Come realizzare stampi in silicone: una guida pratica

Lo stampaggio in silicone è utilizzato nella prototipazione e nello sviluppo di prodotto in un'ampia gamma di settori. Poiché il costo degli stampi in silicone è decisamente più basso di quello delle attrezzature per i processi di fabbricazione tradizionali come lo stampaggio a iniezione, la fusione con stampi in silicone è la soluzione ideale sia per la prototipazione di design di prodotto, sia per la creazione di unità beta allo scopo di testare il mercato e la risposta dei consumatori a un nuovo prodotto. Mentre le stampa 3D è più adatta alla creazione rapida di pezzi unici, lo stampaggio in silicone e la fusione in uretano possono essere ideali per la produzione in volumi più ridotti.

Si tratta di un grande passo avanti nella produzione in serie, che permette l’applicazione su larga scala della fusione a cera persa. Poiché gli stampi in silicone catturano dettagli molto sottili, i gioiellieri possono produrre pezzi molto dettagliati e geometrie complesse.

Gli stampi in silicone sono utilizzati per realizzare molti articoli personalizzati, come saponette e candele. I fornitori scolastici utilizzano spesso stampi in silicone per formare articoli come gessetti e gomme da cancellare. Anche i produttori di giocattoli e oggetti da collezione utilizzano questa tecnica per produrre miniature e statuette personalizzate di alta qualità e precisione.

Ad esempio, SiOCAST utilizza master stampati in 3D per realizzare stampi in silicone per un processo unico che combina i vantaggi della stampa 3D, dello stampaggio del silicone e dello stampaggio a iniezione. La tecnologia di SiOCAST è già stata ampiamente adottata, dai piccoli studi ai più grandi produttori di miniature del settore, come Monster Fight Club (The Witcher, Cyberpunk RED), Reaper Miniatures (Bones) e Warlord Games (Blood Red Skies, Bolt Action).

Gli stampi in silicone per uso alimentare sono usati per realizzare i dolciumi dalle forme più fantasiose, tra cui cioccolatini, ghiaccioli e lecca lecca. Poiché il silicone può sopportare il calore fino a 400°C, gli stampi sono adatti anche alla cucina. Dolcetti come muffin e cupcake cuociono a meraviglia negli stampi in silicone.

Artisti indipendenti e artigiani del fai da te si servono spesso dello stampaggio in silicone per le loro creazioni uniche. Gli stampi in silicone possono essere utilizzati per realizzare o riprodurre qualsiasi oggetto, dalle bombe da bagno ai giocattoli per cani: le possibilità sono innumerevoli. Un progetto divertente per bambini, da realizzare con il silicone, è lo stampo della mano. Assicurati soltanto di usare un silicone adatto al contatto con la pelle.

Prima di cominciare a realizzare i tuoi stampi, dovrai determinare quale tipo di stampi vuoi creare.

Gli stampi in silicone a un pezzo assomigliano a quelli dei cubetti di ghiaccio. Basta riempire lo stampo e lasciare che il materiale al suo interno assuma la forma desiderata. Tuttavia, come gli stampi per i cubetti di ghiaccio, tutti gli stampi a un pezzo sono adatti solo a design con una superficie piatta. Se il tuo modello ha sottosquadri profondi, può essere difficile rimuovere le parti finali dallo stampo senza danneggiarle, una volta che il silicone ha assunto la forma desiderata.

Se invece i sottosquadri non rappresentano un problema per il design, uno stampo in silicone a un pezzo è l'ideale per creare una perfetta riproduzione 3D del tuo modello su tutte le altre superfici.

Uno stampo in silicone a due pezzi è più utile per riprodurre un modello in 3D senza superfici piatte o con sottosquadri profondi. Lo stampo si apre in due pezzi che si uniscono e formano una cavità tridimensionali da riempire (con un funzionamento simile a quello dello stampaggio a iniezione).

Gli stampi a due pezzi non lasciano superfici piatte e sono più semplici da utilizzare rispetto a quelli a un blocco solo. Ma sono un po' più complessi da realizzare e, se i due componenti non aderiscono perfettamente, possono formarsi delle linee in rilievo.

1. Crea il modello del tuo prodotto:

   questo è il design della tua parte per uso finale, che sarà riprodotto in un altro materiale. Quando stampi con una stampante 3D stereolitografica (SLA), usa qualsiasi resina standard con uno spessore dello strato di 50 micron. Fai in modo che sulla superficie dettagliata non ci siano segni lasciati dai supporti. Lava accuratamente le parti con alcool isopropilico: qualsiasi residuo appiccicoso sulla parte può influenzare il processo di stampaggio del silicone.

2. Costruisci l'alloggiamento dello stampo:

   l'MDF verniciato è una scelta comune per la costruzione di contenitori per stampi in silicone, ma può essere adatto anche un semplice contenitore in plastica, a patto che sia realizzato in materiale non poroso e abbia un fondo piatto.

3. Posa il modello e applica l'agente distaccante:

   innanzitutto nebulizza una piccola quantità di agente distaccante all'interno dell'alloggiamento dello stampo. Posiziona i modelli all'interno della scatola con la superficie dettagliata rivolta verso l'alto. Nebulizzali a loro volta con l'agente distaccante. Ci impiegheranno circa 10 minuti ad asciugarsi completamente.

4. Prepara il silicone:

   miscela la gomma siliconica secondo le istruzioni riportate sulla confezione. Puoi usare un dispositivo vibrante, come una levigatrice elettrica portatile, per rimuovere le bolle d'aria.

5. Versa il silicone nell'alloggiamento dello stampo:

   versa delicatamente la gomma siliconica miscelata nel contenitore in un flusso lento e costante. Inizia dalla parte più bassa del contenitore (la base) e gradualmente riempi i contorni del modello stampato in 3D. Coprilo con almeno un centimetro di silicone. Il processo di polimerizzazione richiederà da un'ora a una giornata per il completamento, a seconda del tipo di silicone e della marca.

6. Togli il silicone dallo stampo:

   una volta completata la polimerizzazione, togli il silicone dal contenitore e rimuovi i modelli. Questo ti servirà come stampo, simile a quello per i cubetti di ghiaccio, per il tuo prodotto per l'utilizzo finale.

7. Dai forma alla parte:

   ancora una volta, è consigliabile nebulizzare lo stampo in silicone con l'agente distaccante e lasciar asciugare per 10 minuti. Versa il tuo materiale per utilizzo finale (cera, calcestruzzo o altro) nelle cavità e lascialo solidificare.

8. Prepara lo stampo per la prossima colata:

   puoi usare lo stampo in silicone più di una volta. Ritorna al passaggio sette per ripetere il processo.

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.

Per creare uno stampo a due pezzi, segui innanzitutto i primi due passaggi qui sopra, cioè crea un modello e costruisci l'alloggiamento dello stampo. Poi segui il procedimento qui sotto per creare uno stampo a due pezzi:

1. Posiziona i modelli in argilla:

   usa l'argilla per formare quella che sarà una metà dello stampo. L'argilla deve essere inserita nell'alloggiamento dello stampo in modo tale che metà del modello fuoriesca dall'argilla.

2. Prepara e versa il silicone:

   segui le istruzioni riportate sulla confezione del silicone per preparare e versare delicatamente il materiale nell'alloggiamento dello stampo sopra l'argilla e i modelli. Questo strato di silicone costituirà una metà del tuo stampo in silicone.

3. Rimuovi tutto dall'alloggiamento dello stampo:

   una volta che il tuo primo stampo è polimerizzato, dovrai rimuovere lo stampo in silicone, i modelli e l'argilla dall'alloggiamento. È normale che gli strati si separino al momento dell'estrazione.

4. Rimuovi l'argilla:

   per ottenere il tuo primo stampo in silicone e i modelli, rimuovi l'argilla. Assicurati che i modelli e lo stampo esistente siano completamente puliti.

5. Posiziona lo stampo e i modelli di nuovo nell'alloggiamento dello stampo:

   Inserisci di nuovo sia lo stampo in silicone esistente che i modelli (posizionati nello stampo) nell'alloggiamento, rivolti verso l'alto anziché verso il basso.

6. Applica l'agente distaccante:

   applica un sottile strato di agente distaccante sopra il tuo modello e sullo stampo in silicone esistente per facilitare l'estrazione dello stampo.

7. Prepara e versa il silicone per il secondo stampo:

   seguendo le stesse istruzioni fornite sopra, prepara e versa il silicone nell'alloggiamento dello stampo per creare il secondo stampo.

8. Aspetta che il tuo secondo stampo si polimerizzi:

   prima di rimuovere il secondo stampo dall'alloggiamento aspetta tutto il tempo necessario per la polimerizzazione.

9. Estrai le parti dallo stampo:

   rimuovi entrambi gli stampi in silicone dall'alloggiamento e separali delicatamente.

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.