בייצור מתקדם, חומרי סיליקון, בשל תכונותיהם הפיזיקליות-כימיות הייחודיות, הפכו לחומר בסיסי הכרחי בתעשיות כמו רפואה, אלקטרוניקה ומוצרי אמהות ותינוקות. עם זאת, ההבדלים בין טכנולוגיות סיליקון נוזלי (LSR) לסיליקון מוצק (HCR) במונחים של מבנה עלויות, ביצועים ויכולת הסתגלות לתהליכים משפיעים באופן עמוק על החלטות התכנון והייצור של חברות.
1. תכונות החומר: המבנה המולקולרי קובע את גבולות הביצועים
סיליקון נוזלי משתמש במערכת גיפור פלטינה דו-רכיבית בתור הליבה שלו. לשרשראות המולקולריות שלו יש קבוצות פונקציונליות פעילות בקצותיהן, המאפשרות חיבור מהיר ואשפרה בתנאי חימום. מאפיין זה נותן לו שלושה יתרונות עיקריים: ראשית, תהליך הגיפור אינו מייצר תוצרי לוואי, וכתוצאה מכך טוהר המוצר של למעלה מ-99%, מתאים לשימוש ישיר במוצרים למגע עם מזון; שנית, הוא מפגין אחידות מבנה מולקולרית מעולה, עם חוזק קריעה גבוה ב-30% מסיליקון מוצק ושימור גמישות העולה על 95%; שלישית, התכונות הריאולוגיות שלו ניתנות לשליטה, מה שמאפשר דפוס דיוק ברמת המיקרון על ידי התאמת צמיגות, עונה על הצרכים של מבנים מורכבים כמו צנתרים רפואיים וחיישנים אלקטרוניים.
סיליקון מוצק משתמש במערכת גיפור פרוקסיד, ולשרשראות המולקולריות שלו יש מבנה רשת תלת מימדי, המעניק לחומר חוזק מכני גבוה יותר ועמידות לטמפרטורה. נתונים ניסיוניים מראים שלמוצרי סיליקון מוצקים יש ביצועים יציבים בטווח טמפרטורות של -60℃ עד 250℃, וקשיות Shore המכסה טווח רחב של 20-80A, מה שהופך אותם למתאימים במיוחד עבור אטמי רכב, אטמים תעשייתיים ויישומים אחרים הדורשים תנאי סביבה קיצוניים. יתר על כן, ניתן להסיר לחלוטין את הכמות הקטנה של חומרים נדיפים שנוצרו במהלך הגיפור באמצעות תהליך גיפור משני, מה שמבטיח שהמוצר עומד בתקנים סביבתיים.
2. תרחישי יישומים בתעשייה: הביקוש מניע את בחירת הטכנולוגיה
בתחום הרפואי, סיליקון נוזלי הפך לפתרון המיינסטרים. אם ניקח לדוגמה את מסתמי הלב המלאכותיים, מבנה ערוץ הזרימה שלהם ברמת המיקרון דורש חומרים המשלבים תאימות ביולוגית ודיוק יציקה. סיליקון נוזלי, באמצעות הזרקת חומרי גלם סיליקון, יכול להשיג דפוס אחיד בעובי דופן של 0.1 מ"מ, וחספוס פני השטח של המוצר קטן מ-Ra0.2μm, מה שמפחית משמעותית את הסיכון לפקקת. לעומת זאת, סיליקון מוצק מתאים יותר למוצרים עם דרישות גמישות נמוכות יותר, כמו כפפות ניתוחיות וצינורות רפואיים. תהליך היציקה שלו יכול לייצר מוצרים המוני באחידות עובי של ±0.05 מ"מ, מה שמציע יתרון משמעותי בעלויות. תעשיית האלקטרוניקה מציגה בידול טכנולוגי משמעותי. במכשירים לבישים, סיליקון נוזלי, בעל תכונות ההדבקה העצמית שלו, יכול להיקשר ישירות לפלסטיקה הנדסית כמו PC ו-PBT, ולבטל את הצורך בהדבקה ולהגדיל את יעילות הייצור של רצועות שעונים חכמים ב-40%. בשוק איטום המחברים התעשייתי, סיליקון מוצק שולט עם ערכת הדחיסה הגבוהה יותר שלו (≤15%), ותהליך היציקה שלו מאפשר יציקה חד פעמית של מבנים מרובי חללים, העומדים בדרישות ההגנה IP68.
מגזר מוצרי האם והתינוקות יצר נוף תחרותי מובחן. פטמות סיליקון נוזלי משיגות אפס שאריות של חומרי גיפור באמצעות ריפוי פלטינה, משיגות שקיפות של עד 92%, מה שמאפשר להורים לצפות בקלות בניקיון הפנימי, ותכונות האנטי-הצהבה שלו מאריכות את תוחלת החיים של המוצר ליותר מ-3 שנים. סיליקון מוצק, עם יתרון העלות שלו (מחיר נמוך ב-40% ליחידת משקל), שומר על נתח שוק של למעלה מ-60% במוצרי צריכה בשוק המוני כמו צעצועי שיניים וכלי שולחן, ותהליך היציקה שלו יכול להשיג אפקט קנה מידה של 100,000 חתיכות ביום.
3. מאפייני תהליך: אומנות האיזון בין יעילות ודיוק
הזרקת סיליקון נוזלי משיגה שליטה אוטומטית לחלוטין לאורך כל התהליך. החל מדידה מדויקת של שני הרכיבים ועד למילוי חלל עובש, ניתן לשלוט בכל המחזור תוך 15 שניות, מה שהופך אותו למתאים במיוחד לייצור רב-זנים, באצווה קטנה. מחקר מקרה מחברה לייצור מדויק מראה כי לאחר אימוץ תהליך הנוזל, שיעור הפגמים של צנתרים רפואיים ירד מ-3% ל-0.5%, ויעילות הציוד הכוללת (OEE) עלתה ל-85%. עם זאת, תהליך זה דורש דיוק עובש גבוה במיוחד; תכנון מערכת הרץ הקר חייב לשלוט בשגיאת קוטר הרץ בתוך ±0.02 מ"מ, וכתוצאה מכך עלויות עובש גבוהות פי 2-3 מתהליכי מצב מוצק.
יציקת סיליקון במצב מוצק, לעומת זאת, מדגימה תחרותיות חזקה בעלויות. התבניות הסטנדרטיות שלה תואמות לגדלים שונים של מוצרים, וניתן להגיע לשינויים מהירים על ידי החלפת תוספות, מה שהופך אותו למתאים במיוחד למוצרים מתוקננים עם תפוקה שנתית העולה על 500,000 יחידות. נתונים מספק חלקי רכב מראים כי עלות היחידה של טבעות איטום המיוצרות בתהליך מוצק נמוכה ב-28% מזו המיוצרת בתהליך הנוזל, ושיעור מיחזור הגרוטאות יכול להגיע ל-95%, מה שמפחית עוד יותר את פסולת החומר. עם זאת, תהליך זה סובל מצווארי בקבוק משמעותיים ביעילות, כאשר מחזור גיפור בודד דורש מעל 180 שניות, ופעולות ידניות (חיתוך והצבת חומרים) מהוות 35% מזמן הייצור, מה שמגביל את יכולות הייצור הגמישות בקנה מידה גדול.
4. מגמות אבולוציה טכנולוגית: חדשנות שיתופית פותחת מסלולים חדשים נכון לעכשיו, שני המסלולים הטכנולוגיים העיקריים מציגים מגמה של התכנסות. בתחום הסיליקון הנוזלי, פריצות דרך בפיתוח חומרים דביקים עצמיים אפשרו יציקה מרוכבת של חומרים לא דומים. טכנולוגיית היציקה המשולבת LSR-PC של חברה אחת יושמה בהצלחה לייצור עטי אינסולין סוכרת, והפחיתה את תהליך ההרכבה מ-7 שלבים ל-1. בתחום הסיליקון המוצק, טכנולוגיית יציקה בעזרת נוזל סופר קריטי (SCF) יכולה להשיג אחידות צפיפות מוצר של ±1.5%, ולשפר משמעותית את חיי העייפות של מוצרי גומי תעשייתיים.
מומחי תעשייה מציינים כי בשלוש השנים הקרובות, שיעור החדירה של סיליקון נוזלי בתחומים מתקדמים כגון מכשירי מיקרו-נוזל רפואיים וסיליקון גוף רפואי יגדל ל-45%, בעוד שסיליקון מוצק, בשל יתרון העלות שלו, ישמור על נתח שוק של למעלה מ-60% בשווקים מרכזיים כמו איטום רכב ואיטום מבנים. ארגונים צריכים להקים מערכת הערכה טכנולוגית דינמית המבוססת על מיצוב המוצר, ולמצוא את הפתרון האופטימלי בשלושת המימדים של דיוק, יעילות ועלות על מנת להשיג יתרון בתחרות העזה בשוק.
Shenzhen Hong Ye Jie Technology Co., Ltd
