エラストマー試作ガイド

プロトタイピングは、通常、設計段階の終了と生産の開始を結び付ける製造ライフサイクルの重要な段階です。このプロセスにより、設計者とエンジニアは部品設計を改良し、フィードバックを収集し、利害関係者の同意を得ることができます。

プロトタイプは、さまざまな方法で作成できます。積層造形法を使用して部品を製造するラピッド 3D プロトタイピングは、エンジニアが生産を開始する前に設計上の問題を迅速かつ費用対効果の高い方法で特定できるため、プロトタイピングの選択肢としてますます一般的になっています。これにより、費用や時間がかかる可能性のあるツールの改訂を回避し、製品の品質を向上させ、予測されたタイムラインで生産を順調に進めることができます。

ただし、特定のパーツ アプリケーションと材料は、3D ベースのプロトタイピングに適していません。溶融堆積モデリング (FDM) などのプロセスでは、非等方性パーツが生成されます。このパーツは、製造用エラストマー パーツよりも壊れやすく、異なる反応を示す可能性がありますが、他のアディティブ法は、コストや材料オプションによって制限される場合があります。

これは、柔軟性が望ましい材料特性であるエラストマー成形品、シール、およびデュロメーターが低いその他の高弾性部品のラピッド プロトタイピングにとって課題となる可能性があります。積層造形法の開発により、エンジニアはゴムまたは「エラストマー」製品を印刷できるようになりましたが、この技術でできることにはまだ限界があります。ただし、エラストマー コンポーネントとプロトタイプは、従来の製造方法で効果的に作成できます。

エラストマー プロトタイプの製造方法

圧縮成形やトランスファー成形などのプロセスは、ガスケット、シール、O リングなどのゴム部品を製造するための非常に効率的な方法ですが、ゴム圧縮金型の設計を製造するために必要な工具は高額になる傾向があります。ゴム部品のプロトタイプを作成するための 2 つの最も一般的な従来の方法は、ウレタン キャスティングとダイカットです。

ウレタン鋳造では、目的の最終部品の正確な形状を備えたマスター パターンの周りにシリコン型を作成します。マスター パターンは、用途や幾何学的な複雑さに応じて、CNC 加工または 3D プリントで作成できます。型が固まったら、それを切り開いて、マスター パターンの高精度のレプリカを少量で作成するために使用できます。ウレタン キャスティングの大きな利点の 1 つは、このプロセスにより、他のエラストマー プロトタイプ作成方法よりも多くのデュロメーターと色を使用できることです。エラストマー シート ストックの打ち抜きは、ガスケットとシールにも非常に一般的です。

CNC フライス加工は、回転工具を使用して固体のワークピースから材料を迅速かつ効率的に切削し、それによって目的の部品を成形する減法製造プロセスです。この方法はゴムのデザインにも使用できますが、デザイン上の大きな制限が 1 つあります。伸縮性のある柔軟な素材を正確にカットすることは非常に困難です。このため、効果的に粉砕できるのは非常に剛性の高いゴムのみです。

キャスト ウレタンの試作は、柔らかいゴム パーツを作成するより効率的な方法です。なんらかの理由でプロトタイプをフライス加工する必要がある場合、エンジニアはフライス盤のすぐ上にカラーを配置して、ゴム製ワークピースが動かないようにすることを検討する必要があります。ゴム加工品は、硬度を上げるためにフライス加工の前に液体窒素で凍結することもできます.

ゴムのプロトタイプを 3D プリントする主な利点の 1 つは、スピードです。 CAD ファイルが完成すると、通常は 1 日以内に部品を製造できます。ただし、一部の付加的な方法には材料の制限が伴います。つまり、コンポーネントの適合性と形状のテストには効果的かもしれませんが、多くの場合、機能テストには理想的ではありません.

一部の材料の制限は、プロセスによって異なります。 3D プリント エラストマー プロトタイプの最初の方法の 1 つは、弾性基材を使用した選択的レーザー焼結 (SLS) を使用していました。 SLS で作成されたプロトタイプはある程度の弾力性を示しますが、それでも相対的な剛性を示し、繰り返し曲げると壊れやすい傾向があります。これらのパーツは、解像度の低い仕上げになっていることがよくあります。

PolyJet 技術の開発により、エンジニアは同じヘッドからさまざまな組み合わせで複数の材料を印刷できるようになりました。これにより、ショア硬度スケールで 27 ～ 95 の範囲のデュロメーターを含む、ゴムのさまざまな特性を正確にシミュレートするプロトタイプの製造が可能になります。残念ながら、多くの PolyJet 材料は真のゴム プロトタイプの強度に欠けていますが、一部の新しい材料は同等の強度と機能を提供しています。

Carbon の Digital Light Synthesis (DLS) 技術は、エラストマーのプロトタイプの印刷にも使用できます。このプロセスの利点の 1 つは、より大きな等方性特性を可能にすることです。この方法には、材料特性、デュロメーター、色、部品の複雑さ、および部品サイズに関していくつかの制限がありますが、製品品質のゴム プロトタイプの作成に使用できます。

ゴム部品の効率的なプロトタイピング

技術の進歩により、迅速かつ経済的にエラストマー部品のプロトタイプを作成することがはるかに容易になり、必要な材料仕様に基づいてどのプロセス メーカーを決定するかが、効率を最大化するための鍵となります。プロトタイプがコンセプトの証明として、またはコンポーネントの形状と適合性をテストすることを目的としている場合、3D プリンティングによって得られる効率に勝るものはありません。一方、ウレタン鋳造には材料の制限がはるかに少ないため、機能テストの目的により役立つことがよくあります.

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