Быстрое прототипирование силикона: процессы, применение и преимущества | LS Manufacturing

Краткая справочная таблица по технологии быстрого прототипирования силикона

Почему стоит доверять этому руководству? Практический опыт экспертов LS Manufacturing

Команда LS Manufacturing обладает пятнадцатилетним опытом межотраслевого технического опыта в области быстрого прототипирования силиконовых резин. Это позволило нам глубоко понять реологические свойства и принципы формования жидкого силиконового каучука. Наша технологическая система постоянно адаптируется к мировому стандарту TWI Global по технологии склеивания эластомеров и интегрируется с решениями 3D Systems для аддитивного производства.

Благодаря инновационной интеграции 5-осевой обработки с технологией литья жидкого силикона мы разработали комплексную систему, охватывающую выбор материала и контроль температуры пресс-формы, для оптимизации процесса отверждения и решения проблем, с которыми сталкивается отрасль, таких как остаточные пузырьки и усадка размеров. Основываясь на эмпирических данных, полученных в ходе более чем 300 проектов быстрого прототипирования силиконовых изделий , мы разработали комплексное решение, охватывающее весь процесс – от проектирования до массового производства.

Все методы, описанные в настоящем руководстве, прошли тщательную проверку в условиях массового производства в таких ответственных отраслях, как производство медицинских приборов , автомобильных систем и потребительской электроники . Этот проверенный опыт позволяет читателям систематически осваивать критически важные технические узлы, эффективно снижать распространённые технологические риски и добиваться рационального и эффективного перехода от создания функциональных прототипов к успешному массовому производству.

Рисунок 1: Взаимодействие с силиконовым прототипом в режиме реального времени во время формования компанией LS Manufacturing

Что такое быстрое прототипирование силикона?

Революция скорости: от недель до дней

Изготовление традиционных металлических форм включает проектирование, механическую обработку и термическую обработку, что занимает в общей сложности 3–5 недель .Однако при использовании быстрого прототипирования из силикона на основе мягких форм, изготовленных с помощью обработки на станках с ЧПУ или 3D-печати , весь процесс от чертежа до готового изделия занимает 3–5 дней , что значительно увеличивает скорость цикла проверки продукта.

Оптимизация затрат: всего 10–20 % от стоимости традиционного изготовления пресс-форм

Гибкая адаптивность: поддерживает оптимизацию дизайна в реальном времени

Реализация функции: ценность прототипа, выходящая за рамки внешнего вида

Быстросъёмные силиконовые детали полностью функциональны и эквивалентны серийным компонентам, обеспечивая выбор твёрдости по Шору (10–80 А) , надёжную работу в диапазоне температур от -40 до 250 °C и полную сертификацию на биосовместимость. Эти характеристики также позволяют использовать их во всех важных валидационных испытаниях, включая проверку целостности герметизации и проверку усталостной прочности, а также другие оценки эксплуатационных характеристик в реальных условиях эксплуатации.

Быстрое прототипирование с использованием силикона — это не только усовершенствованная технология прототипирования , но и революционная логика разработки продукта. Оно сжимает замкнутый цикл «проектирование-верификация-оптимизация» до кратчайшего пути благодаря низкой стоимости и сверхэффективности, обеспечивая существенную поддержку инноваций в медицинской, автомобильной и электронной промышленности .

Каковы основные этапы процесса быстрого прототипирования силикона?

Основные этапы быстрого прототипирования силиконовых изделий ориентированы на три основные цели: «точность, эффективность и повторяемость». Стандартизация этого процесса объединяет материаловедение и технологии прецизионного производства. Процессы формования силиконовых изделий , представленные формованием жидкой силиконовой резины , обеспечивают функциональность и единообразие прототипов благодаря следующим четырём этапам:

Проектирование 3D-модели и анализ DFM:

Перед изготовлением силиконовой формы наши инженеры проведут анализ технологичности на основе функциональных требований к продукту и оптимизируют однородность толщины стенок, углов уклона и конструкции поверхности разъема.Программное обеспечение для моделирования также используется для прогнозирования путей потока и потенциальных зон образования пузырьков, чтобы избежать дефектов с самого начала; таким образом, оно гарантирует осуществимость формования предлагаемой конструкции.

Быстрое изготовление мягких форм:

Инжекция жидкой силиконовой резины и вакуумная дегазация:

Постобработка и полный контроль качества:

От контроля точности при изготовлении силиконовых форм до оптимизации параметров литья жидкой силиконовой резины – каждый этап напрямую влияет на механические свойства и размерную стабильность прототипа. Эта система успешно применяется в таких высокотехнологичных областях , как производство уплотнительных колец для устройств для кардиохирургического вмешательства и уплотнительных компонентов для аккумуляторных батарей для новых энергетических транспортных средств, выступая в качестве ключевого связующего звена между проектированием и массовым производством.

Почему жидкая силиконовая резина (LSR) является идеальным материалом для быстрого прототипирования?

Жидкий силиконовый каучук (ЖСК) благодаря своим превосходным свойствам является одним из важнейших материалов для функциональных прототипов, создаваемых методом быстрого прототипирования. В частности, при создании прототипов медицинского силикона , преимуществами ЖСК являются биосовместимость , возможность точного формования и стабильность. Таким образом, он отвечает требованиям безопасности, точности и надежности, предъявляемым к медицинским изделиям.

Технология прототипирования жидкой силиконовой резины от «подобной форме» до «функционально эквивалентной» за счет комплексных эксплуатационных преимуществ. Сочетание современных материалов с быстрым созданием прототипов значительно сокращает цикл разработки от концепции до клинической проверки, предлагая отраслям с высокими требованиями к соблюдению нормативных требований инновационный путь, сочетающий эффективность с надежностью.

Рисунок 2: Корпус, изготовленный по индивидуальному заказу методом формования жидкой силиконовой резины компанией LS Manufacturing.

Для каких отраслей промышленности и сфер применения быстрое прототипирование силиконов особенно подходит?

Технология быстрого прототипирования силиконовых изделий , характеризующаяся безопасностью материалов, гибкостью конструкции и функциональной надёжностью, уже зарекомендовала себя как важный инструмент для быстрой разработки продукции во многих отраслях промышленности. В случаях, когда требуется прототипирование медицинского силикона и его функциональное тестирование , эта технология становится особенно незаменимой: образцы могут быть изготовлены непосредственно с характеристиками конечного продукта, что значительно сокращает цикл исследований и разработок.

По сравнению с другими решениями для прототипирования , быстрое прототипирование силикона полностью соответствует требованиям биосовместимости для медицинских устройств, включая сертификацию по ISO 10993. В области автомобильной и бытовой электроники оно позволяет проверять герметичность в условиях от -40 до 200 °C , воспроизводя тонкостенные структуры с точностью до 0,1 мм .

Каковы основные причины выбора LS Manufacturing для прототипирования силикона?

1. Техническая экспертная поддержка на всех этапах процесса: целенаправленное вмешательство нашей инженерной команды начинается на этапе проектирования с консультаций по анализу технологичности производства с помощью DFM и выбору материалов . Например, в случае уплотнительного компонента сердечного окклюдера оптимизация конструкции, проведённая командой, позволила снизить частоту дефектов, связанных с пузырьками, с 15% до 0,3% . Таким образом, прототип прошёл испытания на гидродинамику с первой же попытки.
2. Полный цикл контроля качества: мы организовали 21 точку контроля качества, от складирования сырья до отгрузки готовой продукции. Все прототипы медицинского силикона проходят испытания на биосовместимость по стандарту ISO10993 . Координатно-измерительная машина используется для 100% контроля критических размеров, гарантируя, что допуски размеров таких компонентов, как уплотнительные кольца, всегда находятся в пределах ±0,05 мм .
3. Полная интеграция в массовое производство: благодаря стандартизированной передаче параметров процесса прототипы могут быть напрямую использованы в массовом производстве. Например, проект по производству респираторных масок занял всего 10 дней от проверки прототипа до массового производства десятков тысяч экземпляров. Это позволило эффективно избежать затрат на вторичную разработку в размере более 200 000 юаней и продемонстрировать эффективность и экономичность нашего бесперебойного перехода к производству.

На сегодняшний день мы помогли 37 компаниям, производящим медицинские изделия, получить сертификацию FDA. В частности, наш прототип катетера для нейроинтервенционного устройства сократил цикл клинических испытаний на шесть месяцев . Этот инновационный подход «прототип как продукт» фундаментально меняет эффективный подход к разработке силиконовых компонентов и устанавливает новые стандарты для отрасли в плане быстрой и надежной коммерциализации медицинских изделий.

Какие конкретные проблемы, связанные с силиконовыми компонентами, помогает решить клиенту технология LS Manufacturing?

Подробный анализ проблем клиента

Стартапу, производящему медицинские приборы и специализирующемуся на эндоскопических технологиях, срочно требовался прототип миниатюрного уплотнительного кольца для испытаний на животных. Однако традиционное решение с использованием металлических форм предполагало всего четырёхнедельный цикл поставки , после чего любое изменение конструкции потребовало бы дополнительных затрат более 20 000 долларов США , что стало бы бременем для и без того скудного бюджета НИОКР, и нарушило бы строгие сроки утверждения. В этой ситуации срочно требовалось более гибкое и экономичное решение для создания прототипов .

Решение для производства LS

Получив 3D-чертежи, всего за 24 часа команда завершила анализ технологичности, выявив и оптимизировав несколько тонкостенных участков, подверженных образованию пузырьков воздуха. Благодаря высокоточной обработке пресс-форм из алюминиевого сплава на станке с ЧПУ и использованию медицинского жидкого силикона , весь процесс, от изготовления пресс-формы до вакуумного литья под давлением, был завершен за 5 рабочих дней , и был получен полностью прозрачный функциональный прототип уплотнительного кольца с точностью размеров до ±0,01 мм .

Результаты и создание ценности

Первые прототипы для заказчика прошли испытания на герметичность и биосовместимость. На основе отзывов об испытаниях было проведено два раунда быстрых итераций проектирования; новые образцы поставлялись в течение недели после каждой итерации. В конечном итоге общий цикл разработки проекта был сокращён на 65%, а стоимость создания прототипа – на 85%. Это заложило основу для выхода продукта на стадию клинического одобрения на шесть месяцев раньше запланированного срока.

Этот случай демонстрирует способность LS Manufacturing решать самые сложные и срочные задачи, связанные с силиконовыми деталями. Благодаря глубокой интеграции технологии быстрого прототипирования с процессами производства медицинских материалов мы решили срочную задачу нашего клиента, одновременно создав итеративную и гибкую модель разработки, которая очень ценна в этом сегменте рынка.

Возникли проблемы с созданием прототипов из силикона? Нажмите здесь, чтобы получить решение для быстрой доставки за 5 дней!

Насколько быстрое прототипирование силикона обеспечивает точность и обработку поверхности?

Технология быстрого прототипирования силиконовых компонентов разрушает традиционное представление о том, что «быстро = грубо», и позволяет достичь точности и качества поверхности, характерных для серийно выпускаемых деталей, благодаря прецизионным пресс-формам и контролю технологического процесса. Высокоточные силиконовые компоненты , особенно используемые в медицинских устройствах и прецизионных герметиках, стали важными носителями для функциональной верификации. Их технические характеристики следующие:

• Контроль точности размеров: потому что Используются пресс-формы из алюминиевого сплава, обработанные на 5-осевом ЧПУ-станке. Допуск размеров формованных деталей может стабильно контролироваться в пределах ±0,1 мм , а допуск ключевых сопрягаемых деталей может достигать ±0,05 мм . Погрешность ширины канала микрофлюидных чипов ≤0,03 мм достаточна для удовлетворения требований к точной обработке биологических образцов.
• Ограничения при формовании тонкостенных конструкций: Используя жидкий силиконовый каучук с высокой скоростью потока, производители могут формовать компоненты со стабильной толщиной стенок до 0,2 мм и отклонением по толщине менее 10% . Этот передовой материал обеспечивает полное заполнение без пузырьков воздуха в прозрачных тонкостенных секциях прототипа неонатальной дыхательной маски, сохраняя при этом необходимую гибкость и структурную целостность для медицинского применения.
• Возможность адаптации к обработке нескольких поверхностей: оптическая прозрачность, такая как Ra менее 0,2 мкм , может быть достигнута путем зеркальной полировки поверхности формы , в то время как травление текстур может привести к матовой и похожей на кожу отделке, а этапы последующей обработки могут поддерживать распыление антибактериального покрытия и шелкографию шкалы.
• Детальная проверка точности репликации: этот процесс гарантирует высокую точность воспроизведения сложных геометрических форм, таких как микрозубья шестерен и фаски уплотнений, с точностью воспроизведения формы более 95% , что полностью обеспечивает воспроизведение мелких деталей, таких как скругленные углы на 0,15 мм . Это гарантирует функциональную согласованность от прототипа до готовой продукции, сохраняя структурную и эксплуатационную целостность на протяжении всего процесса разработки.

Благодаря сочетанию инновационных материалов, форм и процессов современная технология быстрого прототипирования силиконовых изделий успешно совершила скачок от «сходства формы» к «эквивалентности характеристик». Именно эта высокая степень единства точности и функциональности превратила быстрое прототипирование из вспомогательного инструмента в ключевой элемент разработки продукции, обеспечивая при этом эффективные и надёжные решения для требовательных отраслей.

Каким образом LS Manufacturing обеспечивает плавный переход от прототипа к массовому производству?

Плавный переход от проверки прототипа к массовому производству крайне важен при разработке силиконовых изделий. В рамках услуг по изготовлению силиконовых изделий на заказ от LS Manufacturing комплексная концепция «проектирование как производство» обеспечивает высокую степень согласованности технических параметров на всех этапах создания прототипа и массового производства , что позволяет избежать рисков, связанных с качеством, и любых коммуникационных расходов, связанных со сменой поставщика для клиентов:

1. Перспективное сотрудничество в области проектирования DFM: наши инженеры учитывают стандарты массового производства уже на этапе разработки прототипа, избегая конструкций, которые легко формуются, но сложно изготавливаются серийно. Например, в проекте уплотнительного клапана инфузионного насоса, оптимизировав допуск толщины стенки прототипа с ±0,15 мм до ±0,1 мм , выход годных изделий в серийном производстве достиг 98,5% .
2. Стандартизированный перенос параметров процесса: Разработана система сравнения параметров прототипа с параметрами процесса массового производства, включающая стандартизированные основные параметры, такие как давление впрыска и температура вулканизации , которые включены в стандартизированную документацию. В проекте по производству уплотнительных колец для аккумуляторных батарей нового энергетического транспортного средства благодаря применению этой системы удалось осуществить переход с параметров прототипа на литьевую машину с усилием 200 тонн в течение трёх дней .
3. Постепенная интеграция технологии пресс-форм: Единообразная структура полости между прототипной пресс-формой из алюминиевого сплава и серийной стальной пресс-формой обеспечивает полную совместимость конструкции литника и систем охлаждения. В одном из применений, для изготовления искусственного уплотнителя сердечного клапана, это решение позволило сократить традиционный цикл настройки пресс-формы, требующий повторной проверки, с четырёх недель до трёх дней.
4. Система полного охвата качества: стандарты и инструменты испытаний, разработанные на этапе прототипа, позволили создать архив данных о качестве на протяжении всего жизненного цикла. Например, устройство для испытания на герметичность, ранее использовавшееся в проекте дыхательной маски, было внедрено, чтобы гарантировать, что отклонение характеристик между прототипом и серийной деталью не превышает 3% .

В то же время компания может гарантировать, что мы предоставим услугу по изготовлению силиконовых изделий на заказ , которая обеспечит замкнутый цикл как технологической системы, так и процесса управления . Возможность поставки «прототип как продукт» сокращает время вывода продукции на рынок до 40% и обеспечивает единообразие технологий для создания устойчивого конкурентного преимущества.

Рисунок 5: Структурный анализ прототипа медицинского силикона, разработанного LS Manufacturing

Часто задаваемые вопросы

1. Каковы типичные сроки выполнения заказа на быстрое прототипирование силикона?

Обычно от утверждения проекта до поставки первого прототипа проходит 5–10 рабочих дней . Для некоторых простых деталей, таких как уплотнения и прокладки, срок изготовления может составлять всего 3 дня . В проектах, требующих многоместных пресс-форм или сложных конструкций проточных каналов, срок изготовления необходимо увеличить до 10–12 дней для обеспечения качества литья.

2.Для каких размеров деталей подходит быстрое прототипирование силикона?

Мы производим прецизионные детали малого и среднего размера, максимальный размер формовки составляет 500 мм × 500 мм × 200 мм . В этот диапазон попадают, например, корпуса медицинских приборов и уплотнители автомобильных датчиков, а стабильность размеров контролируется в пределах ±0,15% .

3. Можно ли провести функциональное тестирование поставленных прототипов?

Прототипы могут быть изготовлены из жидкого силиконового каучука медицинского или промышленного назначения, обладающего теми же физико-химическими свойствами, что и серийно выпускаемые изделия . Их также можно использовать для испытаний на герметичность, старение при высоких температурах от -40 до 250 °C и биосовместимость.

4. Каков минимальный размер заказа?

Без минимального заказа наша услуга быстрого прототипирования позволяет создать цельный прототип. При этом, благодаря модульной конструкции пресс-формы , стоимость единицы продукции минимизируется, что обеспечивает эффективную проверку даже отдельных уплотнительных колец.

5. Можно ли создать прототип силикона более чем одной твердости или цвета?

Доступно более 50 типов LSR-материалов с твёрдостью по Шору от 10A до 80A ; кроме того, доступны индивидуальные цвета в любом цвете Pantone. Мы также можем создавать композитные структуры двойной твёрдости , например, с внешней мягкой резиной твёрдостью 30A и внутренней жёсткой сердцевиной твёрдостью 60A, а также создавать прозрачные или полупрозрачные эффекты смешения цветов.

6. Предоставляете ли вы услуги по поддержке дизайна?

Команда инженеров предоставляет бесплатный DFM-анализ, включая оптимизацию толщины стенки: рекомендуемая толщина 1,5–3 мм , угол уклона ≥1° и рекомендации по конструкции линии разъема. Они помогли клиентам снизить уровень пузырьков в зубчатых передачах с 12% до 0,5% .

7. Сколько раз можно повторно использовать силиконовые формы для быстрого прототипирования?

Срок службы пресс-формы для алюминиевого сплава составляет около 200–500 использований, а для пресс-формы из смолы — около 50–80. Между заливками пресс-формы очищаются методом плазменной очистки для поддержания однородности качества от партии к партии. Система литников может быть отрегулирована в любой момент процесса для адаптации к изменениям конструкции.

8. Как начать работу с быстрым прототипированием силикона?

Если у вас есть 3D-чертежи, пожалуйста, отправьте их на наш технический адрес электронной почты в формате STEP или IGS . Мы отправим вам отчёт DFM и коммерческое предложение в течение 2 часов . Подтверждение заказа немедленно запустит обработку пресс-формы с синхронизацией в режиме реального времени через ERP-систему.

Краткое содержание

Силиконовое прототипирование от LS Manufacturing — это уже не просто изготовление моделей, а скорее инструмент ускорения создания и разработки продуктов, дающий инноваторам беспрецедентное конкурентное преимущество благодаря сокращению времени цикла, снижению первоначальных затрат и быстрой итерации. Поиск такого партнера, как LS Manufacturing, обладающего глубокими техническими знаниями и богатым опытом реализации проектов, — ключ к успешной реализации вашего проекта по производству силиконовых компонентов, от концепции до успешного массового производства .

Ваш следующий прорывной продукт ждёт идеального старта. Вы можете загрузить файлы проекта детали прямо сейчас или просто связаться с нашими ведущими инженерами, чтобы заказать бесплатный DFM-анализ и получить персональное предложение! Позвольте LS Manufacturing стать вашим самым надёжным партнёром по производству силиконовых изделий.com/contact-us">Свяжитесь с нами сегодня, чтобы начать свой проект с профессиональной поддержкой и надежными высококачественными решениями на основе силикона, которые идеально соответствуют вашим потребностям.

📞Телефон: +86 185 6675 9667
📧Электронная почта: info@longshengmfg.com
🌐Сайт: https://lsrpf.com/

Отказ от ответственности

Содержимое этой страницы предназначено исключительно для информационных целей. LS Manufacturing не делает никаких заявлений и не предоставляет гарантий, явных или подразумеваемых, относительно точности, полноты или достоверности информации. Не следует полагать, что сторонние поставщики или производители предоставят данные о рабочих характеристиках, геометрических допусках, конкретных конструктивных характеристиках, качестве и типе материалов, а также о процессах через сеть LS Manufacturing. Покупатель несет полную ответственность за эту информацию. Для расчета стоимости запасных частей, пожалуйста, укажите точные требования к этим деталям. Свяжитесь с нами для получения дополнительной информации .

Производственная группа LS

LS Manufacturing — ведущая компания в отрасли, специализирующаяся на индивидуальных производственных решениях. Обладая более чем 20-летним опытом работы с более чем 5000 клиентов, мы специализируемся на высокоточной обработке на станках с ЧПУ , изготовлении изделий из листового металла , 3D-печати , литье под давлением , штамповке металла и других комплексных производственных услугах.
Наш завод располагает более чем 100 современными пятикоординатными обрабатывающими центрами и сертифицирован по стандарту ISO 9001:2015. Мы предлагаем быстрые, эффективные и высококачественные производственные решения для клиентов в более чем 150 странах и регионах мира. Будь то мелкосерийное производство или массовое изготовление по индивидуальному заказу, мы готовы удовлетворить ваши потребности в течение 24 часов. Выбирая LS Manufacturing, вы выбираете эффективность, качество и профессионализм.
Более подробную информацию можно получить на нашем сайте: www.lsrpf.com .