Prototipagem rápida em silicone: um guia completo | JS Precision

A prototipagem rápida em silicone é uma tecnologia essencial para qualquer prototipagem que envolva flexibilidade, vedação ou biocompatibilidade.

Desde a vedação de juntas em dispositivos médicos até a impermeabilização de componentes em eletrônicos de consumo, a obtenção rápida de protótipos de silicone de alta qualidade acelerará significativamente seu processo de P&D e reduzirá os riscos de desenvolvimento.

O guia a seguir descreve todo o processo de prototipagem rápida em silicone para ajudá-lo a compreender os principais conceitos dessa técnica.

O texto também mostra como a JS Precision, por meio de tecnologia avançada de prototipagem rápida e experiência profissional , oferece uma solução completa, desde a concepção até peças de silicone personalizadas, evitando desvios e impulsionando seu projeto com eficiência.

Resumo do Gabarito

Por que confiar neste guia? A JS Precision compartilha os principais processos de prototipagem rápida.

Há mais de 10 anos, a JS Precision atua profundamente na área de prototipagem rápida em silicone. Além de possuirmos a certificação ISO 9001 de sistema de qualidade, atendemos mais de 500 clientes dos setores médico, automotivo e de eletrônicos de consumo, acumulando mais de 10 certificações de cooperação industrial nos setores médico e automotivo.

No setor automotivo, desenvolvemos protótipos funcionais para estruturas de impermeabilização de baterias e componentes de amortecimento para três empresas de veículos de novas energias, ajudando-as a reduzir seus ciclos de teste em 40%.

No setor de eletrônicos de consumo, otimizamos a sensação tátil de componentes macios em mais de 300 dispositivos portáteis, incluindo designs de pulseiras para dois fabricantes de dispositivos vestíveis inteligentes.

É claro que isso não é conversa fiada; é o resultado de nossos esforços contínuos para solucionar os principais problemas dos nossos clientes. Este guia é uma análise, um resumo e uma visão geral dessas experiências, abrangendo definições e processos relacionados à resolução de problemas que você realmente encontrará. Portanto, você pode confiar plenamente nele.

Se você precisa de serviços de prototipagem rápida em silicone, a JS Precision pode atender às suas necessidades com vasta experiência e qualificações reconhecidas. Basta fornecer um modelo 3D, nós faremos a análise do projeto e iniciaremos a produção. Seguiremos etapas transparentes em cada projeto para ajudá-lo a obter um protótipo de silicone de alta qualidade de forma eficiente.

O que é prototipagem rápida em silicone e quando você precisa dela?

Após discutirmos a credibilidade do guia, você deve estar se perguntando o que é, de fato, a Prototipagem Rápida em Silicone e quando utilizá-la. Explicarei detalhadamente abaixo, em duas partes.

O que é prototipagem rápida em silicone?

A prototipagem rápida em silicone refere-se a um conjunto de tecnologias que utilizam diversos moldes de fabricação rápida para produzir pequenos lotes de peças de silicone. É uma etapa necessária antes da fabricação das ferramentas definitivas para confirmar o projeto, a funcionalidade, a montagem e obter feedback do mercado.

Essa tecnologia ajudou muitos clientes a identificar falhas no projeto antes da produção em massa, evitando assim perdas maiores posteriormente.

Cenários típicos de aplicação

1. Testes funcionais: Incluem vedações, estruturas de impermeabilização e componentes de amortecimento necessários para o correto desempenho em aplicações reais.

Como exemplo, testamos vedações de silicone para sensores automotivos em nome de clientes de eletrônica automotiva, simulando condições de direção em chuva para garantir que elas sejam de fato à prova d'água e destacar as falhas de projeto com bastante antecedência.

2. Avaliação da Experiência do Usuário: Testar a tactilidade e a ergonomia dos componentes macios em dispositivos portáteis com o objetivo de tornar o produto mais confortável de usar.

3. Ensaios pré-clínicos: O desenvolvimento de protótipos de dispositivos médicos para testes em animais ou em laboratório, com o objetivo de preparar a área para a posterior certificação médica.

4. Marketing e financiamento coletivo: Criação de amostras de alta qualidade para exibição em atividades promocionais ou sites de financiamento coletivo, visando atrair potenciais clientes e investidores.

Figura 1: Um protótipo de silicone é um modelo físico de um produto feito de material de silicone. Ele pode ser usado para testar designs, avaliar funcionalidades e validar ideias antes da produção em massa.

Do digital ao físico: como são feitos os protótipos de silicone?

Agora que você já sabe quando precisa de um protótipo de silicone, a próxima pergunta é como ele é produzido, transformando um modelo digital 3D em uma peça física de silicone. Existem dois métodos principais, que explicarei a seguir.

Fundição a vácuo

Um molde de silicone macio é replicado usando um modelo mestre, geralmente impresso em 3D ou usinado por CNC. O silicone líquido é então injetado na cavidade e curado sob vácuo.

Controlamos o grau de vácuo abaixo de -0,095 MPa para evitar bolhas de ar, o que é crucial para uma taxa de aprovação de protótipos de silicone superior a 99%. Este processo é geralmente recomendado para clientes com necessidades de pequenos lotes.

• Vantagem: Custo de molde extremamente baixo, alta velocidade de produção e ideal para a fabricação de 5 a 30 protótipos em silicone, com excelente aparência e desempenho.
• Desvantagens: vida útil curta do molde - aproximadamente 15 a 25 ciclos, inadequado para produção em massa .

Prototipagem rápida

A produção é feita com o uso de ferramentas de fabricação rápida , como moldes de alumínio ou de aço macio, e uma máquina dedicada à moldagem por injeção de silicone líquido.

Por exemplo, para a produção de botões de silicone com contatos metálicos para clientes da indústria de eletrônicos de consumo, utilizamos ferramentas de precisão para garantir que o erro de coaxialidade do inserto seja ≤0,05 mm . Essa abordagem é mais adequada para clientes com requisitos específicos de lote.

• Vantagens: Boa consistência na qualidade das peças, possibilidade de moldagem com insertos, maior vida útil do molde (centenas a milhares de ciclos), servindo como uma ponte para a produção em pequenos lotes.

Figura 2: Moldagem em silicone RTV, um método de produção econômico e rápido que se destaca na criação ágil de protótipos de representação visual.

O Motor da Velocidade: Qual é o processo para prototipagem rápida de peças de borracha de silicone?

Após compreender os dois métodos de fabricação, você pode querer saber como a JS Precision realiza especificamente a prototipagem rápida de peças de borracha de silicone, passo a passo. Agora, apresentarei nosso processo padronizado de seis etapas para ajudá-lo a entender o que cada etapa envolve.

1. Análise de Projeto e DFM: Analisaremos seu modelo 3D, realizaremos a pré-compensação dimensional considerando a taxa de contração de 1,5 a 3% para silicone e daremos sugestões para modificação do ângulo de saída e revisão da posição da linha de partição de acordo com a natureza do silicone, a fim de evitar problemas subsequentes na produção.

2. Processamento de moldes mestres: Dependendo do processo necessário, aplicamos a tecnologia de fotopolimerização SLA/DLP/LCM (espessura da camada de 0,05 mm, rugosidade da superfície Ra inferior a 0,8 μm) ou usinagem CNC para fabricar moldes mestres de alta precisão ou ferramentas de produção rápida.

3. Preparação do Material e Combinação de Cores: Escolha silicone líquido com a dureza e o desempenho adequados. Por exemplo, o silicone Shore 50A é recomendado para puxadores antiderrapantes. A combinação precisa de cores também é realizada para garantir que atenda aos seus requisitos de aparência e uso.

4. Fundição a vácuo/Moldagem por injeção: A moldagem de silicone é realizada em um ambiente rigorosamente controlado, como uma sala limpa, para garantir a qualidade de todas as peças produzidas.

5. Cura e pós-tratamento: O tratamento térmico e a cura são realizados, seguidos pela remoção das rebarbas e limpeza das bordas para tornar as peças mais uniformes.

6. Totalmente inspecionadas e entregues: As peças de borracha de silicone para prototipagem rápida são inspecionadas dimensionalmente, em termos de aparência e funcionalidade para atender aos seus requisitos antes da entrega.

Como a prototipagem rápida se compara à moldagem tradicional em termos de custo?

Uma vez compreendido o processo, o custo certamente será sua principal preocupação: qual a diferença entre o custo da prototipagem rápida e o da moldagem tradicional? Abaixo, para sua conveniência, incluí uma comparação quantitativa em formato de tabela.

Comparação quantitativa das diferenças de custo

Significado estratégico

A fabricação rápida de ferramentas permite a produção de centenas a milhares de peças de silicone personalizadas de forma econômica, antes de grandes investimentos em moldes de aço. Dessa forma, é possível realizar testes de mercado e iterações de design adequados, reduzindo significativamente o risco geral do projeto e a pressão financeira.

Por exemplo, um cliente do setor de eletrônicos de consumo utilizou nossa ferramental rápido para criar 200 protótipos de uma pulseira de silicone para relógio e economizou quase US$ 30.000 em investimento inicial. Aliás, muitos clientes utilizam esse método para otimizar seus projetos antes da produção em massa.

Se o alto investimento inicial em moldes for uma preocupação, o serviço de ferramental rápido da JS Precision reduzirá os custos de moldes em 60 a 80%, produzirá peças de silicone personalizadas em tempo recorde, reduzirá o risco do projeto e é adequado para necessidades de pequenos lotes.

Figura 3: Do ponto de vista econômico, a prototipagem rápida normalmente requer um investimento inicial menor, enquanto a fabricação tradicional de moldes exige um investimento inicial significativo na produção.

Quais são os requisitos especiais para um protótipo de silicone de grau médico?

Se o seu projeto estiver relacionado à área médica, é preciso compreender os requisitos específicos relativos ao protótipo de silicone de grau médico. Isso tem relação direta com os testes e registros subsequentes, e esses aspectos não podem ser negligenciados. Três requisitos essenciais são explicados a seguir.

1. Certificação de Materiais: A matéria-prima do silicone deve ser biocompatível, certificada pela USP Classe VI, ISO 10993 ou pela FDA. Isso constitui a base da segurança médica.

2. Fabricação Limpa: A fabricação, em particular a pós-cura, deve ser realizada em uma sala limpa Classe 10.000 (ISO Classe 8) em condições constantes de temperatura e umidade de 23±2℃ e 50±5% , respectivamente, para evitar contaminação microbiana e por partículas.

3. Rastreabilidade completa: A documentação completa, desde os números de lote do material e parâmetros do molde até os lotes de produção, inclui informações do fornecedor, relatórios de inspeção e nomes dos operadores. Isso significa que todos os protótipos de silicone personalizados são rastreados com facilidade, o que é muito importante para os processos de registro de dispositivos médicos.

Projetando para o Sucesso: Quais são as Diretrizes Essenciais para Peças de Silicone Personalizadas?

O projeto inicial desempenha um papel importante na criação de peças de silicone personalizadas de alta qualidade. Muitos problemas podem ser atribuídos a um projeto incorreto. Aqui estão algumas diretrizes básicas de projeto para evitar que você cometa alguns erros comuns.

1. Espessura uniforme da parede: A espessura da parede deve ser mantida entre 0,5 e 5 mm. Se a espessura for muito pequena, é fácil não preencher completamente; se a espessura for muito grande, é fácil formar bolhas de ar.

Em uma ocasião, otimizamos uma junta de vedação de 0,3 mm para 0,6 mm para solucionar defeitos de moldagem para um cliente. Isso garantiu que a contração fosse uniforme na peça, sem marcas, deformações ou tensões internas. Essa é a base para garantir o desempenho da peça.

2. Ângulo de saída adequado: Deve ser fornecido um ângulo de pelo menos 1° a 3° para garantir que a peça possa ser ejetada suavemente do molde, evitando rasgos e perdas na produção.

3. Projeto Adequado da Linha de Partição: O posicionamento ideal da linha de partição deve ser determinado em conjunto com os engenheiros e colocado em uma superfície funcional ou visualmente relevante para evitar impactos na utilização ou estética do produto.

4. Evite cantos internos vivos: Para peças com espessura de parede inferior a 1 mm, o raio (R) deve ser ≥ 0,2 mm ; para peças com espessura de parede entre 1 e 3 mm, o raio deve ser ≥ 0,5 mm . Os cantos devem ser suficientemente arredondados para distribuir a tensão, melhorar o fluxo do material e prolongar a vida útil do molde.

5. Considere a moldagem por inserção: Durante a fase de projeto, quando inserções de metal ou plástico são colocadas, certas áreas com estruturas de posicionamento preciso devem ser reservadas para garantir a estabilidade da inserção.

Além de produzir peças de silicone personalizadas, a JS Precision oferece serviços de revisão de design para a otimização de detalhes na espessura da parede e ângulos de inclinação, permitindo um processo de produção suave e de alta qualidade na criação de seus protótipos de silicone personalizados .

Encontrando o parceiro certo: onde obter serviços de prototipagem de silicone personalizados de alta qualidade?

Ter conhecimento de design e processos é importante, mas escolher o fornecedor de serviços certo é igualmente crucial. Um bom parceiro pode evitar muitos problemas. Abaixo, apresentarei cinco critérios para selecionar um fornecedor de serviços de alta qualidade, ajudando você a encontrar um parceiro confiável.

1. Abrangência Técnica e de Processos: Vocês oferecem fundição a vácuo juntamente com moldagem rápida? Possuímos 3 máquinas de fundição a vácuo e 2 máquinas de moldagem por injeção, capazes de produzir diferentes lotes de pedidos em paralelo para atender às suas necessidades em várias etapas e evitar frequentes trocas de fornecedores.

2. Conhecimento e estoque de materiais: Vocês oferecem uma variedade de silicones de grau médico/alimentício com diferentes durezas, cores e propriedades ? Mantemos em estoque silicones com certificação USP Classe VI e FDA, com dureza variando de 10A a 80A, e também oferecemos silicones com alta resistência a rasgos e altas temperaturas para atender rapidamente às suas necessidades.

3. Experiência e qualificações no setor: Você possui experiência em atendimento aos setores médico, automotivo ou de eletrônicos de consumo, com as respectivas certificações de sistema de qualidade para garantir um serviço confiável?

4. Capacidades de suporte de engenharia: Sua equipe fornece revisões detalhadas de projetos viáveis para fabricação — e não apenas fabricação com base em seus desenhos — para ajudá-lo a otimizar seus projetos?

5. Transparência e Colaboração: Seus preços são transparentes? A comunicação é eficaz? Você consegue ser uma extensão confiável da sua equipe de P&D para se manter atualizado sobre o desenvolvimento dos projetos?

A JS Precision atende plenamente aos cinco padrões necessários para um fornecedor de serviços premium, com processos diversificados, amplo estoque de materiais e qualificações da indústria. Eles oferecem suporte de engenharia e colaboram de forma integrada para fornecer a melhor opção para a obtenção de protótipos de silicone personalizados.

Estudo de Caso: De 12 Semanas a 12 Dias – Acelerando o Ensaio Clínico de um Diafragma de Bomba Médica

Após termos discutido tantas teorias e métodos, permitam-me usar um caso real para lhes dar uma noção intuitiva do valor da prototipagem rápida em silicone.

Desafios enfrentados pelo cliente

Uma startup médica que desenvolve uma nova bomba de infusão precisava de um protótipo de diafragma de silicone de precisão para testes pré-clínicos.

As soluções tradicionais de fabricação de moldes tinham um prazo de entrega de 12 semanas e um custo de dezenas de milhares de dólares , o que não só atrasaria o progresso em direção às metas de financiamento, como também poderia comprometer prazos críticos de certificação. A equipe do projeto, ansiosa, seguia em frente incessantemente.

JS Precision Solution

Desde que recebeu a solicitação, a JS Precision estabeleceu uma comunicação profunda com o cliente e identificou os principais problemas: entrega urgente e alto custo.

Assim, aplicamos o Uma abordagem de ferramental rápido consiste em fabricar um núcleo de molde simples em liga de alumínio. A precisão de usinagem do núcleo do molde em liga de alumínio é controlada dentro de ±0,02 mm para atender aos requisitos de desempenho de vedação do diafragma.

Entretanto, como o protótipo se destinava a um teste médico, optamos por silicone líquido biocompatível com certificação ISO 10993. Todo o processo de produção, incluindo a pós-cura, foi realizado em uma sala limpa Classe 10.000. A moldagem por injeção de LSR foi utilizada para adequar o protótipo às necessidades dos testes médicos.

Resultados e dados finais

Finalmente, concluímos a entrega de 50 protótipos em apenas 12 dias úteis , economizando quase 80% do tempo em comparação com os métodos tradicionais e 85% nos custos de moldes.

Após receber os protótipos, o cliente concluiu com sucesso a primeira rodada de testes em animais e relatou que "o desempenho do protótipo correspondeu totalmente às expectativas do projeto ". Posteriormente, com base em nosso profissionalismo, o cliente nos confiou a produção do protótipo de seu projeto de dispositivo cardiovascular.

Caso enfrente desafios semelhantes relacionados a tempo ou custo, o serviço de prototipagem rápida da JS Precision pode ajudá-lo a entregar rapidamente protótipos de silicone em conformidade com as normas, reduzindo prazos de entrega e custos, como demonstrado neste estudo de caso, contribuindo assim para o sucesso do projeto.

Figura 4: Diafragma de silicone médico moldado por injeção

Perguntas frequentes

P1: Qual é o prazo de entrega típico para protótipos de borracha de silicone?

Os prazos de entrega variam dependendo do processo de fabricação necessário. Para protótipos de borracha de silicone moldados a vácuo, o prazo típico é de 3 a 7 dias. Se for necessária a moldagem por injeção rápida, os prazos de entrega são de cerca de 2 a 3 semanas, dependendo da complexidade da peça.

Q2: Quantas cópias posso obter com a moldagem a vácuo?

Na fabricação de protótipos de silicone por meio de fundição a vácuo, um único molde de silicone pode produzir de 15 a 25 peças de alta qualidade, dependendo da complexidade da peça e da operação.

Q3: Qual a diferença entre ferramentas de fabricação rápida e ferramentas de produção?

A produção rápida de ferramentas normalmente utiliza alumínio ou aços de baixo custo, com prazos de entrega rápidos e adequados para a criação de protótipos ou produção em pequenos lotes . Já as ferramentas de produção envolvem aço temperado. Isso proporciona uma longa vida útil, tornando esse material adequado para a fabricação em larga escala de milhões de componentes .

Q4: Posso obter protótipos de silicone transparentes ou coloridos?

Sim, a JS Precision fornece protótipos de silicone transparentes, semitransparentes e em várias cores, dependendo das necessidades estéticas e funcionais.

Q5: Quais são as principais considerações de design para peças de silicone?

Ao projetar peças de silicone personalizadas, é importante que haja espessura de parede uniforme, ângulo de inclinação suficiente e raio de canto e projeto de linha de partição corretos. Esses fatores evitam marcas de retração, rasgos e outros problemas.

Q6: Quais são os níveis de dureza disponíveis para protótipos feitos de silicone?

A JS Precision fornece protótipos de silicone com durezas Shore comuns, desde a muito macia Shore 10A até a mais dura Shore 80A. Você pode escolher de acordo com suas necessidades específicas.

Q7: Vocês fornecem certificações de materiais para silicone de grau médico?

Sim, para projetos médicos, a JS Precision poderá fornecer um conjunto completo de certificações de biocompatibilidade, como USP Classe VI e ISO 10993, que atendem aos requisitos para protótipos de silicone de grau médico.

Q8: Qual é o tamanho máximo dos protótipos de silicone que vocês conseguem produzir?

As capacidades de moldagem a vácuo e prototipagem rápida da JS Precision incluem a fabricação de protótipos de silicone, que variam em tamanho de alguns milímetros a cerca de 500 milímetros . Isso pode atender aos requisitos de tamanho da maioria dos clientes.

Resumo

A prototipagem rápida em silicone é uma capacidade crucial para transformar ideias inovadoras em realidade. No ambiente de mercado cada vez mais competitivo de hoje, velocidade, qualidade e orientação profissional são indispensáveis.

Independentemente das suas necessidades de protótipos de silicone ou peças de silicone personalizadas para as áreas médica, automotiva ou de eletrônicos de consumo, o conhecimento da JS Precision permitirá que você alcance seus objetivos . Estamos comprometidos em ser seu parceiro estratégico no desenvolvimento de componentes flexíveis e selados, mitigando riscos e criando valor desde a fase de projeto.

Decisões complexas sobre o processo não devem impedir sua inovação. Envie-nos hoje mesmo seus arquivos de projeto de peças de silicone e receba uma solução completa com análise DFM profissional e um orçamento transparente. Junte-se à JS Precision e acelere seu processo para transformar sua próxima grande ideia em realidade.