Bagian elastomer:silikon cetakan injeksi vs bahan fleksibel pencetakan 3D

Dari gasket industri hingga sol sepatu Anda, suku cadang elastomer ada di mana-mana dan unik. Terbuat dari elastomer, sekelompok polimer mirip karet , komponen yang fleksibel, melar, dan menyerap goncangan ini mudah dibuat — dan dapat diproduksi dengan beberapa cara.

Salah satu cara untuk memproduksi bagian elastomer adalah injection moulding. Bukan cetakan injeksi termoplastik, tetapi cetakan injeksi termoset seperti karet silikon cair:bahan ini disuntikkan dalam keadaan cair kemudian disembuhkan untuk membuatnya padat. Tapi hari ini ada alternatif yang bagus untuk cetakan injeksi silikon cair, dan itu adalah pencetakan 3D dari bahan fleksibel seperti TPE dan TPU. Tidak lagi bahan khusus, TPE dan TPU kini dapat dicetak 3D pada printer FDM berbiaya rendah.

Artikel ini membahas dasar-dasar komponen elastomer:propertinya, aplikasinya, dan apakah Anda harus memilih cetakan injeksi atau pencetakan 3D.

Apa itu elastomer?

Elastomer didefinisikan sebagai polimer dengan modulus Young yang rendah , regangan kegagalan tinggi , dan viskoelastisitas - kombinasi viskositas dan elastisitas. Kadang-kadang disebut hanya sebagai karet , elastomer sebenarnya adalah kategori yang lebih luas yang mencakup bahan yang tidak divulkanisir.

Dalam istilah awam, elastomer (polimer elastis) adalah bahan yang, dalam berbagai tingkatan, elastis, melar, fleksibel, atau dapat berubah bentuk pada suhu kamar. Ini karena ikatan antarmolekul yang lemah . Semua ini membuat elastomer sangat berguna. Karena mereka dapat ditekuk dan diregangkan tanpa putus, mereka digunakan dalam banyak aplikasi di mana bahan 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 termasuk:

• Karet alami
• Karet butadiena
• Karet stirena-butadiena
• Monomer etilen-propilena

Namun, karena artikel ini berfokus pada pembuatan prototipe dan dua proses manufaktur secara khusus, kami akan memberikan perhatian yang lebih besar pada silikon , elastomer termoplastik (TPE), dan poliuretan termoplastik (TPU). Silikon adalah termoset, sedangkan TPE dan TPU keduanya termopolimer dan oleh karena itu dapat diekstrusi oleh printer 3D.

Contoh bagian elastomer

Elastomer sangat umum dan dapat ditemukan dalam benda sehari-hari yang sederhana dan rakitan industri yang kompleks. Di sini kita melihat berbagai bagian elastomer yang dikategorikan berdasarkan industri, serta beberapa aplikasi khusus material.

1. Otomotif

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

• Ban
• Peralatan peredam getaran
• Wiper kaca depan
• Komponen suspensi
• Segel dan gasket

2. Industri

Elastomer banyak digunakan dalam industri, terutama untuk seal dan gasket untuk rakitan kedap air dan kedap udara.

• Segel dan gasket
• Insulasi listrik
• Sabuk konveyor
• Sabuk penggerak
• Selang dan tabung

3. Minyak &gas

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

• Segel hidrolik
• Wiper pipa
• Cangkir pengemas
• Selang

4. Barang konsumsi

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

• Alas kaki termasuk sol luar
• Jas hujan
• Spons
• Penghapus pensil
• Barang olahraga termasuk bola
• Wadah makanan

Contoh khusus materi

Karena artikel ini berfokus pada karet silikon cair yang dapat dicetak dengan injeksi dan filamen TPE dan TPU yang dapat dicetak 3D, berikut adalah beberapa kegunaan umum untuk ketiga bahan ini:

• Silikon :Peralatan medis yang kompatibel secara biologis, prostetik, perangkat yang aman untuk makanan seperti baki es batu, segel dan gasket, komponen yang terlalu banyak dibentuk
• TPE :Seal dan gasket, liner tutup botol, track mobil salju, komponen medis termasuk kateter, gagang alat, bushing suspensi, komponen overmolded
• TPU :Kasing elektronik, roda kastor, komponen medis, sabuk penggerak, alas kaki, barang tiup, pelapis kawat dan pipa

Elastomer cetakan injeksi

Ada banyak cara untuk membuat suku cadang elastomer, tetapi salah satu yang paling andal — terutama dalam jumlah besar — ​​adalah cetakan injeksi.

Injection moulding adalah proses pembuatan bagian plastik dengan menyuntik , pada tekanan, sebuah bahan cair menjadi cetakan logam , biasanya terbuat dari baja atau aluminium. Selama proses tersebut, mesin cetak injeksi memasukkan bahan mentah ke dalam cetakan, yang geometrinya merupakan kesan negatif dari bagian akhir dan biasanya terdiri dari dua bagian dengan rongga di antaranya.

Cetakan injeksi kompatibel dengan elastomer termoset seperti silikon cair , dan ini adalah cara terbaik untuk memproduksi suku cadang yang lentur, tahan benturan, dan tahan suhu dalam jumlah besar. Sebelum dicetak, larutan silikon dua bagian dicampur menjadi satu, setengahnya mengandung katalis platinum yang memungkinkan silikon mengeras menjadi padat.

Silikon cair cetakan injeksi dapat menghasilkan bagian-bagian seperti gasket, peralatan medis, peralatan dapur, bagian rakitan multi-material yang overmolded, dan banyak lagi.

Pro

Ada beberapa keuntungan dari silikon cetakan injeksi, termasuk produksi cepat dalam volume besar, tingkat detail yang tinggi, sifat material yang baik, dan biaya per bagian yang rendah pada jumlah sedang hingga tinggi tertentu.

Kontra

Keterbatasan silikon cair cetakan injeksi termasuk biaya perkakas logam yang tinggi dan batasan geometris yang melekat pada proses pencetakan, termasuk dinding tipis dan sudut radius.

elastomer pencetakan 3D

Sebuah alternatif untuk cetakan injeksi silikon cair adalah pencetakan 3D dari filamen fleksibel seperti TPE dan TPU. Meskipun bahan ini juga dapat dicetak dengan injeksi, pencetakan 3D menawarkan alternatif yang lebih radikal yang mungkin cocok untuk berbagai jenis proyek, termasuk prototipe satu kali.

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

Filamen TPE dan TPU keduanya memiliki kegunaannya masing-masing. TPU adalah bahan yang lebih keras, lebih padat, dan lebih kaku daripada TPE, dengan ketahanan abrasi yang lebih baik dan kemungkinan penyusutan yang lebih kecil. Namun, ini kurang fleksibel dibandingkan TPE, yang dapat digunakan untuk membuat suku cadang sefleksibel karet gelang.

Meskipun harus berhati-hati saat elastomer pencetakan 3D, terutama TPE (kecepatan cetak harus lambat, dan pengekstrusi penggerak langsung bekerja lebih baik daripada Bowdens), hampir semua printer FDM dapat memproses bahan ini.

Bagian elastomer cetak 3D yang umum termasuk sol tengah alas kaki TPU dan perangkat elektronik yang dapat dikenakan, serta gagang TPE, selang, dan kulit ponsel cerdas.

Pro

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

Kontra

Keterbatasan suku cadang elastomerik pencetakan 3D dari TPE dan TPU mencakup tingkat akurasi dan detail (dibandingkan dengan pencetakan injeksi), kecepatan produksi, dan skalabilitas, karena tidak ada skala ekonomi baik dalam hal penghematan biaya maupun waktu.

Kesimpulan

Cetakan injeksi silikon cair dan pencetakan FDM 3D adalah cara terbaik untuk memproduksi bagian elastomer. Cetakan injeksi adalah yang terdepan dalam hal kualitas dan skalabilitas suku cadang, tetapi pencetakan 3D adalah pilihan yang nyaman dan terjangkau untuk prototipe, terutama sekali pakai.

Saat membuat suku cadang atau prototipe elastomer, Anda harus mempertimbangkan faktor-faktor seperti anggaran, jumlah unit, sifat material yang diperlukan, dan kebutuhan produksi di masa mendatang sebelum memutuskan tindakan selanjutnya — keputusan yang dapat dibantu oleh 3ERP.

3ERP adalah spesialis pembuatan prototipe yang menawarkan cetakan injeksi dan pencetakan 3D, serta banyak layanan lainnya. Dapatkan penawaran gratis sekarang untuk suku cadang elastomer Anda.