Productie versnellen met aangepaste siliconenrubbermallen

Voordelen van rapid tooling ten opzichte van traditionele metalen mallen

Siliconenrubbermallen elimineren de hele omstandigheid van traditionele CNC-bewerking en verkorten de productietijd tot ongeveer 48 tot 72 uur, in plaats van de gebruikelijke 2 tot 5 weken die nodig zijn voor aluminium- of stalen gereedschappen. De reden achter deze snelheid? Eigenlijk een veel eenvoudiger werkwijze. Giet gewoon vloeibare siliconenrubber (LSR) op de 3D-geprinte mastermodellen, laat het uitharden op kamertemperatuur of zet het in de oven, en haal het er daarna klaar voor gebruik uit, zonder dat extra afwerkingswerkzaamheden nodig zijn. Voor fabrikanten betekent dit dat ze ontwerpvalidatie razendsnel kunnen afronden, meerdere verschillende versies tegelijkertijd kunnen testen en hun eerste inspecties bijna 90% sneller kunnen uitvoeren in vergelijking met metalen mallen. Deze flexibiliteit maakt het verschil in industrieën waar alles razendsnel gaat, denk aan consumentenelektronica of de productie van medische hulpmiddelen, waar snelle time-to-market vaak bepalend is voor succes.

Verkorting van de cyclus tijd en efficiëntie in productie met lage volumes

Bij productiehoeveelheden onder de 5.000 eenheden kan siliconencompressievorming de tijd die nodig is om elk onderdeel te produceren, verminderen met ongeveer 15 tot wel 30 procent in vergelijking met traditionele spuitgietmethoden. De benodigde druk varieert hierbij van ongeveer 50 tot 200 psi, wat aanzienlijk lager is dan de meer dan 15.000 psi die metalen mallen vereisen. Vanwege deze lagere drukken vindt het invullen van materialen sneller plaats en is de afkoelperiode korter, omdat er minder warmte in het systeem wordt opgebouwd. Over het algemeen duurt een cyclus voor onderdelen gemaakt via siliconencompressie tussen de 8 en 12 minuten, terwijl processen met metalen mallen vaak 25 tot 40 minuten nodig hebben. Waardoor is deze methode efficiënt? Allereerst is er geen voorverwarming nodig. Afkoeling gebeurt op natuurlijke wijze zonder extra stappen, en het verwijderen van de onderdelen aan het einde is veel eenvoudiger handmatig.

Fabrikanten die in één dienst 300 tot 500 speciale pakkingen produceren, rapporteren een stijging van de doorvoer met 63% bij gebruik van siliconenmallen. Geïntegreerde ontluchtingskanalen verlagen bovendien luchtvorming, wat de nabewerkingsarbeid vermindert en de onderdelenconsistentie verbetert.

Data-inzicht: 40–60% snellere doorlooptijd met siliconenmatrijzen vergeleken met metalen mallen

In 2023 onderzochten onderzoekers hoe efficiënt snelle gereedschapsvorming eigenlijk is, door ongeveer 47 verschillende productieprojecten in de auto- en vliegtuigindustrie te analyseren. Wat ze ontdekten, was behoorlijk indrukwekkend: siliconenmallen produceerden werkende prototypen ongeveer 58 procent sneller dan andere methoden. De doorlooptijden namen ook sterk af, van 34 dagen naar slechts 14 dagen. Het grootste deel van deze tijdwinst kwam doordat die dure EDM-machines werden weggelaten, wat alleen al circa 38% van de totale benodigde tijd bespaarde. Kwaliteitscontroles vereisten ook over het algemeen minder inspanning, wat nog eens een verbetering van 22% opleverde. Al deze cijfers verklaren waarom steeds meer bedrijven overstappen op siliconen voor hun prototyping, vooral wanneer het erom gaat snel producten op de markt te brengen, in plaats van zich zorgen te maken over eeuwige duurzaamheid.

Balans tussen Snelheid en Duurzaamheid: Afwegingen bij de Levensduur van Mallen

De meeste siliconenmallen houden doorgaans zo'n 500 tot 2.000 productiecycli stand, wat weinig is in vergelijking met metalen mallen die vaak ruim meer dan 100.000 cycli aankunnen. Maar hier zit een belangrijk punt dat veel mensen over het hoofd zien: bij kleine oplagen maakt dit verschil helemaal niet zoveel uit. Kijk maar naar de cijfers. Een siliconenmal van ongeveer 1.200 dollar voor de productie van 500 onderdelen verlaagt de prijs per stuk met ongeveer 40% in vergelijking met een investering van 18.000 dollar in een metalen mal voor exact hetzelfde aantal producten. Daarom kiezen zoveel startups en onderzoeksafdelingen eerst voor siliconen. Ze testen hun ideeën op de markt met deze goedkopere optie, voordat ze overstappen op duurdere metalen matrijzen als de vraag toeneemt. Het goede nieuws? Recente vooruitgang heeft de situatie flink verbeterd. Nieuwe siliconenmengsels, versterkt met nanodeeltjes, verlengen de levensduur van mallen met ongeveer 22%, en ze harden nog steeds snel genoeg om de productiesnelheid niet al te zeer te vertragen.

Efficiënte productie in kleine oplagen met siliconen spuitgieten

Voordelen van siliconenmallen voor beperkte productieruns

Voor kleine oplagen zijn siliconenrubbermallen een veel goedkopere optie dan traditionele metalen mallen. Bedrijven kunnen ongeveer twee derde besparen op initiële instelkosten in vergelijking met spuitgietprocessen. Wat vooral opvalt, is de flexibiliteit van deze mallen. Ze stellen fabrikanten in staat om zelfs de meest complexe vormen te verwijderen, inclusief lastige ondercuts en delicate dunne wanden, zonder moeite of schade aan het eindproduct. Kwalitatief hoogwaardige mallen behouden ook een indrukwekkende maatnauwkeurigheid, tot binnen ongeveer een halve millimeter tolerantie indien goed onderhouden over tijd. Dat niveau van precisie verklaart waarom zoveel producenten van medische apparatuur en automobielprototype-workshops op ze vertrouwen. Deze industrieën hebben onderdelen nodig die direct na productie geschikt zijn voor testdoeleinden en voldoen aan strenge regelgeving, maar willen nog niet overstappen op massaproductie.

Time-to-market verkorten met geïntegreerde, interne mallenfabricage

Wanneer bedrijven de fabricage van siliconenmallen binnen hun eigen faciliteiten brengen, verkorten ze doorgaans de tijd tot het op de markt brengen van producten met ongeveer drie tot vijf weken. Het elimineren van afhankelijkheid van externe mallenmakers betekent dat engineeringafdelingen tegenwoordig in slechts iets meer dan een dag daadwerkelijk mallen kunnen maken, dankzij 3D-geprinte malstukken in combinatie met reguliere uithardingsovens die de meeste bedrijven al bezitten. De echte doorbraak komt wanneer producten tijdens testfases moeten worden aangepast, omdat alles ter plaatse hebben engineers in staat stelt ontwerpen direct ter plekke aan te passen, wat het tempo waarmee verschillende versies worden gemaakt aanzienlijk versnelt. Enig onderzoek uit vorig jaar toonde aan dat teams die intern werkten met die geavanceerde alignementsystemen de mallenconstructie ongeveer veertig procent sneller afrondden in vergelijking met wat externe leveranciers konden presteren. Voor bedrijven in de consumentenelektronica maakt dit juist het grootste verschil bij het introduceren van nieuwe seizoensgebonden gadgets die snel goedgekeurd moeten worden voordat ze in de winkels komen.

Ondersteunen van iteratief ontwerp met flexibele, herbruikbare mallen

Siliconenmallen houden doorgaans ongeveer 30 tot wel 50 gebruiken stand voordat ze vervangen moeten worden, en ze verwerken kleine ontwerpveranderingen goed van de ene productierun naar de volgende. Dat maakt deze mallen erg geschikt voor startups die werken aan bijvoorbeeld draagbare technologie of behuizingen voor slimme apparaten, waarbij ontwerpen zich vaak wijzigen tijdens de ontwikkeling. Het materiaal gedraagt zich anders dan de harde metalen mallen die bekend zijn uit spuitgietwerkplaatsen. Met siliconen kunnen ontwerpers kleine aanpassingen aan vormen en afmetingen maken zonder hun bestaande gereedschapsopstelling te hoeven weggooien alleen omdat er iets moet worden gecorrigeerd. Beroepsbeoefenaren in de industrie stellen zelfs dat bedrijven die siliconen gebruiken hun mallen ongeveer 75-80% minder vaak herzien vergeleken met oudere technieken. En het fijne is dat deze flexibiliteit ook lang nadat producten in de winkels liggen voortduurt. Fabrikanten kunnen later gemakkelijk functies toevoegen zoals kleine luchtopeningen of merklogo's zonder dat ze wat ze al geïnvesteerd hebben volledig moeten afschrijven.

Het optimaliseren van het siliconenmoldproces voor maximale efficiëntie

Waarom handmatig demolderen de totale tijdwinst niet in gevaar brengt

Ondanks wat sommigen misschien denken over al die geavanceerde geautomatiseerde systemen, blijkt bij veel bedrijven dat handmatig demolderen prima werkt voor kleinere productieruns. Ervaren medewerkers weten hoe ze die lastige onderdelen in ongeveer twee tot drie minuten per stuk kunnen verwijderen. Dat lijkt weinig extra tijd als je bedenkt hoeveel sneller de materialen afgaan zonder dat ze eerst voorverwarmd hoeven te worden. Nog een groot voordeel? Wanneer mensen zelf met de mallen omgaan in plaats van op robots te vertrouwen, zorgen ze er doorgaans beter voor. Onderzoek toont aan dat deze aanpak, volgens vorig jaar gepubliceerde resultaten in Nature, schade aan mallen en herwerkingsbehoeften met ongeveer 17 procent vermindert.

De materiaalstroom en uithardtijd verbeteren in op maat gemaakte mallen

Moderne simulatietools voorspellen het stromingsgedrag van siliconen met 92% nauwkeurigheid, waardoor ingenieurs de positie van gate, runnerontwerp en ontluchting kunnen optimaliseren om luchtopsluiting te elimineren. Deze verbeteringen verlagen de vulstijdtijd met 25–40% terwijl de dimensionale stabiliteit behouden blijft. Het aanpassen van belangrijke parameters verhoogt de efficiëntie in alle opzichten:

Deze verbeteringen zijn bijzonder effectief wanneer gecombineerd worden met siliconenverbindingen met hoge thermische geleidbaarheid die warmteafvoer versnellen.

Case Study: Behuizing voor autosensoor geproduceerd in 72 uur

Onlangs heeft één van die grote automobiele leveranciers erin geslaagd om 500 sensorbehuizingen in slechts drie dagen te produceren, dankzij op maat gemaakte siliconenmallen. Dat is ongeveer 70 procent sneller dan wat met traditionele metalen mallen haalbaar zou zijn. Wat dit mogelijk maakte, was het gebruik van conformale koelkanalen in combinatie met speciale siliconenmaterialen die beter tegen warmte kunnen. Deze verbeteringen verkorten de cyclus naar ongeveer 45 seconden per onderdeel, terwijl de precisie goed wordt gehandhaafd binnen plus of min 0,05 millimeter. De snelle productie zorgde ervoor dat de onderdelen precies op tijd arriveerden voor een prototype-automontagelijn. Deze snelheid laat zien waarom steeds meer fabrikanten tegenwoordig kiezen voor siliconenmallen, vooral bij projecten waarbij timing absoluut cruciaal is.

Pre-cure-simulatie om proef- en foutcycli te minimaliseren

FEA-tools worden steeds beter in het voorspellen van hoe siliconen vandaag de dag uithardt, met een nauwkeurigheid van ongeveer 94% in de meeste gevallen. Dat betekent dat bedrijven minder fysieke prototypen hoeven te bouwen, waardoor die testruns met zo'n 60 tot zelfs 75 procent worden verminderd. Wat dit ingenieurs mogelijk maakt, is het testen van ongeveer 15 tot 20 verschillende combinaties van materialen, temperatuurinstellingen en matrijzontwerpen, nog voordat er iets tastbaars wordt gemaakt. Virtueel testen versnelt het proces ook aanzienlijk, waarbij twee of drie weken worden bespaard op ontwikkelingscycli die normaal maanden zouden duren. En het succespercentage wanneer ze uiteindelijk naar productie gaan? Veel beter dan voorheen, met name bij complexe onderdelen zoals vloeistofmanifolds of die lastige afgedichte behuizingen die altijd problemen lijken te geven tijdens de initiële tests.

Trends op het gebied van semi-geautomatiseerde nabewerking voor duurzame snelheid

Het combineren van robotgestuurde afkanting, wat ongeveer 3 seconden per onderdeel duurt, met handmatige controles uit het verleden zorgt voor een eerste-doorlooptarief van ongeveer 98%, wat vrij goed is gezien alle fijne details die hierbij betrokken zijn. Robots nemen de vervelende taak van flashverwijdering over, maar mensen moeten nog steeds nauwkeurig kijken naar lastige gebieden zoals dunne wanden en undercuts, waar volautomatische systemen vaak problemen veroorzaken. Deze combinatie van technologie en menselijke aandacht werkt goed om de tijdsvoordelen uit het spuitgietproces intact te houden. Bovendien is dit logisch wanneer bedrijven hun producten willen overbrengen van alleen prototypes naar daadwerkelijke kleine productieruns zonder controle over kwaliteitsnormen te verliezen.

Intern siliconenmatrijzen maken: Controle behouden over snelheid en iteratie

Voordelen van op locatie ontwikkeling van op maat gemaakte siliconenrubber matrijzen

Het zelf maken van siliconenmallen vermindert de wachttijden met ongeveer 70% vergeleken met het uitbesteden aan derden, zoals fabrikanten onlangs meldden. Een team met slechts een paar 3D-printers en eenvoudige meng- en uithardingsapparatuur kan functionele prototypen binnen één of twee dagen klaar hebben. De beschikbaarheid van matrijzen ter plekke maakt een groot verschil tijdens testrondes voor compressievorming. Denk er eens over na: bij de ontwikkeling van onderdelen voor bijvoorbeeld chirurgische instrumenten of kleine sensorbehuizingen, waarbij afmetingen van groot belang zijn, bespaart direct kunnen bijstellen van ontwerpen zowel tijd als geld. En dan is er nog een ander voordeel dat weinig wordt genoemd, maar waar iedereen tegenwoordig om geeft – het veilig houden van gevoelige ontwerpen en het vermijden van de rompslomp en kosten die gepaard gaan met het heen en weer verzenden van mallen tussen locaties.

Het balans vinden: hogere initiële arbeidskosten voor een langdurige verkorting van doorlooptijd

Het met de hand maken van siliconenmallen vereist behoorlijk geschoolde werknemers die verstand hebben van ontluchten, het correct gieten van materialen en het maken van precieze sneden. Maar al die inspanning is het waard, omdat deze mallen meerdere keren kunnen worden hergebruikt en het hele ontwerpproces kunnen versnellen. Volgens diverse bronnen uit de industrie produceren goedkwalitatieve siliconenmallen doorgaans zo'n 15 tot wel 20 goede onderdelen voordat ze slijtage gaan vertonen. Bovendien houden ze nauwe toleranties aan en blijven meestal binnen een nauwkeurigheid van ongeveer een halve millimeter. Dit is vooral belangrijk in sectoren zoals de automobielindustrie, waar leveranciers snel aanpassingen moeten kunnen doen aan bijvoorbeeld sensorbehuizingen en connectorontwerpen zonder vertragingen te veroorzaken in de productielijn.

Veelgestelde vragen

Wat zijn de belangrijkste voordelen van het gebruik van siliconenrubbermallen ten opzichte van metalen mallen?

Siliconenrubbermallen bieden snellere productietijden, lagere kosten en meer flexibiliteit bij ontwerpveranderingen in vergelijking met traditionele metalen mallen. Ze zijn vooral voordelig voor productie in kleine oplagen en snel prototypen.

Hoe dragen siliconenmallen bij aan een snellere marktintroductie van producten?

Doordat mallen intern kunnen worden geproduceerd en snel aangepast kunnen worden, helpen siliconenmallen om afhankelijkheid van externe malenmakers te verminderen, waardoor het ontwerpen en prototypen versneld wordt.

Wat zijn de duurzaamheidsafwegingen tussen siliconen- en metalen mallen?

Hoewel siliconenmallen een kortere levensduur hebben dan metalen mallen, zijn ze kosteneffectiever voor kleine productieruns en bieden ze aanzienlijke besparingen.

Kunnen siliconenmallen complexe ontwerpen verwerken?

Ja, siliconenmallen zijn in staat complexe vormen en gedetailleerde structuren te produceren, waardoor ze ideaal zijn voor industrieën die precisie vereisen in kleine series, zoals medische apparatuur en auto-onderdelenprototypes.