Эластомерные детали: силикон для литья под давлением против гибких материалов для 3D-печати

Эластомерные детали: силикон для литья под давлением против гибких материалов для 3D-печати

Эластомерные детали — от промышленных прокладок до подошв обуви — встречаются повсеместно и уникальны. Эти гибкие, эластичные и амортизирующие компоненты, изготовленные из эластомеров, группы резиноподобных полимеров , легко изготавливать, и их можно производить несколькими способами.

Один из способов изготовления эластомерных деталей — 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 — это 3D-печать гибких материалов, таких как TPE и TPU. Больше не специальные материалы, TPE и TPU теперь можно печатать в 3D на недорогих FDM-принтерах.

В этой статье рассматриваются основы эластомерных деталей: их свойства, области применения, а также то, следует ли выбрать литье под давлением или 3D-печать.

Что такое эластомер?

Эластомер определяется как полимер с низким модулем Юнга , высокой деформацией разрушения и вязкоупругостью — сочетанием вязкости и эластичности. Эластомеры, иногда называемые просто каучуками , на самом деле представляют собой более широкую категорию, включающую невулканизированные материалы.

С точки зрения непрофессионала, эластомеры (эластичные полимеры) — это материалы, которые в той или иной степени являются эластичными, эластичными, гибкими или деформируемыми при комнатной температуре. Это связано с их слабыми межмолекулярными связями . Все это делает эластомеры невероятно полезными. Поскольку их можно сгибать и растягивать без разрушения, они используются во многих случаях, когда более жесткий материал не справляется со своим назначением.

Эластомеры могут быть либо термореактивными (не плавятся при нагревании), либо термопластами (плавятся при нагревании), и некоторые из наиболее распространенных эластомеров включают:

  • Натуральная резина
  • Бутадиеновый каучук
  • Бутадиен-стирольный каучук
  • Этилен-пропиленовый мономер

Однако, поскольку в этой статье основное внимание уделяется прототипированию и двум производственным процессам, в частности, мы уделим больше внимания силикону , термопластичному эластомеру (TPE) и термопластическому полиуретану (TPU). Силикон — это термореактивный материал, тогда как TPE и TPU являются термополимерами и поэтому могут быть экструдированы на 3D-принтере.

Примеры эластомерных деталей

Эластомеры невероятно распространены и могут быть найдены в простых повседневных предметах и ​​сложных промышленных сборках. Здесь мы рассмотрим различные эластомерные детали, классифицированные по отраслям, а также несколько применений для конкретных материалов.

1. Автомобильная промышленность

Что касается шин и многого другого, эластомеры необходимы для производства многих автомобильных компонентов.

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

2. Промышленные

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

  • Уплотнения и прокладки
  • Электрическая изоляция
  • Конвейерные ленты
  • Ремни безопасности
  • Шланги и трубки

3. Нефть и газ

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

  • Гидравлические уплотнения
  • Стеклоочистители
  • Чашки упаковщика
  • Шланги

4. Потребительские товары

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

  • Обувь, включая подошву
  • Плащи
  • Губки
  • Ластики для карандашей
  • Спортивные товары, включая мячи
  • Емкости для еды

Примеры конкретных материалов

Поскольку в этой статье основное внимание уделяется формовочной жидкой силиконовой резине и нити TPE и TPU для 3D-печати, вот несколько распространенных применений этих трех материалов:

  • Силикон : биологически совместимое медицинское оборудование, протезы, безопасные для пищевых продуктов устройства, такие как поддоны для кубиков льда, уплотнения и прокладки, формованные компоненты.
  • TPE : уплотнения и прокладки, вкладыши для крышек бутылок, гусеницы для снегоходов, медицинские компоненты, включая катетеры, ручки для инструментов, втулки подвески, литые детали.
  • ТПУ : корпуса для электроники, ролики, медицинские компоненты, приводные ремни, обувь, надувные предметы, проволочные оболочки и трубки.

Эластомеры 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 впрыскивания под давлением жидкого материала в металлическую форму , обычно сделанную из стали или алюминия. Во время процесса литьевая машина подает сырье в форму, геометрия которой отрицательно влияет на конечную деталь и которая обычно состоит из двух секций с полостью между ними.

Литье под давлением совместимо с термореактивными эластомерами, такими как жидкий силикон , и это отличный способ производства гибких, ударопрочных и термостойких деталей в больших количествах. Перед формованием смешивают двухкомпонентный раствор силикона, одна половина которого содержит платиновый катализатор, позволяющий силикону затвердеть.

Жидкий силикон для литья под давлением может производить такие детали, как прокладки, медицинское оборудование, кухонное оборудование, формованные секции сборок из нескольких материалов и многое другое.

Плюсы

Силикон для литья под давлением имеет несколько преимуществ, включая быстрое производство больших объемов, высокий уровень детализации, хорошие свойства материала и низкую стоимость детали при определенных количествах от среднего до высокого.

Минусы

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

Эластомеры для 3D-печати

Альтернативой литью жидкого силикона под давлением является 3D-печать гибких нитей, таких как TPE и TPU. Хотя эти материалы также можно отливать под давлением, 3D-печать предлагает более радикальную альтернативу, которая может подходить для различных типов проектов, включая разовые прототипы.

Одним из самых больших преимуществ эластомеров для 3D-печати, таких как TPE и TPU, является то, что эти материалы являются термопластами и, следовательно, могут быть превращены в нити для 3D-печати FDM, подходящие для плавления и экструзии. FDM — это самая дешевая форма 3D-печати — как с точки зрения затрат на оборудование, так и с точки зрения эксплуатационных расходов, — а это означает, что высококачественные эластомерные детали могут быть изготовлены кем угодно.

У нити TPE и TPU есть свое применение. ТПУ — более твердый, плотный и жесткий материал, чем ТПЭ, с лучшей стойкостью к истиранию и меньшей вероятностью усадки. Однако он менее гибкий, чем TPE, который можно использовать для изготовления таких гибких деталей, как резиновые ленты.

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

Распространенные эластомерные детали, напечатанные на 3D-принтере, включают промежуточную подошву обуви из ТПУ и носимую электронику, а также ручки, шланги и чехлы для смартфонов из ТПЭ.

Плюсы

Преимущества гибких нитей для 3D-печати включают очень низкие затраты даже для небольших партий, отсутствие затрат на инструменты и практически неограниченную геометрию (внутреннюю и внешнюю). Это делает процесс очень подходящим для изготовления прототипов эластомеров.

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 экономии на масштабе ни с точки зрения затрат, ни с точки зрения экономии времени.

О admin

Оставить комментарий

Ваш email нигде не будет показанОбязательные для заполнения поля помечены *

*

x

Check Also

Как инструменты, напечатанные на 3D-принтере, могут повлиять на будущее прототипирования

Как инструменты, напечатанные на 3D-принтере, могут повлиять на будущее прототипирования

Когда мы обсуждаем роль 3D-печати в производственном мире, мы часто рассматриваем способы, которыми аддитивное производство ...