Wie man Silikonformen herstellt: Ein praktischer Leitfaden

Silikonformen werden für Prototypen und bei der Produktentwicklung in einer Vielzahl von Branchen verwendet. Da die Kosten für Silikonformen erheblich niedriger sind als jene für harte Werkzeugausstattung für traditionelle Herstellungsverfahren wie Spritzguss, eignet sich das Gießen in Silikonformen ideal für die Prototypenentwicklung von Produktdesigns sowie für die Erstellung von Beta-Einheiten, um den Markt und die Reaktion der Verbraucher auf ein neues Produkt zu testen. Während sich der 3D-Druck besser für die schnelle Herstellung von Einzelteilen eignet, können Silikonformen und Urethanguss ideal für kleinere Teileserien sein.

Schmuckdesigner verwenden individuelle Silikonformen, um handgeschnitzte oder 3D-gedruckte Modelle in Wachs nachzubilden. Das eliminiert die zeitraubende Arbeit der Erstellung von wachsgeschnitzten Modellen für jedes neue Stück und ermöglicht weiterhin den Guss in Wachsformen. Dies stellt einen großen Sprung bei der Serienfertigung dar und macht skalierbaren Feinguss möglich. Da Silikonformen einen feinen Detailgrad erfassen, können Schmuckdesigner Stücke mit kunstvollen Details und komplizierten Geometrien herstellen.

Mit Silikonformen lassen sich viele individualisierte Produkte herstellen wie Seifen und Kerzen. Selbst Hersteller von Schulbedarf verwenden häufig Silikonformen für Gegenstände wie Kreide und Radiergummis. Auch Hersteller von Spielzeug und Sammelfiguren produzieren mit dieser Technik hochwertige, präzise Miniaturen und personalisierte Figuren.

So verwendet zum Beispiel SiOCAST 3D-gedruckte Modelle, um Silikonformen für seinen einzigartigen Fertigungsprozess herzustellen, bei dem 3D-Druck, Silikonguss und Spritzguss vereint werden. SiOCASTs Technologie ist bereits weit verbreitet – von kleinen Studios bis zu den größten Miniaturherstellern der Branche wie Monster Fight Club (The Witcher, Cyberpunk RED), Reaper Miniatures (Bones) und Warlord Games (Blood Red Skies, Bolt Action).

Lebensmittelechte Silikonformen werden verwendet, um alle Arten von skurrilen Süßigkeiten herzustellen, einschließlich Schokolade, Wassereis und Lutscher. Da Silikon einer Temperatur von bis zu 400° Celsius standhält, lassen sich die Formen ebenso zum Backen verwenden. Kleine Backwaren wie Muffins und Cupcakes gehen in Silikonformen schön auf.

Unabhängige Künstler und Heimwerker verwenden Silikonformen häufig für einzigartige Kreationen. Nutzen Sie Silikonformen für alles von der Badebombe bis hin zu Hundekuchen. Die Möglichkeiten sind nahezu grenzenlos. Ein spaßiges Silikonformprojekt für Kinder ist der lebensechte Guss ihrer Hand. Achten Sie nur darauf, dass Sie dabei ein hautverträgliches Silikon auswählen.

Bevor Sie mit der Herstellung Ihrer Gussformen beginnen, müssen Sie entscheiden, welche Art von Gussform(en) Sie erstellen möchten.

Einteilige Silikonformen sind wie Eiswürfelschalen. Sie füllen die Form und lassen das Material dann aushärten. So wie eine Eiswürfelschale jedoch Würfel mit einer flachen Oberseite erzeugt, funktionieren einteilige Formen auch nur bei Designs mit einer flachen Seite. Wenn Ihr Urmodell tiefe Hinterschnitte hat, erschwert das ebenso sein Entfernen und das Entfernen der fertigen Teile aus der Form, sobald das Silikon ohne Beschädigung ausgehärtet ist.

Falls das für Ihr Design nicht von Belang ist, ist eine einteilige Silikonform eine ideale Möglichkeit, eine nahtlose 3D-Reproduktion Ihres Urmodells anhand der anderen Oberflächen zu erstellen.

Eine zweiteilige Silikonform ist besser geeignet für die Reproduktion Ihres 3D-Urmodells ohne flache Seite oder mit tiefen Hinterschnitten. Die Form teilt sich in zwei Seiten, die sich wieder zusammenfügen und einen füllbaren 3D-Hohlraum bilden (ähnlich wie beim Spritzgießen).

Zweiteilige Formen hinterlassen keine flachen Oberflächen und sind einfacher zu bearbeiten als einteilige Blockformen. Auf der anderen Seite sind sie etwas komplexer zu erstellen und es können sich Nähte ausbilden, wenn die beiden Teile nicht perfekt bündig sind.

1. Urmodell Ihres Produkts erstellen: Dies ist das finale Design Ihres Teils, das dann mit einem anderen Material nachgebildet wird. Verwenden Sie beim Druck auf einem Kunstharz-3D-Drucker der Technologie Stereolithografie (SLA) ein beliebiges Standard-Kunstharz mit einer Schichthöhe von 50 Mikrometern. Halten Sie die detaillierte Oberfläche frei von Stützspuren. Waschen Sie die Teile gründlich mit IPA – Klebrigkeit der Oberfläche kann die Silikonform beeinträchtigen.

2. Das Formgehäuse konstruieren: Beschichtete mitteldichte Holzfaser ist ein beliebtes Material für den Silikonformbehälter. Es genügt jedoch auch ein einfacher Fertigbehälter aus Kunststoff. Achten Sie darauf, dass das Material nicht porös und die Unterseite flach ist.

3. Urmodell auslegen und Formentrennmittel auftragen: Besprühen Sie zunächst das Innere des Behältnisses mit einer dünnen Schicht Formentrennmittel. Ordnen Sie die Urmodelle im Behältnis so an, dass die detailreiche Seite nach oben zeigt. Besprühen Sie diese ebenfalls mit einer dünnen Schicht Formentrennmittel. Lassen Sie das Ganze etwa 10 Minuten lang vollständig trocknen.

4. Silikon vorbereiten: Mischen Sie den Silikonkautschuk entsprechend den Anweisungen auf der Packung. Luftblasen können Sie mithilfe eines vibrierenden Geräts wie einem Handschleifgerät entfernen.

5. Silikon in das Formgehäuse gießen: Gießen Sie den gemischten Silikonkautschuk vorsichtig in einem dünnen Strahl in das Behältnis. Füllen Sie zunächst den Boden des Behältnisses und dann allmählich entlang der Konturen Ihres 3D-gedruckten Urmodells. Bedecken Sie es mit mindestens einem Zentimeter Silikon. Die Aushärtung dauert je nach Art und Marke des Silikons von einer Stunde bis zu einem Tag.

6. Silikon entformen: Sobald die Aushärtung abgeschlossen ist, ziehen Sie das Silikon vom Behältnis ab und entfernen Sie die Urmodelle. Jetzt verfügen Sie über eine Form für den Guss Ihres Endverbrauchsprodukts, ähnlich einer Eiswürfelschale.

7. Ihr Teil gießen: An dieser Stelle sollten Sie die Silikonform erneut mit etwas Formentrennmittel besprühen und dieses 10 Minuten lang trocknen lassen. Gießen Sie Ihr Endverbrauchsmaterial (beispielsweise Wachs oder Beton) in die Hohlräume und lassen Sie es aushärten.

8. Die Form für den nächsten Guss vorbereiten: Sie können diese Silikonform mehrmals verwenden. Kehren Sie zu Schritt sieben zurück, um den Prozess zu wiederholen.

Resin selection: We recommend using Clear Resin to provide a visual queue for mold filling. We recommend printing with a 50 μm layer height for a good balance between smooth surface texture and fast printing time. Orient your parts on the build plate so that critical interior surfaces are free of support marks. 

Alignment features: The four cylindrical bumps and divots at the corners of the mold are used as alignment features to ensure proper registration between the two sides of the mold. Our partner recommends adding 0.1 mm of clearance for alignment features.

In a rotationally symmetric object like this gasket, the alignment features can have identical shape and placement. In other words, the top of the mold can be rotated 90 or 180 degrees, and the gasket shape is not affected. For irregular geometries, a lock and key strategy can be used, in which the shape and placement of the alignment features can only come together in one unique way.

Beveled pry points: Adding chamfers to the mold edges can make it easier to pry apart the two sides of the mold To pry apart the mold, you can use the spatula that comes with the Formlabs Finish Kit, or a flat head screwdriver

Mold design: One of the first design features that you need to consider is the parting line of the mold, or how the two parts of the compression mold come together, and how they come apart.

Zum Erstellen einer zweiteiligen Form, beginnen Sie mit den ersten beiden vorstehend genannten Schritten, die die Erstellung eines Urmodells und die Konstruktion des Formgehäuses umfassen. Folgen Sie danach diesem Prozess, um eine zweiteilige Form zu erstellen:

1. Urmodelle in Modelliermasse auslegen: Verwenden Sie Modelliermasse, um eine Hälfte Ihrer Form auszubilden. Die Modelliermasse sollte in Ihrem Formgehäuse platziert werden, wobei die Hälfte Ihres Urmodells aus der Masse herausragt.

2. Silikon vorbereiten und gießen: Befolgen Sie die beiliegende Packungsanleitung, um das Silikon vorzubereiten, und gießen Sie es vorsichtig in Ihr Formgehäuse auf die Modelliermasse und Ihre Urmodelle. Diese Silikonschicht wird zu einer Hälfte Ihrer zweiteiligen Form.

3. Alles aus dem Formgehäuse entnehmen: Sobald Ihre erste Form ausgehärtet ist, müssen Sie die Silikonform, die Urmodelle und die Modelliermasse aus dem Formgehäuse entnehmen. Es ist kein Problem, wenn sich die Schichten bei der Entnahme trennen.

4. Modelliermasse ablösen: Entfernen Sie die gesamte Modelliermasse, um Ihre erste Silikonform und Ihre ersten Urmodelle freizulegen. Stellen Sie sicher, dass Ihre Urmodelle und Ihre vorhandene Form gänzlich sauber sind.

5. Form und Urmodelle wieder im Formgehäuse platzieren: Setzen Sie sowohl Ihre vorhandene Silikonform als auch die (in die Form gelegten) Urmodelle wieder in das Formgehäuse ein, und zwar nach oben statt nach unten gewandt.

6. Formtrennmittel auftragen: Tragen Sie eine dünne Schicht des Formtrennmittels auf der Oberseite Ihres Urmodells und Ihrer vorhandenen Silikonform auf, um das Entformen zu erleichtern.

7. Silikon für Ihre zweite Form vorbereiten und gießen: Folgen Sie denselben Anweisungen wie zuvor: Bereiten Sie das Silikon vor und gießen Sie es in das Formgehäuse, um Ihre zweite Form zu erstellen.

8. Aushärtung Ihrer zweiten Form abwarten: Lassen Sie Ihrer zweiten Form genügend Zeit zum Aushärten, bevor Sie versuchen, sie aus dem Formgehäuse zu entfernen.

9. Ihre Teile entformen: Entnehmen Sie beide Silikonformen aus dem Formgehäuse und ziehen Sie sie vorsichtig auseinander.

Resin Selection: General Purpose Resins such as Grey Resin capture high surface detail. Silicone picks up fine details in the surface, including layer lines. While 50 micron layer height provides a good balance between smooth surface and print speed, printing at 25 micron layer height might be appropriate for some aesthetic applications.

Mold Release: It is important to use this in both stages of your molding process, such as in the creation of the silicone mold, as well as the casting of the end-use part. The Smooth-On brand makes a multipurpose mold release which works well for most applications.

Draft Angles: The silicone molding process is fairly forgiving and can handle 90 degree angles or light undercuts. If you plan to use the mold multiple times, try to minimize the amount that you need to flex and stretch the mold to release your parts, or seek out a silicone rubber formula with a high tear strength.

Silicone overmolding is used to encapsulate hardware within a layer of silicone, like the handle of a tool or a medical appliance.

1. Print multipart mold in Formlabs Clear Resin: Printing with 50 μm layer height isrecommended. Orient parts so critical interior surfaces are free of support marks. Clear Resin enables you to see the interior of the mold while it is being filled. 

2. Wash and Cure the mold, and remove supports: Wash thoroughly with IPA until the parts have a non-tacky finish. Once washed and dried, post-cure the parts in Form Cure. 

3. At least one hour in advance: Prepare silicone: Fill each side of the epoxy cartridge system with one part (A or B), using separate syringes to transfer the liquids. Stand upright and allow silicone to gently degas for at least one hour, or up to one day. An optional step here is to add dye to either the A or B side of the cartridge and mix thoroughly.

4.  Apply Mold Release (optional): Apply a very light layer of petroleum jelly to the internal surfaces of the mold with a small paint brush. This silicone overmolding technique also works without mold release. 

5.  Orient internal hardware: The alignment pins on the mold aid the positioning of the hardware.

6. Close the mold, and compress it by hand: Check the placement and alignment of the hardware through the exterior of the mold. If the hardware appears out of alignment, repeat steps five and six.

7. Clamp the mold: Start by clamping in the “direction of draw” or perpendicular to the main parting line of the mold. It’s a good idea to check alignment again, since clamping may shift the internal hardware. As an optional step, sealing the edges with duct tape prior to clamping can help reduce any material seepage and flashing that occurs in RTV mold making.

8. Assemble the epoxy gun: Insert the cartridges into the gun and screw on the mixing nozzle. It’s helpful to squeeze a little bit of liquid out of the nozzle tip at this stage to make sure you are getting proper mixing.

9. Inject silicone into the mold: Insert the tip of the mixing nozzle into the mold opening and squeeze the trigger gently. Watch the silicone flow through the mold, and continue to pump until the mold is full and silicone is coming out of all of the vent holes. If silicone continues to sink into the mold after you’ve stopped, that’s because air bubbles are settling or material is seeping at the parting lines. You may need to add a little more a few times after initial fill. After filling, holding a vibrating device (such as a handheld sander) to the surface of the mold can encourage evacuation of air bubbles.

10. Wait for the silicone to cure: Check your silicone instructions for recommended curing time.

11. Demold the prototype: Cut all excess silicone off the exterior of the mold first. Then pry apart the mold with the Formlabs spatula or a flat head screwdriver. Be mindful of thin strings of silicone that form in the mold air vents. Take your time to trim these separately so they do not stay with the mold and pull the silicone off of your hardware. It can also be helpful to trim away some flashing before the object is completely released.

12. Trim, finish, and clean the prototype: There will always be flashing to trim off with the Formlabs Flush cutters or a sharp blade. If any air bubbles create voids on the surface, you can paint on additional liquid silicone patches and allow them to cure. Prototypes should be cleaned using industry-specific guidelines before they are handled by beta testers.

13. Prepare mold for the next casting: The mold can be re-used multiple times, but you may need to clean out air vents using a sharp object such as a paper clip or drill bit. Return to Step four above.