複雜矽膠零件製造：從設計到量產

1. 引言

複雜的矽膠零件廣泛應用於醫療器材、汽車系統、消費性電子產品及工業密封等領域。與標準矽膠產品不同，複雜的矽膠零件通常涉及：

• 多材料整合
• 包覆成型結構
• 嚴格的尺寸公差
• 功能性密封或機械性能要求

製造此類零件需要結合以下幾項要素： 材料科學、精密工程、模具設計與製程控制.

2. 何謂複雜的矽膠零件？

複雜的矽膠零件是指包含以下內容的矽膠組件：

• 多腔室或多功能結構
• 嵌入式金屬或塑膠嵌件
• 高精度密封幾何結構
• 薄壁或微米級結構
• 多材料黏合（LSR + PC/PA/金屬）

典型的例子包括：

• 醫療用密封組件
• 汽車感測器連接器
• 電子防水外殼
• 精密閥門系統
• 可穿戴裝置的組件

3. 設計階段：可製造性設計（DFM）

3.1 功能設計

在設計階段，工程師必須明確界定：

• 機械功能（密封、緩衝、支撐、隔熱）
• 環境要求（溫度、壓力、化學物質）
• 生命週期的預期

3.2 幾何優化

主要設計準則包括：

• 壁厚均勻，以避免收縮變形
• 圓角設計以減輕應力集中
• 脫模的適當脫模斜度
• 為提升密封性能而設計的可控倒角結構

3.3 材料選用

常見的矽膠材料：

• LSR（液態矽膠）——高精度射出成型
• HCR（高稠度橡膠）——壓縮成型
• 鉑固化矽膠——醫療及高純度應用

4. 模具設計與製模

模具設計是複雜矽膠製造的核心。.

4.1 模具的主要特徵

• 多腔精密模具
• 熱流道 LSR 注塑系統
• 用於排氣的通氣槽
• 高精度對準系統

4.2 包覆成型模具設計

針對矽膠＋嵌件結構：

• 金屬或塑膠嵌件必須精確定位
• 為確保黏合效果，可能需要進行表面處理
• 模具必須具備化學或機械黏著區

5. LSR 注塑成型製程

液態矽膠（LSR）射出成型是製造複雜矽膠零件最廣泛採用的製程。.

步驟 1：材料準備

• 雙組分液態矽膠（LSR）混合
• 顏料添加（如需）
• 脫氣以去除氣泡

步驟 2：注射

• 高精度計量系統
• 對模具型腔進行恆溫注塑

步驟 3：固化

• 高溫下的快速交聯
• 循環時間通常為 30 至 120 秒

步驟 4：脫模

• 自動化或半自動化的移除
• 因彈性回彈而產生的變形極小

6. 後處理與二次加工

視應用情況而定，其他步驟可能包括：

• 後固化（醫療用途或低異味要求）
• 表面處理（等離子、鍍層）
• 含金屬或塑膠零件的組裝
• 功能測試

7. 大規模生產中的品質控制

高品質的複雜矽膠零件需要嚴格的品質控制系統：

7.1 尺寸檢驗

• 坐標測量機（CMM）測量
• 光學掃描系統

7.2 材料測試

• 硬度（肖氏A）
• 抗拉強度
• 抗撕裂性

7.3 功能測試

• 洩漏測試
• 耐壓性
• 疲勞循環

8. 常見的製造挑戰

8.1 閃光缺陷

原因：

• 模具密封不良
• 噴射壓力過高

8.2 黏合失效（包覆成型）

• 表面污染
• 不相容的材料
• 表面活化不足

8.3 收縮與變形

• 壁厚不均
• 不當的固化參數

9. 複雜矽膠零件的應用

複雜的矽膠元件廣泛應用於：

醫療產業

• 導管組件
• 密封系統
• 藥物傳遞組件

汽車產業

• 防水連接器
• 感測器密封系統
• 減震元件

電子產業

• 防水外殼
• 彈性密封介面
• 可穿戴裝置的組件

工業設備

• 閥門系統
• 高壓密封件
• 耐化學腐蝕的組件

10. 未來趨勢

該產業正朝著以下方向發展：

• 微精密液態矽膠成型
• 多材質整合（矽膠＋金屬＋塑膠）
• 智慧製造（自動化檢測系統）
• 適用於電動車及醫療領域的高性能密封系統

11. 結論

複雜矽膠零件的製造需要完整的工程能力——從 從設計優化與模具開發，到液態矽膠（LSR）射出成型及精密品質控制.

具備強大模具製造能力、材料專業知識及製程控制系統的製造商，能夠為要求嚴苛的產業實現高可靠性且可擴展的大規模量產。.