Dasar-dasar bekerja dengan bahan elastomer

Apa persamaan ban mobil, gasket kedap air, sol sepatu, karet gelang, dan penghapus pensil? Banyak dari objek ini adalah benda yang berinteraksi dengan kita setiap hari, tetapi juga dibuat menggunakan elastomer, atau "polimer elastis".

Bahan elastomer adalah polimer sintetik lentur yang mirip dengan karet. Meskipun keduanya memiliki karakteristik yang serupa, mereka berbeda dalam beberapa hal utama. Karet, misalnya, adalah senyawa alami yang berasal dari lateks. Sementara bahan yang sangat berguna dan serbaguna, susunan kimia karet memberlakukan batasan manufaktur tertentu dan juga membuat bagian rentan terhadap keretakan ozon. Elastomer, di sisi lain, adalah keluarga polimer berbasis minyak bumi yang bertindak sangat mirip dengan karet tetapi menawarkan sifat material yang lebih baik.

Artikel ini akan memberikan panduan singkat tentang pembuatan dengan bahan elastomer.

Mendefinisikan karakteristik dan sifat mekanik elastomer

Elastomer adalah bahan yang memiliki kemampuan untuk meregang dan kemudian memantul kembali ke bentuk aslinya. Elastomer memberikan berbagai manfaat lain, termasuk elastisitas tinggi, ketahanan abrasi dan sobek, impermeabilitas, tekstur lembut, dan ketahanan slip. Mereka juga dapat menahan fluktuasi suhu yang signifikan dan ideal untuk isolasi suhu dan listrik.

Elastomer dapat disetel secara kimia untuk berbagai aplikasi. Misalnya, bahan elastomer dapat disetel untuk meningkatkan daya pantul untuk sesuatu seperti sol sepatu atau disetel untuk daya pantul rendah, produk peredam seperti pegangan. Mereka juga dapat memberikan hisap dan penyegelan. Tergantung pada aplikasinya, memilih bahan yang tepat dapat meningkatkan karakteristik yang diinginkan dari bagian akhir.

Termoplastik vs. termoset

Penting untuk dicatat bahwa ada dua jenis utama elastomer:termoplastik dan termoset. Termoplastik mencair saat dipanaskan dan mengeras saat didinginkan — sebuah proses yang dapat diulang, memperpanjang siklus hidup material. Kualitas ini membuatnya sangat berguna untuk pembuatan bagian cetakan injeksi dengan volume tinggi. Bahan polimer yang kuat ini biasanya tahan susut, penyerap goncangan, dan sebagian besar juga dapat didaur ulang.

Sebaliknya, plastik termoset tidak dapat dilebur dan digunakan kembali setelah bagian tersebut mengeras. Proses pengawetan memicu reaksi kimia yang memicu pembentukan ikatan silang tiga dimensi yang sangat kuat antara molekul di dalam polimer — ikatannya hampir tidak mungkin putus, bahkan di bawah suhu ekstrem. Karena daya tahan, kekuatan, dan ketahanan lengkung yang tinggi dari ikatan ini, termoset sering digunakan untuk memperkuat material lain terhadap benturan dan deformasi.

Empat faktor penting untuk merancang dan membuat suku cadang elastomer

Untuk memaksimalkan sifat material yang diinginkan dari suku cadang elastomer, ada beberapa pertimbangan penting yang sebaiknya diingat oleh tim produk.

1. Pimpin dengan persyaratan yang jelas

Persyaratan khusus untuk aplikasi tertentu harus mendorong pemilihan dan desain material untuk bagian tersebut. Dengan memiliki pemahaman yang jelas tentang persyaratan tersebut, produsen dapat dengan cepat menentukan bahan elastomer mana yang menawarkan manfaat paling signifikan.

Menggunakan sistem perencanaan kebutuhan material (MRP) sering terbukti bermanfaat bagi tim produk. Bekerja secara retroaktif dari rencana dan jadwal produksi, sistem ini menghasilkan daftar persyaratan komponen dan material yang memberikan visibilitas ke material apa yang dibutuhkan, dalam jumlah berapa, dan dalam jangka waktu berapa — semuanya dapat membantu produsen tetap sesuai jadwal dan sumber daya yang tepat.

2. Mencapai draf yang sesuai

Draft mengacu pada sudut meruncing yang dimasukkan ke dalam desain bagian yang membantu memastikan bahwa bagian tersebut dikeluarkan dengan lancar dari cetakan. Draf yang tidak memadai tidak hanya membuat bagian lebih sulit untuk dilepas, tetapi juga dapat menyebabkan bengkok, patah, melengkung, dan permukaan akhir yang lebih rendah saat plastik mendingin.

Komponen elastomer biasanya memerlukan sejumlah besar draf untuk mencegah bahan menempel pada cetakan itu sendiri. Menambahkan tekstur pada pin ejektor untuk memberi pegangan ekstra adalah metode lain untuk meningkatkan efisiensi dalam melepas komponen dari cetakannya.

3. Kalibrasi ketebalan dinding dengan persyaratan tertentu

Umumnya, ketebalan dinding bagian harus dijaga antara ketebalan 1,5 dan 3 mm dan harus seragam mungkin. Ini membantu bagian menjadi dingin lebih cepat (sehingga mengurangi waktu siklus), dan mencegah penyusutan yang tidak teratur dan noda yang tidak sedap dipandang. Jika aplikasi bagian memerlukan ketebalan dinding yang bervariasi, maka transisi bertahap harus dimasukkan untuk menjaga integritas desain.

Sifat lentur bahan elastomer memungkinkan bagian dirancang dengan ketebalan dinding yang lebih tinggi serta variasi ketebalan dinding. Dengan menerapkan tekanan selama produksi, para insinyur dapat membentuk atau membentuk material dengan cara yang tidak dapat dicapai melalui pencetakan injeksi atau saat manufaktur dengan material yang lebih kaku.

4. Maksimalkan efektivitas overmolding

Overmolding mengacu pada proses pembuatan lapisan elastomer yang kemudian dilekatkan pada bagian non-elastomer yang kaku. Salah satu contoh umum dari hal ini adalah cengkeraman lentur yang ditemukan pada banyak perkakas tangan, yang memberikan ketahanan slip dan mencegah pengguna memegang plastik atau logam yang kaku — keduanya meningkatkan keamanan dan efisiensi perkakas.

Untuk memaksimalkan keefektifan cengkeraman overmolded, para insinyur perlu merancang produk untuk memungkinkan kekuatan ikatan yang baik antara bahan elastomer dan bahan kaku melalui metode kimia dan mekanis. Perlekatan bahan kimia khususnya penting karena ikatan yang terbentuk antara kedua bahan meningkat daya tahan dan umur panjang bagian tersebut, sekaligus menghilangkan kebutuhan akan pra-perawatan atau perekat permukaan tambahan.

Pembuatan elastomer yang efisien — dan banyak lagi

Elastomer adalah kategori serbaguna termoplastik mirip karet yang menawarkan kualitas material yang ditingkatkan secara signifikan. Rangkaian unik ketahanan kimia dan fisik elastomer termoplastik — serta kelenturan dan kekuatannya yang tinggi — memungkinkan produsen memproduksi banyak barang yang berinteraksi dengan kita sehari-hari, termasuk segala sesuatu mulai dari ban dalam sepeda hingga pakaian selam.

Bermitra dengan mitra manufaktur berpengalaman seperti Fast Radius memberdayakan tim produk untuk mendapatkan hasil maksimal dari desain material atau suku cadang apa pun. Tim kami yang terdiri dari insinyur dan desainer kolaboratif yang berpengalaman sama mahirnya dalam berbicara tentang pembuatan prototipe elastomer karena mereka adalah proses terbaru dalam manufaktur aditif, dan kami bekerja sama dengan setiap pelanggan untuk memastikan bahwa setiap tahap proses produksi dioptimalkan untuk desain, manufakturabilitas, dan persyaratan waktu. Hubungi kami hari ini dan temukan perhatian terhadap detail, efisiensi, dan efektivitas biaya yang dihadirkan oleh Fast Radius.