластомерным деталям, напечатанным на 3D-принтере, относятся промежуточные подошвы обуви из ТПУ и носимая электроника, а также ручки, шланги и чехлы для смартфонов из ТПЭ.

Плюсы

Преимущества 3D-печати гибкими нитями включают в себя очень низкие затраты даже при небольших количествах, отсутствие затрат на инструменты и почти неограниченные геометрические формы (внутренние и внешние). Это делает процесс очень подходящим для создания эластомерных прототипов.

Минусы

Ограничения 3D-печати эластомерных деталей из TPE и TPU включают точность и уровень детализации (по сравнению с литьем под давлением), скорость производства и масштабируемость, поскольку нет эффекта масштаба ни с точки зрения затрат, ни с точки зрения экономии времени.

Заключение

Литье жидкого силикона под давлением и 3D-печать FDM — отличные способы производства эластомерных деталей. Литье под давлением является лидером, когда речь идет о качестве и масштабируемости деталей, но 3D-печать — удобный и доступный вариант для прототипов, особенно одноразовых.

При изготовлении эластомерных деталей или прототипов вы должны учитывать такие факторы, как бюджет, количество единиц, требуемые свойства материала и будущие производственные потребности, прежде чем принимать решение о следующем плане действий — решение, с которым может помочь 3ERP.

3ERP — специалист по прототипированию, предлагающий как литье под давлением, так и 3D-печать, а также многие другие услуги. Получите бесплатное предложение на детали из эластомера прямо сейчас.