硅胶快速成型：工艺、应用及优势 | LS Manufacturing

硅胶快速成型技术快速参考表

为何信赖本指南？来自 LS 制造专家的实践经验

LS Manufacturing团队拥有十五年跨行业硅胶快速成型技术经验，这使我们能够深入了解液态硅橡胶的流变特性和成型原理。我们的工艺系统持续符合TWI Global弹性体粘合技术标准，并与3D Systems增材制造解决方案无缝集成。

我们创新性地将五轴加工与液态硅胶注射成型技术相结合，开发出一套从材料选择到模具温度控制的综合系统，旨在优化固化过程，从而解决困扰行业的诸多难题，例如残留气泡和尺寸收缩。基于300多个硅胶快速成型项目的经验数据，我们建立了一套从设计到批量生产的全面解决方案。

本指南中详述的所有技术均已在医疗器械、汽车系统和消费电子产品等高风险行业中经过严格的大规模生产验证。这一经实践验证的成功案例能够帮助读者系统地掌握关键技术节点，有效降低常见工艺风险，并实现从功能原型到成功批量生产的精简高效过渡。

图 1：LS Manufacturing 公司在成型过程中与硅胶原型进行实时交互

什么是硅胶快速成型？

速度革命：从数周到数天

传统金属模具涉及设计、加工和热处理，总共需要3-5 周时间。然而，利用基于数控加工或3D 打印实现的软模具的硅胶快速原型制作技术，从绘图到成品的整个过程只需3-5 天，大大提高了产品验证周期的速度。

成本优化：仅需传统模具制造成本的10%-20%

灵活适应性：支持实时设计优化

功能实现：原型价值超越外观

快速成型的硅胶部件与量产部件功能完全一致，肖氏硬度可选（10-80A） ，在-40℃至250℃的温度范围内性能可靠，并通过了完整的生物相容性认证。这些特性使其能够直接应用于所有重要的验证测试，包括密封完整性检查、疲劳耐久性验证以及其他实际工况下的性能评估。

硅胶快速成型技术不仅是对传统原型技术的升级，更是产品开发逻辑的革命性变革。它以低成本和超高效率将“设计-验证-优化”闭环流程压缩到最短路径，为医疗、汽车和电子行业的创新提供了至关重要的支持。

硅胶快速成型工艺的基本步骤有哪些？

硅胶快速成型工艺的基本步骤围绕三大目标展开：“精确性、效率和可重复性”。其工艺标准化将材料科学与精密制造技术相结合。以液态硅橡胶成型为代表的硅胶成型工艺，通过以下四个步骤确保原型的功能性和一致性：

三维模型设计与DFM分析：

在制作硅胶模具之前，我们的工程师将根据产品功能要求进行可制造性分析，并优化壁厚、拔模角度和分型面设计的均匀性。仿真软件还用于预测流动路径和潜在气泡区域，以便从一开始就避免缺陷；因此，它保证了所提出的设计的成型可行性。

快速软模制造：

液态硅橡胶注射及真空脱气：

后处理和全面检验质量检验：

从硅胶模具制造的精密控制到液态硅橡胶成型的参数优化，每一步都直接影响原型产品的机械性能和尺寸稳定性。该系统已成功应用于心脏介入器械密封环、新能源汽车电池组密封件等高端领域，成为连接设计与量产的关键桥梁。

为什么液态硅橡胶（LSR）是快速原型制作的理想材料？

液态硅橡胶（LSR）因其优异的材料性能，是快速成型技术制作功能原型最重要的材料之一。尤其在医用硅胶原型制作方面， LSR 具有良好的生物相容性、精密成型能力和稳定性，能够满足医疗器械对安全性、精确性和可靠性的要求。

通过全面的性能优势，将液态硅橡胶原型制作技术从“外形相似”提升至“功能等效”。 将先进材料与快速原型制作相结合，可显著缩短从概念到临床验证的开发周期，为对合规性要求高的行业提供一条兼具效率和可靠性的创新之路。

图 2：LS Manufacturing 公司采用液态硅橡胶模塑工艺制造的定制工程外壳

硅胶快速原型制作特别适用于哪些行业和哪些应用场景？

硅胶快速成型技术以其材料安全性高、设计灵活、功能可靠等特点，已成为众多高要求行业快速产品开发的重要工具。在需要医用硅胶原型制作和功能原型测试的场合，这项技术尤为不可或缺；它可以直接制作出性能与最终产品相同的样品，从而大幅缩短研发周期。

与其他原型制作方案相比，硅胶快速成型完全满足医疗器械所需的生物相容性要求，包括ISO 10993认证。在汽车和消费电子领域，它可在-40℃至200℃的温度范围内验证密封性，并以极高的精度复制0.1mm级薄壁结构。

选择 LS Manufacturing 进行硅胶原型制作的主要原因是什么？

1. 全流程技术专家支持：我们的工程团队从设计阶段就开始提供针对性干预，包括可制造性设计 (DFM) 分析和材料选择方面的建议。例如，在心脏封堵器密封组件的案例中，团队通过优化设计，将气泡缺陷率从15% 降低到 0.3% 。因此，原型产品在首次尝试中就通过了流体动力学测试。
2. 全周期质量控制：我们从原材料入库到成品出货，共设置了21个质量控制点。所有医用硅胶原型均通过ISO10993生物相容性测试。我们使用坐标测量机对关键尺寸进行100%检测，确保密封圈等部件的尺寸公差始终控制在±0.05mm以内。
3. 无缝量产整合：通过标准化的工艺参数转移，原型可直接用于量产。例如，呼吸面罩项目从原型验证到数万个产品的量产仅用了10天时间，有效避免了超过20万元人民币的二次研发成本，凸显了我们无缝量产过渡能力的效率和成本效益。

迄今为止，我们已帮助37家医疗器械公司获得FDA认证。值得一提的是，我们的神经介入器械导管原型将临床试验周期缩短了六个月。这种创新的“原型即产品”方法从根本上改变了硅胶组件的开发效率，并为医疗器械的快速、可靠商业化树立了行业新标杆。

LS Manufacturing 可以帮助客户克服哪些具体的硅胶组件难题？

客户问题详细分析

一家专注于内窥镜技术的医疗器械初创公司急需一种用于动物试验的微型密封环原型。然而，传统的金属模具制作方案交货周期仅为四周，之后任何设计修改都将产生超过2万美元的额外费用——这对于本已捉襟见肘的研发预算而言无疑是雪上加霜——而且还会影响关键的审批时限。在这种情况下，他们迫切需要一种更灵活、更经济高效的原型制作方案。

LS制造解决方案

收到3D图纸后，团队仅用24小时就完成了可制造性分析，指出并优化了几个容易产生气泡的薄壁区域。利用高精度CNC加工铝合金模具，结合医用液态硅胶材料，从模具制作到真空注塑成型，整个过程仅用了5个工作日，最终交付了一个尺寸精度高达±0.01mm的全透明功能性密封环原型。

结果与价值创造

首批交付客户的原型产品通过了压力密封和生物相容性测试，并根据测试反馈进行了两轮快速设计迭代；每次迭代后一周内即可交付新样品。最终，项目总开发周期缩短了65%，原型制作成本降低了85%。这为产品提前六个月进入临床审批阶段奠定了基础。

本案例充分展现了LS Manufacturing应对硅胶部件相关最复杂、最紧急任务的能力。通过将快速原型技术与医用级材料工艺深度融合，我们不仅满足了客户的紧急需求，还同时建立了一种在该细分市场极具价值的迭代式敏捷开发模式。

硅胶原型制作遇到困难？点击即可获得5天快速交付解决方案！

硅胶快速成型技术在多大程度上能够提供精确度和表面处理效果？

硅胶快速成型技术突破了“快=粗糙”的传统观念，通过精密模具和工艺控制，能够达到批量生产零件的精度和表面质量。高精度硅胶元件，特别是用于医疗器械和精密密封应用的元件，已成为功能验证的重要载体。其具体技术指标如下：

• 尺寸精度控制：因为 采用五轴数控加工铝合金模具，模制零件的尺寸公差可稳定控制在±0.1mm以内，关键配合零件的公差可达±0.05mm 。微流控芯片上通道宽度误差≤0.03mm足以满足处理精密生物样品的要求。
• 薄壁结构成型极限：采用高流动性液态硅橡胶，制造商可以成型壁厚稳定、薄至0.2 毫米且厚度均匀性偏差小于10% 的部件。这种先进材料可确保新生儿呼吸面罩原型透明薄壁部分完全填充且无气泡，同时保持医疗应用所需的柔韧性和结构完整性。
• 多表面处理适应性：通过对模具表面进行镜面抛光，可获得 Ra 小于0.2 μm的光学级透明度；蚀刻纹理可实现哑光和皮革状表面；后处理步骤可支持抗菌涂层喷涂和丝网印刷刻度标记。
• 精细复制精度验证：此流程确保齿轮微齿、密封倒角等复杂几何形状的复制高度保真，形状再现精度超过95% ，完全支持0.15mm圆角等精细细节的复制。它保证了从原型到最终生产零件的功能一致性，并在整个开发过程中保持结构和性能的完整性。

通过材料、模具和工艺创新的协同作用，现代硅胶快速成型技术已成功实现了从“形状相似”到“性能等效”的飞跃。正是这种精度与功能的高度统一，使快速成型从辅助工具升级为产品开发的核心要素，同时为要求严苛的行业提供了高效可靠的解决方案。

LS Manufacturing 如何确保从原型到批量生产的平稳过渡？

在硅胶产品开发过程中，从原型验证到批量生产的平稳过渡至关重要。LS Manufacturing 的定制硅胶服务采用一体化的“设计即生产”理念，确保原型制作和批量生产过程中技术参数的高度一致性，从而避免因更换供应商而给客户带来的质量风险或沟通成本：

1. DFM前瞻性设计协作：我们的工程师将批量生产流程的标准融入原型设计阶段，避免采用那些易于成型但难以批量生产的设计。例如，在输液泵密封阀项目中，通过将原型壁厚公差从±0.15mm优化至±0.1mm ，后续批量生产的良率高达98.5% 。
2. 工艺参数标准化转移：已建立原型到批量生产工艺参数的对比体系，其中注塑压力、硫化温度等核心参数均已标准化，并编制成标准化文件。在新能源汽车电池密封圈项目中，应用该体系，仅用三天时间就实现了从原型参数到200吨注塑机的生产参数转换。
3. 模具技术的逐步整合：铝合金原型模具与钢制批量生产模具采用一致的型腔结构，确保了流道设计和冷却系统的完全兼容性。在人工心脏瓣膜密封件的应用中，该方案将传统的模具调整周期（需要重新验证）从四周缩短至三天。
4. 全方位质量体系：原型阶段开发的测试标准和工具构建了完整的生命周期质量档案。例如，沿用了之前在呼吸面罩项目中使用的气密性测试设备，以确保原型件与量产件之间的性能偏差控制在3%以内。

同时，公司可确保我们拥有定制硅胶服务，从而保证技术体系和管理流程的闭环运行。 “原型即产品”的交付能力可将客户的产品上市时间缩短高达 40% ，并确保技术的一致性，从而构建可持续的竞争优势。

图 5：LS Manufacturing 公司医用级硅胶原型设计的结构分析

常见问题解答

1. 硅胶快速成型的典型交付周期是多久？

通常情况下，从确认设计到交付第一个原型需要5-10 个工作日。对于一些简单的零件，例如密封件和垫圈，最快只需3 天。而对于涉及多腔模具或复杂流道设计的项目，为了确保成型质量，时间则需要延长至10-12 天。

2.硅胶快速成型技术适用于多大尺寸的零件？

我们生产中小型精密零件，最大成型尺寸为500mm × 500mm × 200mm 。例如，医疗器械外壳和汽车传感器密封件等都属于此尺寸范围，尺寸稳定性可控制在±0.15%以内。

3. 是否可以对交付的原型进行功能测试？

原型可采用医用或工业级液态硅橡胶制成，其物理和化学性质与批量生产的部件相同。原型还可用于测试气密性、 -40℃至250℃的高温老化性能以及生物相容性。

4. 最低订购量是多少？

我们不设最低起订量，快速原型制作服务支持单件原型制作。同时，通过充分利用模块化模具设计，即使是单个密封环，也能最大限度地降低单位成本，从而实现高效的验证。

5. 硅胶可以制作多种硬度或颜色的原型吗？

我们提供超过50种液态硅橡胶（LSR）材料，邵氏硬度范围从10A到80A ；此外，还可以定制任何潘通色卡颜色。我们还可以实现双硬度复合结构，例如外层30A软橡胶和内层60A硬芯，以及透明或半透明的混色效果。

6. 你们提供设计支持服务吗？

工程团队提供免费的DFM分析，包括壁厚优化（建议1.5-3mm） 、拔模角≥1°以及分型线设计建议。他们帮助客户将齿轮结构的起泡率从12%降低到0.5% 。

7. 硅胶快速成型模具可以重复使用多少次？

铝合金模具的使用寿命约为200-500次，树脂模具的使用寿命约为50-80次。每次注塑后，模具都会使用等离子清洗进行清洁，以保持批次间的一致性。流道系统可以在生产过程中的任何阶段进行调整，以适应设计变更。

8. 如何开始硅胶快速成型？

如果您有3D图纸，请以STEP或IGS格式发送至我们的技术邮箱。我们将在2小时内发送DFM报告和报价。订单确认后，模具加工将立即启动，并通过ERP系统实时同步。

概括

LS Manufacturing 的硅胶原型制作不再局限于模型制作；它更是一种加速产品研发的利器，通过缩短周期、降低前期成本和快速迭代，为创新者提供无与伦比的竞争优势。选择像 LS Manufacturing 这样拥有深厚技术专长和丰富项目经验的合作伙伴，是确保您的硅胶组件项目从概念到成功量产全程顺利执行的关键。

您的下一款突破性产品正等待完美的开端。您可以立即上传零件设计文件，或者联系我们的资深工程团队，安排免费的DFM分析和个性化报价！让LS Manufacturing成为您最值得信赖的硅胶制造合作伙伴。com/contact-us">立即联系我们，我们将以专业的支持和值得信赖的高品质硅胶解决方案启动您的项目，完美满足您的需求。

📞电话：+86 185 6675 9667
📧邮箱：info@longshengmfg.com
🌐网站： https://lsrpf.com/

免责声明

本页面内容仅供参考。LS Manufacturing 对信息的准确性、完整性或有效性不做任何明示或暗示的陈述或保证。不应据此推断第三方供应商或制造商会通过 LS Manufacturing 网络提供性能参数、几何公差、具体设计特性、材料质量和类型或工艺流程。买方对此信息负全部责任。如需零件报价，请明确说明零件的具体要求。请联系我们了解更多信息。

LS制造团队

LS Manufacturing是一家行业领先的定制化制造解决方案提供商。我们拥有超过20年的经验，服务过5000多家客户，专注于高精度CNC加工、钣金加工、 3D打印、注塑成型、金属冲压以及其他一站式制造服务。
我们工厂拥有超过100台先进的五轴加工中心，并通过了ISO 9001:2015认证。我们为全球150多个国家和地区的客户提供快速、高效、高质量的制造解决方案。无论是小批量生产还是大规模定制，我们都能在24小时内满足您的需求。选择LS Manufacturing，就是选择高效、优质和专业。
更多信息，请访问我们的网站： www.lsrpf.com 。