硅胶快速成型：综合指南 | JS Precision

硅胶快速成型技术是任何涉及柔韧性、密封性或生物相容性的原型制作的必要技术。

从医疗器械中的密封垫圈到消费电子产品中的防水组件，快速获得高质量的硅胶原型将大大加快您的研发过程并降低您的开发风险。

以下指南将带您了解硅胶快速成型的整个过程，帮助您掌握硅胶快速成型的核心知识。

它还介绍了 JS Precision 如何通过先进的快速模具技术和专业经验，为您提供从概念到定制硅胶零件的一站式解决方案，避免绕路，高效推进您的项目。

答案要点总结

为何信赖本指南？JS Precision 分享核心快速原型制作流程

十多年来，JS Precision 一直深耕于硅胶快速成型和快速原型制作领域。我们不仅通过了 ISO 9001 质量体系认证，还服务了来自医疗、汽车和消费电子行业的500 多家客户，并在医疗和汽车领域积累了 10 多项行业合作认证。

在汽车领域，我们为三家新能源汽车公司开发了电池组防水结构和缓冲组件的功能原型，并帮助他们将测试周期缩短了 40%。

在消费电子领域，我们优化了 300 多种手持设备中软性组件的触感，其中包括两家智能可穿戴设备制造商的表带设计。

当然，这些并非空谈，而是我们反复努力解决客户痛点的成果。本指南是对这些经验的详细分析、总结和概述，涵盖了您实际会遇到的问题的定义和解决方法，因此，您可以完全信赖它。

如果您需要硅胶快速成型服务，JS Precision凭借丰富的经验和权威的资质，能够满足您的需求。您只需提供3D模型，我们将进行设计分析，然后投入生产。每个项目都将采取透明的步骤，帮助您高效地获得高质量的硅胶原型。

什么是硅胶快速成型？何时需要用到它？

既然我们已经讨论了这份指南的可靠性，您肯定想知道硅胶快速成型技术究竟是什么，以及何时应该使用它。下面我将分两部分详细解释。

什么是硅胶快速成型？

硅胶快速成型是指利用各种快速制造模具生产小批量硅胶零件的一系列技术。这是最终硬模制作之前必不可少的步骤，用于确认设计、功能、组装和市场反馈。

这项技术帮助许多客户在大规模生产前发现设计缺陷，从而避免日后遭受更大的损失。

典型应用场景

1.功能测试：包括密封件、防水结构和缓冲组件，这些都是实际应用中正确运行所必需的。

例如，我们曾代表汽车电子客户测试汽车传感器的硅胶密封件，模拟雨天驾驶条件，以确保其确实防水，并提前发现设计偏差。

2.用户体验评估：测试手持设备中软性组件的触感和人体工程学，以使产品使用起来更加舒适。

3.临床前试验：开发医疗器械原型，用于动物或实验室测试，以便为后续的医疗认证做准备。

4.市场营销和众筹：制作高质量的展示样品，用于促销活动或众筹网站，以吸引潜在客户和投资者。

图 1：硅胶原型是用硅胶材料制成的产品物理模型。您可以利用它在批量生产前测试设计、评估功能并验证想法。

从数字到实体：硅胶原型是如何制作的？

既然您已经了解了何时需要硅胶原型，那么下一个问题是如何将数字 3D 模型制作成实体硅胶部件。主要有两种方法，我将在下文中进行解释。

真空铸造

首先，使用主模板（通常为3D打印或CNC加工）复制软硅胶模具。然后将液态硅胶注入模腔，并在真空条件下固化。

我们将真空度控制在-0.095MPa以下，以避免产生气泡，这对于硅胶原型外观合格率达到99%以上至关重要。此工艺通常推荐给小批量生产的客户。

• 优点：模具成本极低，速度快，非常适合制作 5-30 个硅胶原型，外观和性能都非常出色。
• 缺点：模具寿命短——大约 15-25 个循环，不适合大规模生产。

快速原型制作

生产采用快速模具，例如铝模或软钢模，以及专用的液态硅胶注射成型机。

例如，在为消费电子客户生产带金属触点的硅胶按钮时，我们采用精密模具来确保插片同轴误差≤0.05mm 。这种方法更适合有特定批量要求的客户。

• 优点：零件质量一致性好，可与嵌件一起成型，模具寿命长（数百至数千次循环），可作为小批量生产的桥梁。

图 2：RTV 硅胶浇铸，一种经济高效且快速的生产方法，尤其擅长快速制作视觉表现原型。

速度引擎：硅橡胶零件快速原型制作流程是什么？

了解了两种制造方法后，您可能想了解JS Precision是如何一步步完成硅橡胶零件快速原型制作的。现在，我将介绍我们标准化的六步流程，帮助您了解每个步骤的具体内容。

1. 设计分析和 DFM：我们将审查您的 3D 模型，考虑到硅胶 1.5-3% 的收缩率进行尺寸预补偿，并根据硅胶的特性，对拔模角度修改和分型线位置的修改提出建议，以避免生产中出现后续问题。

2. 母模/模具加工：根据您所需的工艺，我们采用光聚合技术 SLA/DLP/LCM（层厚 0.05mm，表面粗糙度 Ra 小于 0.8μm）或 CNC 加工来制造高精度母模或快速模具。

3. 材料准备和颜色匹配：选择硬度和性能合适的液态硅胶。例如，防滑手柄建议使用邵氏硬度为 50A 的硅胶。同时进行精确的颜色匹配，以确保其符合您的外观和使用要求。

4. 真空浇铸/注塑成型：硅胶成型是在严格控制的环境（例如洁净室）中进行的，以确保所有生产零件的质量。

5. 固化和后处理：进行热处理和固化，然后去除边缘并清理毛刺，使零件更加均匀。

6. 全面检验并交付：快速原型硅橡胶零件在交付前会进行尺寸、外观和功能方面的检验，以满足您的要求。

快速模具制造与传统模具制造在成本方面有何不同？

一旦您了解了整个流程，成本无疑会成为您最关心的问题：快速模具和传统模具的成本究竟有多大差别？为了方便您理解，我在下方以表格形式列出了量化对比。

成本差异的定量比较

战略意义

快速模具制造技术能够在无需大量投资钢模的情况下，经济高效地生产数百至数千个定制硅胶零件。这样一来，便可进行充分的市场测试和设计迭代，从而显著降低项目整体风险和财务压力。

例如，一家消费电子行业的客户利用我们的快速模具制作了200个硅胶表带原型，节省了近3万美元的前期投资。事实上，许多客户都使用这种方法在批量生产前优化设计。

如果前期模具投资较高，JS Precision 的快速模具服务可将模具成本降低 60-80%，在创纪录的时间内生产定制硅胶零件，降低项目风险，并且适合小批量需求。

图 3：从经济角度来看，快速原型制作通常需要较低的初始投资，而传统模具制造则需要大量的初始制造投资。

医用级硅胶原型有哪些特殊要求？

如果您的项目与医疗领域相关，则必须了解医用级硅胶原型的一些特殊要求。这些要求直接关系到后续的测试和注册，因此不容忽视。以下将解释三个核心要求。

1. 材料认证：硅胶的原材料应具有生物相容性，并通过USP VI级认证、ISO 10993认证或FDA认证。这是医疗安全的基础。

2. 洁净制造：制造，特别是后固化，应在 10,000 级洁净室（ISO 8 级）中进行，温度和湿度条件分别为23±2℃ 和 50±5% ，以避免微生物和颗粒污染。

3. 全程可追溯性：从材料批号、模具参数到生产批次，所有文档均完整记录，包括供应商信息、检验报告和操作人员姓名。这意味着所有定制硅胶原型均可轻松追溯，这对于医疗器械注册申请至关重要。

成功设计：定制硅胶部件的关键指导原则是什么？

早期设计在打造高质量定制硅胶部件中起着至关重要的作用。许多问题都可以追溯到设计不当。以下是一些基本的设计准则，可以帮助您避免一些常见的设计错误。

1. 壁厚均匀：壁厚应保持在0.5至5毫米之间。如果壁厚太薄，容易无法完全填充；如果壁厚太厚，容易形成气泡。

我们曾为一个客户优化密封垫片的厚度，从0.3毫米增加到0.6毫米，以解决其成型缺陷。这确保了零件收缩均匀，且无任何痕迹、翘曲或内应力。这是保证零件性能的基础。

2. 足够的拔模斜度：必须提供至少 1° 至 3° 的拔模斜度，以确保零件能够顺利地从模具中取出，避免生产过程中出现撕裂和损失。

3. 合理的分型线设计：应与工程师合作确定分型线的最佳位置，并将其放置在非关键外观或功能表面上，以避免影响产品的使用或美观。

4. 避免尖锐内角：对于壁厚小于1mm的零件，半径(R)应≥0.2mm ；对于壁厚1-3mm的零件，半径应≥0.5mm 。内角必须足够圆润，以分散应力、改善材料流动性并延长模具寿命。

5. 考虑嵌件成型：在设计阶段，当放入金属或塑料嵌件时，必须预留某些区域用于精确定位结构，以确保嵌件的稳定性。

除了生产定制硅胶零件外，JS Precision 还提供设计审查服务，以优化壁厚和拔模角度等细节，从而在创建您的定制硅胶原型时实现流畅、高质量的生产过程。

寻找合适的合作伙伴：哪里可以获得高质量的定制硅胶原型服务？

拥有设计和流程知识固然重要，但选择合适的服务提供商同样至关重要。一个好的合作伙伴可以为您省去很多麻烦。下面，我将介绍选择优质服务提供商的五个标准，以帮助您找到可靠的合作伙伴。

1. 技术和工艺广度：贵公司是否提供真空铸造和快速成型服务？我们拥有3台真空铸造机和2台注塑机，能够并行生产不同批次的订单，以满足您在各个阶段的需求，并避免频繁更换服务供应商。

2. 材料知识和库存：你们是否提供各种不同硬度、颜色和性能的医用/食品级硅胶？我们备有符合 USP VI 级和 FDA 认证的硅胶，硬度范围从 10A 到 80A，此外，我们还提供高抗撕裂性和耐高温硅胶，可根据您的需求快速匹配。

3. 行业经验和资质：您是否拥有服务于医疗、汽车或消费电子行业的经验，并具备相应的质量体系认证，以确保提供可靠的服务？

4. 工程支持能力：您的团队是否提供详细的可制造设计审查（而不仅仅是根据您的图纸进行制造），以帮助您优化设计？

5. 透明度和协作：你们的定价是否透明？沟通是否有效？你们能否成为研发团队可靠的延伸，以便及时了解项目进展？

JS Precision 完全符合优质服务提供商的五项标准，拥有多样化的工艺流程、充足的材料库存和行业资质。他们提供工程支持，并能无缝协作，为客户打造定制硅胶原型提供最佳方案。

案例研究：从12周到12天——加速医用泵隔膜进入临床试验

在讨论了这么多理论和方法之后，让我用一个真实的案例来让您直观地感受一下硅胶快速成型技术的价值。

客户面临的挑战

一家正在开发新型输液泵的医疗初创公司需要一个精密硅胶隔膜原型进行临床前测试。

传统的模具制作方案需要12周的工期，成本高达数万美元，这不仅会延误项目资金到位，还有可能错过关键的认证期限。焦急的项目团队仍在不断推进。

JS精密解决方案

自收到询价以来，JS Precision 与客户进行了深入沟通，并确定了核心痛点：紧急交付和高成本。

因此，我们应用了 采用快速模具制造方法，使用铝合金材料制作简单的模芯。铝合金模芯的加工精度控制在±0.02mm以内，以满足隔膜密封性能的要求。

同时，由于该原型是用于医疗测试，我们选择了通过ISO 10993认证的生物相容性液态硅胶。包括后固化在内的整个生产过程均在 10,000 级洁净室中完成，并采用LSR 注塑成型工艺，以使原型符合医疗测试的需求。

最终结果和数据

最后，我们仅用了 12 个工作日就完成了 50 个原型的交付，与传统方法相比节省了近 80% 的时间，并节省了 85% 的模具成本。

收到原型后，客户顺利完成了第一轮动物试验，并反馈“原型性能完全符合设计预期”。随后，基于我们的专业能力，客户委托我们负责其心血管设备项目的原型生产。

如果面临类似的时间或成本方面的挑战，JS Precision 快速模具服务可以帮助您快速交付符合要求的硅胶原型，缩短交付周期并节省成本，正如本案例研究所示，从而有助于项目的成功。

图 4：注塑成型医用硅胶隔膜

常见问题解答

问题1：硅橡胶原型制作的典型交货周期是多久？

根据所需制造工艺的不同，交货周期也不同。对于硅橡胶原型真空浇铸，通常交货周期为3 至 7 天。如果需要快速注塑成型，交货周期约为 2 至 3 周，具体取决于零件的复杂程度。

Q2：真空铸造可以生产多少份？

在通过真空浇铸法制作硅胶原型时，一个硅胶模具可以制作15 到 25 个高质量的零件，具体数量取决于零件的复杂性和操作。

Q3：快速模具和生产模具有什么区别？

快速模具通常采用价格低廉、交货迅速的铝或低碳钢，适用于原型制作或小批量生产。而生产模具则采用硬化钢，这种材料使用寿命长，因此适合大规模生产数百万个零部件。

Q4：我可以获得透明或彩色硅胶原型吗？

是的，JS Precision可根据美观和功能需求提供透明、半透明和各种颜色的硅胶原型。

Q5：硅胶部件设计的关键考虑因素是什么？

在设计定制硅胶零件时，均匀的壁厚、足够的拔模角度、正确的转角半径和分型线设计至关重要。这些因素可以防止出现缩痕、撕裂和其他问题。

Q6：硅胶原型可达到的硬度等级有哪些？

JS Precision 提供常用邵氏硬度范围的硅胶原型，从极软的邵氏 10A 到较硬的邵氏 80A 均有涵盖。您可以根据实际需求进行选择。

Q7：你们提供医用级硅胶的材料认证吗？

是的，对于医疗项目，JS Precision 能够提供全套生物相容性认证，如 USP VI 级和 ISO 10993，满足医用级硅胶原型的要求。

Q8：你们能生产的硅胶原型最大尺寸是多少？

JS Precision的真空浇铸和快速成型能力包括制作硅胶原型，尺寸范围从几毫米到大约500毫米。这可以满足大多数客户的尺寸要求。

概括

硅胶快速成型是实现创新理念的关键能力。在当今竞争日益激烈的市场环境中，速度、质量和专业指导都不可或缺。

无论您在医疗、汽车或消费电子领域需要硅胶原型或定制硅胶部件， JS Precision 的专业技术都能助您达成目标。我们致力于成为您的战略合作伙伴，从设计阶段开始，与您携手开发柔性密封组件，降低风险，并创造价值。

复杂的工艺决策不应成为您创新的阻碍。立即将您的硅胶零件设计文件发送给我们，即可获得包含专业DFM分析和透明报价的全面解决方案。加入JS Precision，加速您的流程，将您的下一个伟大创意变为现实。