Cetak Injeksi Silikon vs Pencetakan 3D: Memilih Metode Produksi Bagian Elastomer Terbaik

Dari gasokan industri hingga sepatu Anda, bagian elastomer both luas dan unik. Terbuat dari elastomer, sekelompok polimer seperti karet, komponen fleksibel, retak, dan menyerap getungan ini mudah dibuat — dan dapat diproduksi dengan beberapa cara.

Salah satu cara untuk memproduksi bagian elastomer adalah injeksi cetak. Bukan injeksi cetak termoplastik, melainkan injeksi cetak termoset seperti silicone cair: material ini diinjeksikan dalam keadaan cair lalu dirawat untuk membuatnya padat. Namun hari ini ada alternatif yang hebat untuk injeksi cetak silicone cair, dan itu adalah pencetakan 3D dari material fleksibel seperti TPE dan TPU. Tidak lagi material khusus, TPE dan TPU kini dapat dicetak 3D pada pencetak FDM murah.

Artikel ini melihat dasar-dasar bagian elastomer: properti mereka, aplikasi mereka, dan apakah Anda harus memilih injeksi cetak atau pencetakan 3D.

Apa itu elastomer?

Elastomer didefinisikan sebagai polimer dengan modulus Young rendah, strain kegagalan tinggi, dan viskoelas — kombinasi viskositas dan elastisitas. Kadang-kadang disebut simplemente sebagai karet, elastomer sebenarnya kategori yang lebih luas yang mencakup material non-vulkanisasi.

Dalam bahasa leman, elastomer (polimer elastis) adalah material yang, dalam berbagai tingkat, elastis, retak, fleksibel, atau dapat berubah bentuk pada suhu kamar. Ini disebabkan oleh ikatan antar molekul lemah mereka. Semua ini membuat elastomer sangat berguna. Karena mereka dapat dibengkokkan dan ditarik tanpa pecah, mereka digunakan dalam banyak aplikasi di mana material yang lebih kaku akan gagal dalam tujuannya.

Elastomer dapat berupa termoset (tidak meleleh saat dipanaskan) atau termoplastik (meleleh saat dipanaskan), dan beberapa elastomer yang paling umum meliputi:

• Karet alami
• Karet butadien
• Karet styrene-butadien
• Monomer etilena-propilena

Namun, karena artikel ini fokus pada prototipe dan dua proses manufaktur khusus, kami akan memberikan perhatian lebih besar pada silikon, termoplastic elastomer (TPE), dan termoplastic polyurethane (TPU). Silikon adalah termoset, sementara TPE dan TPU keduanya adalah termoplastik dan oleh karena itu dapat diekstrusi oleh pencetak 3D.

Contoh bagian elastomer

Elastomer sangat umum dan dapat ditemukan dalam objek sehari-hari sederhana dan perakitan industri kompleks. Di sini kami melihat berbagai bagian elastomer yang dikategorikan menurut industri, serta beberapa aplikasi spesifik material.

1. Otomotif

Untuk ban dan banyak lagi, elastomer esensial untuk produksi banyak komponen otomotif.

• Ban
• Peralatan redaman getaran
• Pembersih kaca depan
• Komponen suspensi
• Seal dan gasokan

2. Industri

Elastomer banyak digunakan di industri, terutama untuk seal dan gasokan untuk perakitan watertight dan airtight.

• Seal dan gasokan
• Isolasi listrik
• Sapu konveyor
• Sapu penggerak
• Mangga dan tabung

3. Minyak & gas

Elastomer, terutama yang sintetik, ditemukan di industri minyak dan gas, di mana mereka sering digunakan untuk mencegah kebocoran minyak.

• Seal hidrolik
• Pembersih pipa
• Cup penutup
• Mangga

4. Barang konsumen

Sejumlah besar produk konsumen terbuat dari elastomer, dari sepak bola hingga penghapus pensil.

• Sepatu termasuk outsoles
• Jas hujan
• Spons
• Penghapus pensil
• Barang olahraga termasuk bola
• Wadah makanan

Contoh spesifik material

Karena artikel ini fokus pada injeksi cetak silicone cair yang dapat dicetak injeksi dan filamen TPE dan TPU yang dapat dicetak 3D, di sini adalah beberapa penggunaan umum untuk ketiga material ini:

• Silikon: Peralatan medis kompatibel biologis, prostetik, peralatan aman makanan seperti cetakan es batu, seal dan gasokan, komponen overmolded
• TPE: Seal dan gasokan, liner tutup botol, jejak snowmobile, komponen medis termasuk kateter, pegangan alat, bushing suspensi, komponen overmolded
• TPU: Kotak elektronik, roda castor, komponen medis, sapu penggerak, sepatu, item mengembang, jaket kabel dan tabung

Injeksi cetak elastomer

Ada banyak cara untuk membuat bagian elastomer, tetapi salah satu yang paling andal — terutama dalam jumlah besar — adalah injeksi cetak.

Injeksi cetak adalah proses membuat bagian plastik dengan menginjeksikan, di bawah tekanan, material cair ke dalam cetak logam, biasanya terbuat dari baja atau aluminium. Selama proses, mesin injeksi cetak menyediakan material mentah ke dalam cetakan, geometri yang merupakan citra negatif dari bagian akhir dan biasanya terdiri dari dua bagian dengan rongga di antaranya.

Injeksi cetak kompatibel dengan elastomer termoset seperti silikon cair, dan ini adalah cara yang luar biasa untuk memproduksi bagian yang lentur, tahan dampak, dan tahan suhu dalam jumlah besar. Sebelum molding, solusi silikon dua bagian dicampur bersama, setengahnya mengandung katalis platinum yang memungkinkan silikon untuk mengeras menjadi padat.

Injeksi cetak silicone cair dapat menghasilkan bagian seperti gasokan, peralatan medis, peralatan dapur, bagian overmolded dari perakitan multi-material, dan banyak lagi.

Keuntungan

Ada beberapa keuntungan injeksi cetak silikon, termasuk produksi cepat volume besar, tingkat detail yang baik, properti material yang baik, dan biaya per bagian yang rendah pada jumlah menengah hingga tinggi tertentu.

Keterbatasan

Keterbatasan injeksi cetak silicone cair termasuk biaya tooling logam yang tinggi dan keterbatasan geometris yang bawaan dalam proses molding, termasuk dinding tipis dan sudut radius.

Pencetakan 3D elastomer

Alternatif untuk injeksi cetak silicone cair adalah pencetakan 3D dari filamen fleksibel seperti TPE dan TPU. Meskipun material ini juga dapat diinjeksikan cetak, pencetakan 3D menawarkan alternatif yang lebih radikal yang mungkin cocok untuk berbagai jenis proyek, termasuk prototipe tunggal.

Salah satu keuntungan terbesar pencetakan 3D elastomer seperti TPE dan TPU adalah bahwa material ini adalah termoplastik dan oleh karena itu dapat dibuat menjadi filamen pencetakan 3D FDM yang cocok untuk dilelehkan dan diekstrusi. FDM adalah bentuk pencetakan 3D termurah — baik dari segi biaya mesin maupun operasional — dan ini berarti bahwa bagian elastomer berkualitas tinggi dapat dibuat oleh siapa saja.

Filamen TPE dan TPU keduai memiliki penggunaan mereka. TPU adalah material yang lebih keras, lebih padat, dan lebih kaku daripada TPE, dengan resistensi aus yang lebih baik dan peluang susut yang lebih kecil. Namun, ini kurang fleksibel daripada TPE, yang dapat digunakan untuk membuat bagian yang fleksibel seperti karet getah.

Meskipun hati-hati harus diambil saat pencetakan 3D elastomer, terutama TPE (kecepatan cetak harus lambat, dan extruder drive langsung bekerja lebih baik daripada Bowden) hampir semua pencetak FDM dapat memproses material ini.

Bagian elastomer cetak 3D umum termasuk midsole sepatu TPU dan elektronik wearable, dan pegangan TPE, mangga, dan kulit ponsel pintar.

Keuntungan

Keuntungan pencetakan 3D filamen fleksibel termasuk biaya yang sangat rendah bahkan untuk jumlah kecil, tanpa biaya tooling, dan geometri yang hampir tidak terbatas (internal dan eksternal). Ini membuat proses ini sangat cocok untuk prototipe elastomer.

Keterbatasan

Keterbatasan pencetakan 3D bagian elastomer dari TPE dan TPU termasuk akurasi dan tingkat detail (dibandingkan dengan injeksi cetak), kecepatan produksi, dan skalabilitas, karena tidak ada ekonomi skala baik dari segi biaya atau penghematan waktu.

Kesimpulan

Injeksi cetak silicone cair dan pencetakan 3D FDM keduanya adalah cara yang luar biasa untuk memproduksi bagian elastomer. Injeksi cetak adalah unggulan ketika datang ke kualitas bagian dan skalabilitas, tetapi pencetakan 3D adalah opsi yang nyaman dan terjangkau untuk prototipe, terutama tunggal.

Saat membuat bagian atau prototipe elastomer, Anda harus mempertimbangkan faktor seperti anggaran, jumlah unit, properti material yang diperlukan, dan kebutuhan produksi masa depan sebelum memutuskan langkah berikutnya Anda — keputusan yang 3ERP dapat bantu.

3ERP adalah spesialis prototipe yang menawarkan baik injeksi cetak maupun pencetakan 3D, serta banyak layanan lainnya. Dapatkan quote gratis sekarang untuk bagian elastomer Anda.