Dlaczego małe elementy silikonowe wymagają czegoś więcej niż tylko prostego formowania

Części silikonowe często wydają się proste. Jednak gdy zaczyna się je zamawiać, szybko pojawiają się problemy.

Pewnego razu zgłosił się do nas klient z małym silikonowym zaworem stosowanym w woreczkach na żywność. Część była lekka – ważyła mniej niż jeden gram. Konstrukcja wyglądała na przejrzystą. Jednak produkcja ciągle kończyła się niepowodzeniem.

Nie chodziło o cenę. Chodziło o spójność.

W tym zastosowaniu zawór musiał się otwierać przy określonym ciśnieniu. Jeśli silikon był zbyt miękki, zawór przeciekał. Jeśli był zbyt sztywny, blokował przepływ. Zakres tolerancji był wąski.

Klient wypróbował już dwóch dostawców. Obaj dostarczyli próbki, które przeszły wstępne testy. Jednak po zwiększeniu skali produkcji pojawiły się wady. Nadmiar materiału, różnice w wymiarach oraz niestabilne ciśnienie otwarcia sprawiły, że części nie nadawały się do produkcji seryjnej.

Kiedy analizowaliśmy ten element, ryzyko związane z produkcją było oczywiste.

• Grubość ścianki była nierównomierna
• Trasa przepływu była długa i wąska
• Krawędź uszczelniająca przylegała do linii podziału
• Powierzchnia wentylacyjna była ograniczona

Każdy z tych problemów można rozwiązać osobno. Jednak razem powodują one znacznie większe ryzyko niestabilności produkcji.

Wzdłuż krawędzi uszczelniającej powstały pęcherzyki powietrza. Skurcz spowodował zmianę ciśnienia otwarcia. Pęcherzyki powietrza spowodowały niewielkie ślady przypalenia. Nie były to przypadkowe wady. Były to oznaki, że konstrukcja formy nie była dostosowana do właściwości płynnej gumy silikonowej.

Zaczęliśmy od formy, a nie od maszyny.

• Zmieniono położenie bramy. Dzięki temu skrócono drogę przepływu i zapewniono bardziej równomierne wypełnienie wnęki, co zmniejszyło ryzyko niepełnego wypełnienia i nierównomiernego utwardzania.
• Linia rozdzielająca została przeprojektowana. Przesunęliśmy go z dala od obszaru uszczelniania i poprawiliśmy dopasowanie powierzchni, aby zmniejszyć ryzyko powstania nadlewek.
• W ostatnim obszarze napełniania zamontowano mikrootwory wentylacyjne. Głębokość otworu wentylacyjnego utrzymywała się w wąskim przedziale, wynoszącym około 0,004 mm.
• Podczas wtrysku wprowadzono próżnię. Pomogło to usunąć uwięzione powietrze, zanim mogło spowodować ślady przypalenia lub niepełne napełnienie.
• Korekta skurczu została zastosowana w zależności od kierunku i grubości ścianki. Dzięki temu ostateczna geometria zaworu była bliższa wymaganemu zakresowi wydajności.

Przed rozpoczęciem cięcia stali zweryfikowaliśmy przebieg wypełniania formy za pomocą analizy Moldflow. Podczas prób skupiliśmy się na stabilności temperatury i utrzymywaliśmy wahania w wąskim zakresie, aby zapewnić równomierne utwardzanie.

Po wprowadzeniu tych zmian w formach i procesie produkcyjnym działanie zaworu ustabilizowało się.

• Ciśnienie początkowe utrzymywało się w wymaganym zakresie
• Na krawędzi uszczelniającej nie było już widać elementu Flash
• Ślady po przypaleniu zniknęły
• Poprawiono spójność między partiami

Klient przetestował części na rzeczywistych liniach rozlewniczych. Zawory działały niezawodnie we wszystkich partiach, co umożliwiło przejście projektu do etapu produkcji.

Z zewnątrz wyglądało to na drobny element. Jednak stabilność produkcji zależała od tego, jak wcześnie uda się zidentyfikować zagrożenia związane z produkcją.

Jeśli dostawca skupia się wyłącznie na formowaniu, reaguje na wady dopiero po ich pojawieniu się. Jeśli natomiast rozumie zasady projektowania form, zapobiega wielu z tych wad jeszcze przed rozpoczęciem produkcji.

Różnicę często widać już na wczesnym etapie projektu. Kompetentny dostawca zajmujący się formowaniem silikonowym nie tylko przedstawi wycenę części. Przeanalizuje również projekt i wyjaśni potencjalne zagrożenia związane z produkcją.

Przed rozpoczęciem prac związanych z oprzyrządowaniem warto zadać sobie kilka praktycznych pytań:

• Czy przed wykonaniem formy sprawdzają projekt Twojej części?
• Czy omawiają kwestie przebiegu strumienia, odpowietrzania i skurczu?
• Czy wyjaśniają, gdzie może pojawić się błysk?
• Czy rozumieją, w jaki sposób położenie linii podziału wpływa na działanie?
• Czy weryfikują ten proces pod kątem powtarzalności produkcji, a nie tylko zatwierdzają próbki?

To oznaki prawdziwego doświadczenia w branży produkcyjnej.