エラストマー部品：射出成形シリコーンと3D印刷の柔軟な材料
工業用ガスケットから靴底まで、エラストマー部品は至る所にあり、ユニークです。 ゴムのようなポリマーのグループであるエラストマーから作られています 、これらの柔軟で伸縮性があり、衝撃を吸収するコンポーネントは簡単に作成でき、いくつかの方法で作成できます。
エラストマー部品を製造する方法の1つは、射出成形です。熱可塑性樹脂の射出成形ではなく、液体シリコーンゴムのような熱硬化性樹脂の射出成形です。この材料は液体状態で射出され、硬化して固体になります。しかし、今日では、液体シリコーン射出成形の優れた代替手段があります。それは、TPEやTPUなどの柔軟な材料の3D印刷です。特殊な素材ではなくなり、TPEとTPUを低コストのFDMプリンターで3Dプリントできるようになりました。
この記事では、エラストマー部品の基本、つまりその特性、用途、射出成形と3D印刷のどちらを選択すべきかについて説明します。
エラストマーとは何ですか？
エラストマーは、ヤング率が低いポリマーとして定義されます。 、高い破損ひずみ 、および粘弾性 —粘度と弾力性の組み合わせ。単にゴムと呼ばれることもあります 、エラストマーは実際には非加硫材料を含むより広いカテゴリーです。
素人の用語では、エラストマー（弾性ポリマー）は、さまざまな程度で、弾性、伸縮性、柔軟性、または室温で変形可能な材料です。これは、分子間結合が弱いためです。 。これらすべてにより、エラストマーは非常に便利になります。それらは壊れることなく曲げたり伸ばしたりできるため、より剛性の高い材料では目的が果たせない多くの用途で使用されます。
エラストマーは、熱硬化性樹脂のいずれかです。 （加熱しても溶けない）または熱可塑性プラスチック （加熱すると溶ける）、そして最も一般的なエラストマーのいくつかは次のとおりです。
ただし、この記事では特にプロトタイピングと2つの製造プロセスに焦点を当てているため、シリコーンにさらに注意を払います。 、熱可塑性エラストマー （TPE）、および熱可塑性ポリウレタン （TPU）。シリコーンは熱硬化性樹脂ですが、TPEとTPUはどちらも熱可塑性樹脂であるため、3Dプリンターで押し出すことができます。
エラストマー部品の例
エラストマーは非常に一般的であり、単純な日常のオブジェクトや複雑な産業用アセンブリに含まれています。ここでは、業界別に分類されたさまざまなエラストマー部品と、いくつかの材料固有の用途について説明します。
1。自動車
タイヤなどの場合、エラストマーは多くの自動車部品の製造に不可欠です。
2。産業用
エラストマーは、特に水密および気密アセンブリのシールおよびガスケットに広く使用されています。
3。石油とガス
エラストマー、特に合成エラストマーは、石油およびガス産業で見られ、油漏れを防ぐのに役立つことがよくあります。
4。消費財
フットボールから鉛筆消しゴムまで、膨大な数の消費者製品がエラストマーから作られています。
材料固有の例
この記事では、射出成形可能な液体シリコーンゴムと3D印刷可能なTPEおよびTPUフィラメントに焦点を当てているため、これら3つの材料の一般的な使用法を次に示します。
- シリコーン ：生物学的に互換性のある医療機器、補綴物、製氷皿、シール、ガスケットなどの食品安全装置、オーバーモールドされたコンポーネント
- TPE ：シールとガスケット、ボトルキャップライナー、スノーモービルトラック、カテーテルを含む医療用コンポーネント、ツールハンドル、サスペンションブッシング、オーバーモールドされたコンポーネント
- TPU ：電子機器ケース、キャスターホイール、医療部品、ドライブベルト、履物、インフレータブルアイテム、ワイヤージャケット、チューブ
射出成形エラストマー
エラストマー部品を製造する方法は多数ありますが、最も信頼性の高いものの1つは、特に大量に射出成形することです。
射出成形は、射出によってプラスチック部品を製造するプロセスです。 、圧力下で、液体材料 金属の型に 、通常は鋼またはアルミニウムでできています。プロセス中、射出成形機は原材料を金型に送り込みます。金型の形状は最終部品のネガティブな印象であり、通常、間に空洞がある2つのセクションで構成されます。
射出成形は熱硬化性エラストマーと互換性があります 液体シリコーンのように 、これは、柔軟で耐衝撃性、耐温度性のある部品を大量に製造するための優れた方法です。成形前に、2液型のシリコーン溶液を混合します。その半分には、シリコーンを硬化させて固体にする白金触媒が含まれています。
射出成形液体シリコーンは、ガスケット、医療機器、厨房機器、マルチマテリアルアセンブリのオーバーモールドセクションなどの部品を製造できます。
長所
射出成形シリコーンには、大量生産、高詳細レベル、優れた材料特性、特定の中量から大量の部品あたりの低コストなど、いくつかの利点があります。
短所
射出成形液体シリコーンの制限には、高い金属工具コストと、薄い壁や丸みを帯びた角など、成形プロセスに固有の幾何学的制限が含まれます。
3D印刷エラストマー
液体シリコーン射出成形の代替手段は、柔軟なフィラメントの3D印刷です。 TPEやTPUのように。これらの材料は射出成形することもできますが、3D印刷は、1回限りのプロトタイプなど、さまざまな種類のプロジェクトに適した、より根本的な代替手段を提供します。
TPEやTPUなどの3D印刷エラストマーの最大の利点の1つは、これらの材料が熱可塑性プラスチックであることです。 したがって、溶融および押出成形に適したFDM3D印刷フィラメントにすることができます。 FDMは、機械コストと運用コストの両方の点で最も安価な3D印刷の形式であり、これは、高品質のエラストマー部品を誰でも作成できることを意味します。
TPEフィラメントとTPUフィラメントはどちらも用途があります。 TPUは、TPEよりも硬く、密度が高く、剛性の高い材料であり、耐摩耗性に優れ、収縮の可能性が低くなっています。ただし、TPEよりも柔軟性が低く、ゴムバンドと同じくらい柔軟な部品を作成するために使用できます。
3D印刷エラストマー、特にTPE（印刷速度は遅くなければならず、ダイレクトドライブ押出機はボーデンよりもうまく機能する）の場合は注意が必要ですが、事実上すべてのFDMプリンターでこれらの材料を処理できます。
一般的な3D印刷されたエラストマー部品には、TPUフットウェアのミッドソールとウェアラブル電子機器、TPEハンドル、ホース、スマートフォンのスキンが含まれます。
長所
3D印刷の柔軟なフィラメントの利点には、少量でも非常に低コストであり、工具費がかからず、ほぼ無制限の形状（内部および外部）があります。これにより、このプロセスはエラストマーのプロトタイピングに非常に適しています。
短所
TPEおよびTPUの3D印刷エラストマー部品の制限には、コストまたは時間の節約の点で規模の経済性がないため、精度と詳細レベル（射出成形と比較して）、生産速度、およびスケーラビリティが含まれます。
結論
液体シリコーン射出成形とFDM3D印刷は、どちらもエラストマー部品を製造する優れた方法です。射出成形は、部品の品質と拡張性に関して最有力候補ですが、3D印刷は、プロトタイプ、特に1回限りの場合に便利で手頃なオプションです。
エラストマー部品またはプロトタイプを作成するときは、予算、ユニット数、必要な材料特性、将来の生産ニーズなどの要素を考慮してから、次の行動方針を決定する必要があります。3ERPが役立つ決定です。
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