Prototipazione rapida in silicone: una guida completa | JS Precision

La prototipazione rapida in silicone è una tecnologia essenziale per qualsiasi prototipazione che richieda flessibilità, tenuta o biocompatibilità.

Dalla sigillatura delle guarnizioni nei dispositivi medici ai componenti impermeabili nell'elettronica di consumo, ottenere rapidamente prototipi in silicone di alta qualità accelererà notevolmente il processo di ricerca e sviluppo e ridurrà i rischi di sviluppo.

La seguente guida illustra l'intero processo di prototipazione rapida in silicone per aiutarti a comprendere le nozioni fondamentali sulla prototipazione rapida in silicone.

Condivide inoltre il modo in cui JS Precision, attraverso una tecnologia avanzata di utensili rapidi e l'esperienza professionale , fornisce una soluzione completa, dall'ideazione alla realizzazione di parti in silicone personalizzate, evitando deviazioni e portando avanti in modo efficiente il tuo progetto.

Riepilogo delle risposte

Perché fidarsi di questa guida? JS Precision condivide i processi fondamentali della prototipazione rapida

Da oltre 10 anni, JS Precision è profondamente impegnata nel settore della prototipazione rapida in silicone e della prototipazione rapida. Oltre alla certificazione ISO 9001 per il sistema di qualità, abbiamo servito oltre 500 clienti nei settori medicale, automobilistico ed elettronico di consumo, ottenendo oltre 10 certificazioni di cooperazione industriale nei settori medicale e automobilistico.

Nel settore automobilistico, abbiamo sviluppato prototipi funzionali per strutture di impermeabilizzazione dei pacchi batteria e componenti di ammortizzazione per tre aziende produttrici di veicoli a energia nuova, aiutandole a ridurre i cicli di prova del 40%.

Nel settore dell'elettronica di consumo, abbiamo ottimizzato la sensazione tattile dei componenti morbidi in oltre 300 dispositivi portatili, tra cui i design dei cinturini per orologi di due produttori di dispositivi indossabili intelligenti.

Naturalmente, queste non sono chiacchiere vuote, ma il risultato dei nostri ripetuti sforzi per rispondere alle esigenze dei clienti. Questa guida è un'analisi, un riepilogo e una panoramica di queste esperienze, che include definizioni e procedure per risolvere i problemi che incontrerete realmente, quindi potete fidarvi ciecamente.

Se hai bisogno di servizi di prototipazione rapida in silicone, JS Precision può soddisfare le tue esigenze grazie alla sua vasta esperienza e alle sue qualifiche autorevoli. Devi solo fornire un modello 3D: noi effettueremo l'analisi del progetto e poi passeremo alla produzione. Ogni progetto verrà gestito in modo trasparente per aiutarti a ottenere un prototipo in silicone di qualità in modo efficiente.

Cos'è la prototipazione rapida in silicone e quando è necessaria?

Dopo aver discusso dell'affidabilità della guida, vi starete chiedendo cos'è realmente la prototipazione rapida in silicone e quando utilizzarla. Lo spiegherò chiaramente di seguito in due parti.

Che cos'è la prototipazione rapida in silicone?

La prototipazione rapida in silicone si riferisce a un insieme di tecnologie che utilizzano vari stampi di produzione rapida per produrre piccoli lotti di componenti in silicone. È il passaggio necessario prima della realizzazione finale degli stampi rigidi per confermare design, funzionalità, assemblaggio e feedback di mercato.

Questa tecnologia ha aiutato molti clienti a individuare difetti nella progettazione prima della produzione di massa, risparmiando loro maggiori perdite in seguito.

Scenari applicativi tipici

1. Test funzionali: includono guarnizioni, strutture impermeabilizzanti e componenti ammortizzanti necessari per il corretto funzionamento delle applicazioni reali.

Ad esempio, abbiamo testato guarnizioni in silicone per sensori automobilistici per conto di clienti del settore dell'elettronica per autoveicoli, simulando condizioni di guida sotto la pioggia per garantire che fossero effettivamente impermeabili e per evidenziare con largo anticipo eventuali deviazioni di progettazione .

2. Valutazione dell'esperienza utente: test della tattilità e dell'ergonomia dei componenti morbidi nei dispositivi portatili per rendere il prodotto più comodo da usare.

3. Sperimentazioni precliniche: sviluppo di prototipi di dispositivi medici per test su animali o di laboratorio, al fine di preparare la successiva certificazione medica.

4. Marketing e crowdfunding: realizzare campioni espositivi di qualità per attività promozionali o siti di crowdfunding per attrarre potenziali clienti e investitori.

Figura 1: Un prototipo in silicone è un modello fisico di un prodotto realizzato in silicone. Può essere utilizzato per testare progetti, valutarne la funzionalità e convalidare idee prima della produzione in serie.

Dal digitale al fisico: come vengono realizzati i prototipi in silicone?

Ora che sai quando hai bisogno di un prototipo in silicone, la domanda successiva è come si trasforma un modello 3D digitale in un componente fisico in silicone. Esistono due metodi principali, che spiegherò di seguito.

Fusione sotto vuoto

Uno stampo in silicone morbido viene replicato utilizzando un modello master, solitamente stampato in 3D o lavorato con macchine CNC. Il silicone liquido viene quindi iniettato nella cavità e polimerizzato sotto vuoto.

Controlliamo il grado di vuoto al di sotto di -0,095 MPa per evitare bolle d'aria, un fattore molto importante per ottenere un tasso di successo dell'aspetto del prototipo in silicone superiore al 99%. Questo processo è solitamente consigliato a molti clienti con esigenze di produzione di piccoli lotti.

• Vantaggio: costi di stampaggio estremamente bassi, elevata velocità e perfetto per realizzare da 5 a 30 prototipi in silicone, con aspetto e prestazioni eccellenti.
• Svantaggi: breve durata dello stampo (circa 15-25 cicli), non adatto alla produzione di massa .

Prototipazione rapida

La produzione viene effettuata mediante l'impiego di utensili rapidi , come stampi in alluminio o stampi in acciaio dolce, e di una macchina dedicata per lo stampaggio a iniezione di silicone liquido.

Ad esempio, per la produzione di pulsanti in silicone con contatti metallici per i clienti del settore dell'elettronica di consumo, utilizziamo utensili di precisione per garantire che l'errore di coassialità dell'inserto sia ≤0,05 mm . Questo tipo di approccio è più adatto ai clienti con requisiti di lotto specifici.

• Vantaggi: buona costanza nella qualità dei pezzi, possibilità di stampaggio con inserti, maggiore durata dello stampo (da centinaia a migliaia di cicli), che funge da ponte verso la produzione in piccoli lotti.

Figura 2: Colata di silicone RTV, un metodo di produzione rapido ed economico che eccelle nella creazione rapida di prototipi di rappresentazione visiva.

Il motore della velocità: qual è il processo per la prototipazione rapida di componenti in gomma siliconica?

Dopo aver compreso i due metodi di produzione, potresti voler sapere come JS Precision completa passo dopo passo la prototipazione rapida di componenti in gomma siliconica. Ora, ti presenterò il nostro processo standardizzato in sei fasi per aiutarti a comprendere il significato di ogni passaggio.

1. Analisi del progetto e DFM: esamineremo il tuo modello 3D, eseguiremo una pre-compensazione dimensionale considerando il tasso di restringimento dell'1,5-3% per il silicone e forniremo suggerimenti per la modifica dell'angolo di sformo e la revisione della posizione della linea di separazione in base alla natura del silicone per evitare conseguenti problemi nella produzione.

2. Elaborazione di stampi/master: a seconda del processo richiesto, applichiamo la tecnologia di fotopolimerizzazione SLA/DLP/LCM (spessore dello strato 0,05 mm, rugosità superficiale Ra inferiore a 0,8 μm) o la lavorazione CNC per realizzare stampi master ad alta precisione o utensili rapidi.

3. Preparazione del materiale e abbinamento dei colori: scegliere silicone liquido con durezza e prestazioni adeguate. Ad esempio, per le impugnature antiscivolo si consiglia il silicone Shore 50A. Viene inoltre eseguita una precisa abbinamento dei colori per garantire che soddisfi le vostre esigenze estetiche e di utilizzo.

4. Colata sotto vuoto/stampaggio a iniezione: lo stampaggio del silicone viene eseguito in un ambiente rigorosamente controllato, come una camera bianca, per garantire la qualità di tutte le parti prodotte.

5. Polimerizzazione e post-trattamento: vengono eseguiti il trattamento termico e la polimerizzazione, seguiti dalla rimozione dei bordi e dalla pulizia superficiale per rendere le parti più uniformi.

6. Completamente ispezionati e consegnati: i componenti in gomma siliconica per prototipazione rapida vengono ispezionati dimensionalmente, esteticamente e funzionalmente per soddisfare i vostri requisiti prima della consegna.

In che modo la lavorazione rapida si confronta con lo stampaggio tradizionale in termini di costi?

Una volta compreso il processo, il costo è senza dubbio la tua preoccupazione principale: quanta differenza c'è tra il costo della lavorazione rapida e quello dello stampaggio tradizionale? Di seguito, per vostra comodità, ho incluso un confronto quantitativo in forma tabellare.

Confronto quantitativo delle differenze di costo

Significato strategico

La rapida lavorazione degli stampi consente la produzione di centinaia o migliaia di componenti in silicone personalizzati a costi contenuti, prima di dover investire ingenti somme in stampi in acciaio. In questo modo, è possibile effettuare test di mercato e iterazioni di progettazione adeguate, riducendo significativamente il rischio complessivo del progetto e la pressione finanziaria.

Ad esempio, un cliente del settore dell'elettronica di consumo ha utilizzato i nostri strumenti rapidi per creare 200 prototipi di cinturini in silicone, risparmiando quasi 30.000 dollari di investimenti iniziali. Molti clienti, infatti, utilizzano questo metodo per ottimizzare i loro progetti prima della produzione in serie.

Se l'elevato investimento iniziale nello stampo è un problema, il servizio di attrezzaggio rapido di JS Precision ridurrà i costi dello stampo del 60-80%, produrrà parti in silicone personalizzate in tempi record, ridurrà i rischi del progetto ed è adatto per esigenze di piccoli lotti.

Figura 3: Da una prospettiva economica, la prototipazione rapida richiede in genere un investimento iniziale inferiore, mentre la produzione tradizionale di stampi richiede un investimento iniziale significativo nella produzione.

Quali sono i requisiti speciali per i prototipi in silicone di grado medico?

Se il vostro progetto riguarda il settore medico, è necessario comprendere i requisiti specifici del prototipo in silicone di grado medicale. Questo aspetto è direttamente correlato ai successivi test e registrazioni, e non può essere sottovalutato. Di seguito sono illustrati tre requisiti fondamentali.

1. Certificazione del materiale: la materia prima del silicone deve essere biocompatibile, certificata USP Classe VI, ISO 10993 o FDA. Questo costituisce la base stessa della sicurezza medica.

2. Produzione pulita: la produzione, in particolare la post-polimerizzazione, deve essere effettuata in una camera bianca di classe 10.000 (ISO classe 8) a temperatura e umidità costanti rispettivamente di 23±2℃ e 50±5% , per evitare la contaminazione microbica e particellare.

3. Tracciabilità completa: la documentazione completa, dai numeri di lotto dei materiali e dai parametri dello stampo fino ai lotti di produzione, include informazioni sui fornitori, rapporti di ispezione e nomi degli operatori. Ciò significa che tutti i prototipi in silicone personalizzati sono tracciati con facilità, il che è molto importante per le applicazioni di registrazione dei dispositivi medici.

Progettare per il successo: quali sono le linee guida chiave per i componenti in silicone personalizzati?

La progettazione preliminare gioca un ruolo importante nella creazione di componenti in silicone personalizzati di alta qualità. Molti problemi possono essere ricondotti a una progettazione errata. Ecco alcune linee guida di progettazione di base per evitare errori di progettazione comuni.

1. Spessore uniforme della parete: lo spessore della parete deve essere mantenuto tra 0,5 e 5 mm. Se lo spessore è troppo piccolo, è facile che non si riempia completamente, se lo spessore è troppo grande, è facile che si formino bolle d'aria.

In un'occasione, abbiamo ottimizzato una guarnizione di tenuta da 0,3 mm a 0,6 mm per risolvere i difetti di stampaggio di un cliente. Ciò ha garantito che il ritiro fosse uniforme sul pezzo, senza segni, deformazioni o sollecitazioni interne. Questo è il fondamento per garantire le prestazioni del pezzo.

2. Angolo di sformo adeguato: è necessario prevedere almeno 1° - 3° per garantire che il pezzo possa essere espulso senza problemi dallo stampo, evitando strappi e perdite di produzione.

3. Progettazione ragionevole della linea di separazione: il posizionamento ottimale della linea di separazione deve essere determinato in collaborazione con gli ingegneri e posizionato su una superficie non critica dal punto di vista estetico o funzionale, per evitare di compromettere l'uso o l'estetica del prodotto.

4. Evitare angoli interni acuti: per le parti con uno spessore della parete inferiore a 1 mm, il raggio (R) deve essere ≥0,2 mm , per le parti con uno spessore della parete compreso tra 1 e 3 mm, il raggio deve essere ≥0,5 mm . Gli angoli devono essere sufficientemente arrotondati per distribuire lo stress, migliorare il flusso del materiale e prolungare la durata dello stampo.

5. Considerare lo stampaggio a inserto: durante la fase di progettazione, quando vengono inseriti inserti in metallo o plastica, è necessario riservare alcune aree di strutture di posizionamento precise per garantire la stabilità dell'inserto.

Oltre a produrre parti in silicone personalizzate, JS Precision offre servizi di revisione del progetto per l'ottimizzazione dei dettagli nello spessore delle pareti e negli angoli di sformo, che consentono un processo di produzione fluido e di alta qualità nella creazione di prototipi in silicone personalizzati .

Trovare il partner giusto: dove trovare servizi di prototipi in silicone personalizzati di alta qualità?

Conoscere la progettazione e i processi è importante, ma scegliere il giusto fornitore di servizi è altrettanto cruciale. Un buon partner può risparmiarvi un sacco di problemi. Di seguito, vi illustrerò i cinque criteri per selezionare un fornitore di servizi di alta qualità, per aiutarvi a trovare un partner affidabile.

1. Ampiezza tecnica e di processo: offrite servizi di fusione sotto vuoto insieme allo stampaggio rapido? Disponiamo di 3 macchine per fusione sotto vuoto e 2 macchine per stampaggio a iniezione, in grado di produrre diversi lotti di ordini in parallelo per soddisfare le vostre esigenze in diverse fasi ed evitare frequenti cambi di fornitore.

2. Conoscenza dei materiali e inventario: offrite un assortimento di siliconi di grado medicale/alimentare con diverse durezze, colori e proprietà ? Abbiamo a magazzino siliconi certificati USP Classe VI e FDA, con durezze da 10A a 80A, e offriamo anche siliconi ad alta resistenza allo strappo e alle alte temperature per una rapida scelta in base alle vostre esigenze.

3. Esperienza e qualifiche nel settore: hai esperienza nel servire i settori medico, automobilistico o dell'elettronica di consumo con le relative certificazioni del sistema di qualità per garantire un servizio affidabile?

4. Capacità di supporto ingegneristico: il tuo team fornisce revisioni dettagliate dei progetti realizzabili, non solo la fabbricazione basata sui tuoi disegni, per aiutarti a ottimizzare i tuoi progetti?

5. Trasparenza e collaborazione: i tuoi prezzi sono trasparenti? La comunicazione è efficace? Puoi essere un'estensione affidabile del tuo team di ricerca e sviluppo per tenerti aggiornato sugli sviluppi del progetto?

JS Precision soddisfa pienamente tutti e cinque gli standard richiesti per un fornitore di servizi premium, con processi diversificati, un ampio inventario di materiali e qualifiche di settore. Offre supporto ingegneristico e collabora in modo impeccabile per fornire la migliore opzione per ottenere prototipi personalizzati in silicone.

Caso di studio: da 12 settimane a 12 giorni: accelerare la sperimentazione clinica del diaframma di una pompa medica

Dopo aver discusso così tante teorie e metodi, vorrei usare un caso reale per darvi un'idea intuitiva del valore della prototipazione rapida in silicone.

Sfide affrontate dal cliente

Una startup medica che stava sviluppando una nuova pompa per infusione aveva bisogno di un prototipo di membrana in silicone di precisione per i test preclinici.

Le soluzioni tradizionali per la realizzazione di stampi avevano tempi di consegna di 12 settimane e costi di decine di migliaia di dollari , il che non solo avrebbe ritardato il raggiungimento delle scadenze di finanziamento, ma avrebbe anche comportato il rischio di non rispettare scadenze di certificazione critiche. Il team di progetto, ansioso, continuava a spingere in avanti senza sosta.

Soluzione di precisione JS

Dopo aver ricevuto la richiesta, JS Precision ha avviato una comunicazione approfondita con il cliente e ne ha individuato i principali punti critici: consegna urgente e costi elevati.

Di conseguenza, abbiamo applicato il Approccio di attrezzaggio rapido mediante la realizzazione di un materiale in lega di alluminio per il nucleo dello stampo semplice. La precisione di lavorazione del nucleo dello stampo in lega di alluminio è controllata entro ±0,02 mm per soddisfare i requisiti di prestazioni di tenuta a membrana.

Nel frattempo, poiché il prototipo era destinato a un test medico, abbiamo scelto silicone liquido biocompatibile certificato ISO 10993. L'intero processo produttivo, compresa la post-polimerizzazione, è stato eseguito in una camera bianca di classe 10.000; è stato utilizzato lo stampaggio a iniezione LSR per rendere il prototipo adatto alle esigenze dei test medici.

Risultati e dati finali

Infine, abbiamo completato la consegna di 50 prototipi in soli 12 giorni lavorativi , risparmiando quasi l'80% del tempo rispetto ai metodi tradizionali e risparmiando l'85% sui costi degli stampi.

Dopo aver ricevuto i prototipi, il cliente ha completato con successo il primo ciclo di prove sugli animali e ha riferito che "le prestazioni del prototipo corrispondevano pienamente alle aspettative di progettazione ". In seguito, grazie alla nostra professionalità, il cliente ci ha affidato la produzione del prototipo del suo progetto di dispositivo cardiovascolare.

Se si presentano sfide simili in termini di tempo o costi, il servizio di utensili rapidi JS Precision può aiutarti a consegnare rapidamente un prototipo in silicone conforme, riducendo i tempi di consegna e risparmiando sui costi, come dimostrato in questo caso di studio, contribuendo così al successo del progetto.

Figura 4: Diaframma in silicone medico stampato a iniezione

Domande frequenti

D1: Qual è il tempo di consegna tipico per i prototipi in gomma siliconica?

I tempi di consegna variano a seconda del processo di produzione richiesto. Per i prototipi in gomma siliconica ottenuti tramite colata sotto vuoto, i tempi di consegna tipici vanno dai 3 ai 7 giorni. Se è richiesto lo stampaggio a iniezione rapida, i tempi di consegna sono di circa 2-3 settimane, a seconda della complessità del pezzo.

D2: Quante copie posso ottenere tramite fusione sotto vuoto?

Nella realizzazione di prototipi in silicone tramite fusione sotto vuoto, un singolo stampo in silicone può realizzare da 15 a 25 parti di alta qualità, il numero dipende dalla complessità e dal funzionamento della parte.

D3: Qual è la differenza tra utensili rapidi e utensili di produzione?

Gli utensili rapidi normalmente utilizzano alluminio o acciai dolci, materiali economici, rapidi da lavorare e adatti alla creazione di prototipi o alla produzione in piccoli lotti . Gli utensili di produzione utilizzano acciaio temprato. Questo materiale garantisce una lunga durata, rendendolo adatto alla produzione su larga scala di milioni di componenti .

D4: Posso ottenere prototipi in silicone trasparente o colorato?

Sì, JS Precision fornisce prototipi in silicone trasparenti, semitrasparenti e di vari colori, a seconda delle esigenze estetiche e funzionali.

D5: Quali sono le principali considerazioni di progettazione per i componenti in silicone?

Nella progettazione di componenti in silicone personalizzati, è importante che lo spessore delle pareti sia uniforme, che l'angolo di sformo sia adeguato e che il raggio d'angolo e la linea di giunzione siano corretti. In questo modo si evitano segni di ritiro, strappi e altri problemi.

D6: Quali livelli di durezza sono disponibili per i prototipi realizzati in silicone?

JS Precision fornisce prototipi in silicone con durezze Shore comuni, dal morbidissimo Shore 10A al più duro Shore 80A. Puoi scegliere in base alle tue effettive esigenze.

D7: Fornite certificazioni dei materiali per il silicone di grado medico?

Sì, per i progetti medici, JS Precision sarà in grado di fornire una serie completa di certificazioni di biocompatibilità come USP Classe VI e ISO 10993, che soddisfano i requisiti per i prototipi in silicone di grado medico.

D8: Qual è la dimensione massima dei prototipi in silicone che potete produrre?

Le capacità di fusione sotto vuoto e prototipazione rapida di JS Precision includono la realizzazione di prototipi in silicone, con dimensioni che vanno da pochi millimetri a circa 500 millimetri . Questo può soddisfare i requisiti dimensionali della maggior parte dei clienti.

Riepilogo

La prototipazione rapida in silicone è una capacità cruciale per trasformare idee innovative in realtà. Nell'attuale contesto di mercato sempre più competitivo, velocità, qualità e consulenza professionale sono tutti elementi indispensabili.

Qualunque siano le vostre esigenze di prototipi in silicone o di componenti in silicone personalizzati per il settore medicale, automobilistico o dell'elettronica di consumo, il know-how di JS Precision vi consentirà di raggiungere i vostri obiettivi . Ci impegniamo a essere il vostro partner strategico nello sviluppo di componenti flessibili e sigillati, riducendo i rischi e creando valore fin dalla fase di progettazione.

Le decisioni complesse sui processi non dovrebbero impedirti di innovare. Inviaci oggi stesso i file di progettazione dei tuoi componenti in silicone e ricevi una soluzione completa, con analisi DFM professionale e un preventivo trasparente. Unisciti a JS Precision e accelera il tuo processo per trasformare la tua prossima grande idea in una realtà tangibile.