Wenn es um die Herstellung langlebiger, flexibler und hitzebeständiger Teile geht, ist Silikon oft das Material der Wahl. Seine Vielseitigkeit macht es ideal für eine Reihe von Branchen, von der Automobilindustrie und medizinischen Geräten bis hin zu Unterhaltungselektronik und Küchengeschirr. Aber wie genau verwandelt man Rohsilikon in präzise geformte, funktionale Produkte?
Was ist Silikonformen?
Silikonformen ist ein Herstellungsverfahren, bei dem flüssiger Silikonkautschuk (LSR) in verschiedene Formen gebracht wird. Die gängigsten Methoden sind Formpressen, Transferformen und Spritzgießen. Darunter sind Spritzgießen ist das beliebteste Verfahren für die Herstellung hochwertiger, komplexer Teile in großen Mengen.
Bitte schauen Sie sich das folgende YouTube-Video an, um zu erfahren, wie Silikonformteile aus einer Hochtemperatur-Formmaschine entfernt werden.
Warum Silikon wählen?
Bevor wir uns mit dem Prozess befassen, sollten wir verstehen, warum Silikon ein so beliebtes Material ist. Silikonkautschuk zeichnet sich durch seine Flexibilität, Haltbarkeit und Beständigkeit gegen extreme Temperaturen, Chemikalien und UV-Licht aus. Es ist ungiftig und hypoallergen und eignet sich daher für medizinische Anwendungen. Außerdem kann Silikon leicht eingefärbt oder transparent gemacht werden, was eine Reihe von Designmöglichkeiten bietet.
Arten von Silikonformen
Die zwei Haupttypen formbarer Silikonrohstoffe sind High Consistency Rubber (HCR) und Liquid Silicone Rubber (LSR).
Gummi mit hoher Konsistenz (HCR)
High Consistency Rubber (HCR) ist ein dickes Silikonmaterial, das beim Kompressions- und Transferformen verwendet wird. Beim Kompressionsformen wird HCR zwischen beheizte Platten gelegt, ideal für die Produktion kleiner Stückzahlen. Beim Transferformen wird HCR durch ein System in die Form übertragen, geeignet für Teile, die spezielle Eigenschaften erfordern oder mittlere Stückzahlen erfordern.
Flüssigsilikonkautschuk (LSR)
Flüssigsilikonkautschuk (LSR) ist ein flüssiges Silikon, das im Liquid Injection Molding (LIM) verwendet wird. Es unterstützt mehrere Technologien: Overmolding, bei dem ein Substrat mit Silikon überzogen wird; Two-Shot-Moulding, bei dem Thermoplast und Silikon gleichzeitig kombiniert werden; und Micromolding, bei dem sehr kleine Teile für hochentwickelte medizinische Geräte hergestellt werden.
Hier erhalten Sie einen Überblick über die verschiedenen Arten von Silikonkautschuk und ihre spezifischen Verwendungszwecke.
| Silikontyp | Beschreibung | Eigenschaften im Vergleich | Anwendungen |
|---|---|---|---|
| Transparenter Silikonkautschuk | Klares Silikon mit Shorehärte von A 10 bis A 70. | Wird als unsichtbare Dichtung verwendet und beeinträchtigt die Ästhetik nicht. | Airflow-Membranen, Kosmetikprodukte |
| Fluorsilikonkautschuk | Enthält Fluor in seiner Polymerkette und kombiniert Eigenschaften von Silikonen und Fluorkohlenwasserstoffen. | Beständig gegen Kraftstoffe, Öle, Lösungsmittel und extreme Temperaturen. | Luft- und Raumfahrt, Automobilanwendungen |
| Silikonkautschuk mit geringer Härte | Weichstes Silikon mit einer Shore-Härte zwischen A 5 und A 20. | Dehnbar, kann mehrfach gezogen und neu geformt werden, ohne zu reißen. | Babyflaschensauger, Frischhaltefolie, Antirutschmatten |
| Flammhemmender Silikonkautschuk | Silikon mit hoher Wärmeleitfähigkeit und Hitzebeständigkeit. | Selbstverlöschend, erhöhte Flammbeständigkeit durch spezielle Additive. | Anwendungen mit Feuer- oder Hitzekontakt |
| Hochfester Silikonkautschuk | Entwickelt für extreme Dehnung, Reißfestigkeit und hohe Abrieb- und Ermüdungsfestigkeit. | Reißfestigkeit von 29 bis 49 kN/m. | Formen, Extrusion, Kalandrieren |
| Elektrisch leitfähiger Silikonkautschuk | Silikonkautschuk gemischt mit Kohlenstoff und anderen leitfähigen Materialien. | Reduziert elektromagnetische und Hochfrequenzstörungen. | Elektronik, EMI/RFI-Abschirmung |
| Hitzebeständiger Silikonkautschuk | Behält Stabilität und Eigenschaften auch bei hohen Temperaturen (bis zu 150 °C/302 °F). | Hervorragende thermische Stabilität, beständig gegenüber hohen Temperaturen. | Hochtemperaturanwendungen |
| Allzweck-Silikonkautschuk | Gängiger Silikonkautschuk mit einer Shorehärte von A 30 bis A 70. | Vielseitig einsetzbar, für Formpressen und Extrusion. | Küchengeräte, Schläuche, Fahrzeugteile |
| Wärmeleitender Silikonkautschuk | Leitet Wärme von empfindlichen Bereichen weg, ideal für Elektronik. | Leitet Wärme effektiv ab und wird bei CPUs und elektronischen Gehäusen verwendet. | Elektronische Geräte, Wärmeableitung |
| Silikonkautschuk mit hoher Härte | Silikon mit einer Shorehärte bis A 90. | Hohe Dehnung, Reißfestigkeit, Abrieb- und Ermüdungsbeständigkeit. | Formen, Extrusion, Kalandrieren |
| Ölbeständiger Silikonkautschuk | Beständig gegen Öle, ohne die Struktur anzugreifen. | Behält seine Eigenschaften nach dem Kontakt mit Ölen. | Ölbezogene Anwendungen |
| Methylgruppe | Dimethylsilikon-Elastomer, das erste entwickelte Silikon-Elastomer. | Elastomer für allgemeine Zwecke. | Verschiedene allgemeine Anwendungen |
| Methyl- und Phenylgruppen | Methylphenyl-Silikon-Elastomere, entwickelt für Anwendungen bei niedrigen Temperaturen. | Bessere Leistung bei niedrigen Temperaturen. | Tieftemperaturanwendungen |
| Methyl- und Vinylgruppen | Methylvinylsilikon-Elastomere helfen beim Vulkanisationsprozess. | Verbesserte Vulkanisationseigenschaften. | Verschiedene Anwendungen, die eine verbesserte Vulkanisation erfordern |
| Methyl-, Phenyl- und Vinylgruppen | Silikon-Elastomere mit Methyl-, Phenyl- und Vinylgruppen, geeignet für niedrige Temperaturen. | Gute Leistung bei Niedertemperaturanwendungen. | Tieftemperaturanwendungen |
| Fluor-, Vinyl- und Methylgruppen | Fluorsilikonkautschuk ist bekannt für seine Beständigkeit gegen Öl, Kraftstoffe und Lösungsmittel. | Außergewöhnliche Beständigkeit gegen Chemikalien und extreme Temperaturen. | Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie, Chemieindustrie |
Wie werden Silikonkautschukteile hergestellt?
Teile aus Silikonkautschuk werden mit verschiedenen Verfahren hergestellt, die jeweils für unterschiedliche Anforderungen geeignet sind.
| Methodik | Beschreibung | Vorteile |
|---|---|---|
| Spritzguss | Erhitztes Silikon wird unter Druck in eine Form gespritzt und füllt die Hohlräume, um komplexe Formen zu bilden. | Geeignet für komplexe Designs und große Stückzahlen. |
| Flüssigkeitsspritzguss | Flüssiges Silikon wird gemischt und mit Zusatzstoffen und Katalysatoren mithilfe von zwei Kolben in eine Formhöhle gespritzt. | Kürzere Aushärtezeiten, präzise Designs. |
| Extrusion | Rohsilikon wird erhitzt und durch eine Düse gepresst, um Formen wie Schläuche und Dichtungen zu bilden. | Niedrige Kosten, Produktion großer Stückzahlen. |
| Formpressen | Silikon wird in erhitzte Formen gegeben und komprimiert, um das Teil zu formen. | Kostengünstig bei kleinen Stückzahlen. |
| Spritzgießen | Silikon wird in einen Topf gegeben und unter hohem Druck durch einen Anguss in eine Formhöhle gepresst. | Präzise Teile mit minimalem Abfall. |
| Kalandrieren | Um dünne Platten herzustellen, wird Silikon zwischen Walzen geführt. | Erzeugt dünne, gleichmäßige Blätter. |
Wie wird Silikonkautschuk hergestellt?
Silikonkautschuk, ein Polymer, das für seine Flexibilität und Hitzebeständigkeit bekannt ist, entsteht durch die Isolierung von Silizium aus Kieselsäure. Dies geschieht durch Erhitzen von Quarzsand auf 1800 °C (3272 °F) und Reagieren des resultierenden reinen Siliziums mit Methylchlorid zu Dimethyldichlorsilan (DMDCS).
DMDCS wird dann hydrolysiert, um Polydimethylsiloxanketten (PDMS) zu erzeugen, die zu einem dreidimensionalen Netzwerk vernetzt werden. Additive wie Füllstoffe, Pigmente und Stabilisatoren werden eingemischt, um Eigenschaften wie Reißfestigkeit und Farbe zu verbessern. Das Endprodukt wird geformt und durch Vulkanisation ausgehärtet, entweder bei hohen Temperaturen für Festigkeit oder bei Raumtemperatur für Weichheit.
Wie werden Silikonformen hergestellt?
Silikonformen werden entweder in einem Ein- oder Zweikomponentenverfahren hergestellt. Bei einer Einkomponentenform wird ein Masterteil hergestellt, mit Trennmittel beschichtet und dann mit gemischtem Silikonkautschuk überzogen. Nach dem Aushärten wird das Masterteil entfernt und die Form ist einsatzbereit. Bei einer Zweikomponentenform wird das Masterteil in Ton eingebettet und mit Silikon übergossen, um eine Hälfte der Form zu bilden. Nach dem Aushärten wird die Form getrennt und eine zweite Silikonschicht hinzugefügt, um die Form zu vervollständigen. Dieses Verfahren führt zu langlebigen Formen, die für die Herstellung hochwertiger Teile geeignet sind.
Vorteile des Silikonformens
Silikonformen bieten eine Reihe von Vorteilen, die sie für viele Anwendungen zur bevorzugten Wahl machen.
- Erfasst komplizierte Details präzise.
- Langanhaltend und mehrfach verwendbar.
- Hält hohen Temperaturen stand, ohne sich zu verformen.
- Beständig gegen viele Chemikalien und Lösungsmittel.
- Durch die schnelle Einstellung wird die Produktion beschleunigt.
- Erfordert im Vergleich zu anderen Formen nur minimalen Wartungsaufwand.
- Geeignet für zahlreiche Anwendungen und Produkte.
- Ideal für komplexe und detaillierte Designs.
- Die Teile kommen ohne Beschädigung aus der Form.
- Wirtschaftlich für kleine und Großserienfertigung läuft.
- Behält Form und Größe im Laufe der Zeit bei.
- Minimale Größenänderungen während der Aushärtung.
- Die Antihaft-Oberfläche gewährleistet eine einfache Teileentnahme.
- Kann sowohl einfache als auch komplizierte Formen erstellen.
- Effizienter Materialeinsatz mit minimalem Überschuss.
Warum ist Silikon ein großartiges Formmaterial?
Silikon ist eine erstklassige Wahl für den Formguss, da es vielseitig, präzise und langlebig ist. Es verträgt extreme Temperaturen und Chemikalien, härtet schnell aus und erfordert nur minimale Wartung. Silikonformen lassen sich leicht lösen, weisen eine geringe Schrumpfung auf und sind für verschiedene Designs kostengünstig.
Wie reinigt man luftgebrannte Silikonformen?
Um Silikonformen für den Heißluftofen zu reinigen, lassen Sie sie zunächst vollständig abkühlen. Kratzen Sie alle Rückstände vorsichtig mit einem weichen, nicht scheuernden Werkzeug ab. Waschen Sie die Form mit warmem Seifenwasser und einer weichen Bürste oder einem Tuch. Vermeiden Sie aggressive Chemikalien oder Scheuermittel. Spülen Sie sie gründlich mit klarem Wasser ab und trocknen Sie sie mit einem fusselfreien Tuch vollständig ab oder lassen Sie sie an der Luft trocknen.
Wie bemalt man Silikonformen?
Reinigen Sie die Form und tragen Sie eine silikonkompatible Grundierung auf. Verwenden Sie Silikon- oder Acrylfarbe und tragen Sie dünne, gleichmäßige Schichten auf. Lassen Sie jede Schicht trocknen, bevor Sie weitere auftragen, und tragen Sie zum Abschluss eine klare Silikonversiegelung auf, um die Haltbarkeit zu gewährleisten.
Wie färbt man Silikonformen?
Um Silikonformen einzufärben, können Sie Silikonpigmente direkt in das Silikon mischen, bevor es aushärtet. Geben Sie einfach ein paar Tropfen Pigment in das ungehärtete Silikon und mischen Sie gründlich, bis die Farbe gleichmäßig verteilt ist. Dadurch kann sich die Farbe mit dem Silikon verbinden, was zu einem lebendigen und dauerhaften Farbton führt.
Wie stellt man zu Hause Formen ohne Silikon her?
Sie können zu Hause ohne Silikon Formen herstellen, indem Sie Materialien wie Gelatine, Maisstärke oder Gips verwenden. Gelatineformen werden hergestellt, indem Sie Gelatine in heißem Wasser auflösen und über Ihr Objekt gießen und dann aushärten lassen. Maisstärke und Klebstoff können gemischt werden, um einen formbaren Teig zu bilden, der beim Trocknen aushärtet. Gips ist eine weitere Alternative; mischen Sie ihn einfach mit Wasser und gießen Sie ihn über das Objekt, das Sie formen möchten, und lassen Sie ihn aushärten.
Wie entferne ich Wackelpudding aus einer Silikonform?
Stellen Sie zunächst sicher, dass das Gelatine vollständig fest ist, indem Sie es im Kühlschrank abkühlen lassen. Wenn es fertig ist, ziehen Sie die Ränder der Silikonform vorsichtig vom Gelatine weg, um es zu lösen. Sie können den Boden der Form auch kurz in warmes Wasser tauchen, um das Gelatine leichter zu lösen. Legen Sie zum Schluss einen Teller über die Form, drehen Sie sie um und klopfen oder drücken Sie vorsichtig auf die Form, um das Gelatine auf den Teller zu lösen.
Wo kann man Silikonformen kaufen?
Sie können Silikonformen bei einer Vielzahl von Online-Händlern, Fachgeschäften für Küchenbedarf und Bastelgeschäften kaufen. Für maßgeschneiderte oder spezielle Silikonformen sollten Sie BOYI in Betracht ziehen, das hochwertige Silikonformen anbietet. Dienstleistungen im Formenbau maßgeschneidert auf Ihre spezifischen Bedürfnisse.
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FAQ
Wenn Sie hohe Präzision, Flexibilität und Haltbarkeit benötigen, sind Silikonformen oft die bessere Wahl. Für die Produktion großer Stückzahlen mit Fokus auf Kosteneffizienz sind Kunststoffformen möglicherweise besser geeignet.
Silikonformen können im Vergleich zu anderen Formverfahren relativ teuer sein, insbesondere bei der Produktion großer Stückzahlen. Die mit dem Silikonformen verbundenen Kosten umfassen den Preis des Silikonmaterials, die Komplexität des Formendesigns und die Einrichtung für den Formprozess.
Silikonformen sind flexibel und vielseitig, können aber teuer sein, sind bei Verwendung in großen Stückzahlen weniger haltbar und empfindlich gegenüber extremen Temperaturen und Chemikalien. Im Vergleich zu Metallformen können sie auch längere Aushärtezeiten und weniger Details aufweisen.
Um eine Silikonform abzudichten, reinigen Sie die Form, tragen Sie ein Trennmittel auf, fügen Sie die Teile zusammen und versiegeln Sie die Kanten mit Silikondichtmasse oder Klebeband. Üben Sie gleichmäßigen Druck aus und lassen Sie das Silikon gemäß Anleitung aushärten.
Die Lebensdauer einer Silikonform kann zwischen mehreren Monaten und mehreren Jahren liegen. Dies ist von Faktoren wie Nutzungshäufigkeit, ordnungsgemäßer Pflege und der Art des verwendeten Silikons abhängig.
Zweikomponenten-Silikon ist aufgrund seiner komplexen Formulierung und des Aushärtungsprozesses teurer. Es erfordert eine präzise Mischung von Basis und Katalysator, was hochwertigere Materialien und eine sorgfältige Handhabung erfordert.
Ja, es ist grundsätzlich sinnvoll, Silikonformen vor dem Gebrauch mit einem Trennmittel einzusprühen. Dadurch lässt sich das gegossene Material leichter aus der Form lösen und die Lebensdauer der Silikonform wird durch weniger Verschleiß verlängert.
Ja, Silikonformen sind zum Backen geeignet. Sie halten hohen Temperaturen stand, normalerweise bis zu 450 °C (232 °F), und sind daher ideal für den Einsatz in Öfen geeignet.
Katalog: Leitfaden zum Spritzgießen
Dieser Artikel wurde von Ingenieuren des BOYI TECHNOLOGY-Teams verfasst. Fuquan Chen ist ein professioneller Ingenieur und technischer Experte mit 20 Jahren Erfahrung im Rapid Prototyping sowie in der Herstellung von Metallteilen und Kunststoffteilen.
Hallo lieber,
Mein Name ist Somayeh Komeylian. Ich bin Doktorandin und diese Arbeit steht im Zusammenhang mit meiner Doktorarbeit.
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