Perché i piccoli componenti in silicone richiedono qualcosa di più di un semplice processo di stampaggio

I componenti in silicone spesso sembrano semplici. Ma quando si inizia a procurarseli, i problemi emergono rapidamente.

Una volta un cliente si è rivolto a noi con una piccola valvola in silicone utilizzata in una bustina per alimenti. Il componente era leggero, pesava meno di un grammo. Il design sembrava ben fatto. Ma la produzione continuava a fallire.

Il problema non era il prezzo. Era la coerenza.

Per questa applicazione, la valvola doveva aprirsi a una pressione specifica. Se il silicone era troppo morbido, la valvola presentava perdite; se era troppo rigido, bloccava il flusso. Il margine di tolleranza era molto ristretto.

Il cliente aveva già provato due fornitori. Entrambi avevano consegnato campioni che avevano superato i test iniziali. Tuttavia, una volta aumentata la produzione, sono emersi dei difetti. Bave, variazioni dimensionali e pressione di apertura instabile hanno reso i componenti inadatti alla produzione in serie.

Quando abbiamo esaminato il componente, i rischi legati alla produzione erano evidenti.

• Lo spessore della parete era irregolare
• Il percorso del flusso era lungo e stretto
• Il bordo di tenuta era posizionato sulla linea di divisione
• L'area di sfogo era limitata

Ciascuno di questi problemi può essere gestito singolarmente. Nel loro insieme, però, comportano un rischio molto più elevato di instabilità della produzione.

Si è formato del flash lungo il bordo di tenuta. Il ritiro ha modificato la pressione di apertura. Le sacche d’aria hanno causato piccoli segni di bruciatura. Non si trattava di difetti casuali, bensì di segnali che indicavano che il progetto dello stampo non era adeguato al comportamento della gomma siliconica liquida.

Abbiamo iniziato dallo stampo, non dalla macchina.

• La posizione del cancello è stata modificata. Ciò ha accorciato il percorso del flusso e reso il riempimento della cavità più uniforme, riducendo il rischio di riempimento incompleto e di polimerizzazione non omogenea.
• La linea di separazione è stata riprogettata. L'abbiamo spostato lontano dall'area di sigillatura e abbiamo migliorato l'allineamento delle superfici per ridurre il rischio di sbavature.
• Nell'ultima zona di riempimento sono state aggiunte delle micro-fessure di sfiato. La profondità della fessura è rimasta entro un intervallo ristretto, intorno a 0,004 mm.
• Durante l'iniezione è stato applicato il vuoto. Questo ha permesso di eliminare l'aria intrappolata prima che potesse causare segni di bruciatura o un riempimento incompleto.
• La compensazione del ritiro è stata applicata in base alla direzione e allo spessore della parete. Ciò ha permesso di mantenere la geometria finale della valvola più vicina alla fascia di prestazioni richiesta.

Prima di procedere al taglio dell'acciaio, abbiamo verificato il comportamento di riempimento tramite un'analisi Moldflow. Durante le prove di produzione, ci siamo concentrati sulla stabilità della temperatura e abbiamo mantenuto le variazioni entro un intervallo ristretto per garantire una polimerizzazione uniforme.

A seguito di queste modifiche allo stampo e al processo, le prestazioni della valvola si sono stabilizzate.

• La pressione iniziale è rimasta entro l'intervallo previsto
• Il flash non era più visibile sul bordo di sigillatura
• I segni di bruciatura sono scomparsi
• Migliorata l'uniformità tra i lotti

Il cliente ha testato i componenti su linee di riempimento reali. Le valvole hanno garantito prestazioni costanti da un lotto all’altro, consentendo così al progetto di passare alla fase di produzione.

A prima vista, sembrava un componente di poco conto. Ma la stabilità della produzione dipendeva dalla tempestività con cui venivano individuati i rischi legati alla produzione.

Se un fornitore si concentra esclusivamente sullo stampaggio, interviene sui difetti solo dopo che questi si sono manifestati. Se invece conosce bene la progettazione degli stampi, è in grado di prevenire molti di quei difetti prima ancora che inizi la produzione.

Spesso è possibile notare la differenza già nelle prime fasi del progetto. Un fornitore competente nel settore dello stampaggio del silicone non si limiterà a fornire un preventivo per il componente, ma esaminerà il progetto e illustrerà i rischi legati alla produzione.

Prima di iniziare la lavorazione, è opportuno porsi alcune domande pratiche:

• Controllano il progetto del tuo componente prima di procedere alla realizzazione dello stampo?
• Si parla di percorso del flusso, sfiato e restringimento?
• Spiegano dove potrebbero comparire i flash?
• Capiscono in che modo la posizione della linea di divisione influisca sul funzionamento?
• Verificano che il processo sia idoneo a una produzione ripetibile, e non si limitano all’approvazione dei campioni?

Questi sono segni di una vera esperienza nel settore manifatturiero.