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Aplicação de padrões de estêncil permanentes e robustos de partículas finas a superfícies elastoméricas

DOI:

10.3791/68576

July 8th, 2025

In This Article

Summary

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$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Apresentamos um método para aplicar marcações e padrões permanentes em superfícies de silicone, aderindo partículas finas à superfície. As marcações podem ser um design reconhecível ou um padrão de manchas aleatórias, como as usadas na correlação de imagens digitais.

Abstract

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$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

O desenvolvimento de modelos não lineares de grande deformação para compósitos elastoméricos é um desafio contínuo com aplicações em robótica leve, próteses e mitigação de impacto (como capacetes esportivos e acolchoamento). Nosso objetivo de pesquisa é desenvolver modelos que prevejam o comportamento do material e produzam simulações precisas. À medida que avançamos em nossa pesquisa, reconhecemos a necessidade essencial de capturar experimentalmente a deformação do campo de superfície, o que nos permitiria desenvolver relações constitutivas robustas.

Técnicas comuns de rastreamento óptico, como correlação de imagem digital (DIC) e rastreamento de grade, requerem um padrão na superfície da amostra para rastrear e calcular o campo de deslocamento da superfície. No entanto, a baixa energia superficial inerente da maioria dos materiais elastoméricos, como silicones curados, inibe a marcação permanente da superfície. Em outras palavras, é quase impossível afixar padrões de rastreamento de superfície ao material que não sejam facilmente limpos ou borrados ao manusear a amostra. Além disso, grandes experimentos de deformação podem fazer com que o padrão de superfície original se distorça, rache ou descasque.

Aqui, apresentamos um novo método de padrões de fundição por pulverização de marcações de pó na superfície interna dos moldes antes da moldagem por injeção reativa de nossas peças elastoméricas. Desenvolvemos este método simples, que permite que padrões de superfície permanentes e de alta fidelidade sejam aplicados às amostras de silicone ou elastoméricas durante o processo de fabricação. Os padrões de superfície podem variar de padrões de manchas aleatórias utilizados no DIC a padrões multicoloridos detalhados. Esses novos padrões robustos podem suportar cargas cíclicas de grande tensão sem desbotamento ou rachaduras e permitirão a marcação fácil de silicones em ambientes laboratoriais e industriais.

Introduction

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A caracterização de material de grande deformação em cenários avançados de carregamento tende a criar deformações não homogêneas 1,2,3,4,5. Para modelar com precisão essa cepa não homogênea, o experimentalista deve capturar a cinemática da superfície ou do volume. As técnicas mais comuns usadas para adquirir cinemática de superfície ou volume são chamadas de técnicas de rastreamento óptico. A correlação digital de imagens (DIC) e o rastreamento de grade são as duas técnicas de rastreamento óptico mais comuns na literatura para cinemática de superfície, e ambas requerem padrões visíveis na superfície do espécime 6,7.

Considere um elastômero magnetoreológico (MRE), que é composto de um silicone a granel com partículas finas de ferro suspensas na matriz a granel. A amostra pode se deformar simultaneamente a partir de cargas mecânicas clássicas nos limites e de um campo magnético aplicado classificado como uma força sem contato. Neste e em outros cenários de carregamento análogos, é imperativo que o experimentalista capture a cinemática da superfície porque a suposição de deformação homogênea em modos de carregamento comuns não é mais válida. Existem várias técnicas para marcar a superfície de espécimes semelhantes a borracha, como simplesmente usar um marcador de alto contraste ou tinta 2,6. Os experimentalistas também aplicaram base cosmética a amostras de tecido biológico antes de marcar a amostra 3,5. Em ambos os casos, o objetivo é ter marcações permanentes e de alta fidelidade afixadas ao espécime. A permanência é necessária para evitar que as marcações desbotem ou descasquem da superfície da amostra durante o manuseio e o teste mecânico cíclico. A alta resolução de linha ou "fidelidade" é essencial para uma análise precisa da imagem e rastreamento da deformação.

Aqui, apresentamos um método para aplicar marcações permanentes e de alta resolução a amostras de silicone, aderindo partículas finas à superfície da amostra durante a fabricação, em vez de após a criação da amostra. O padrão desejado, seja um design multicolorido intrincado ou um padrão de manchas aleatórias usado no DIC, é aplicado ao interior da cavidade do molde antes do processo de moldagem por injeção (Figura 1). As partículas finas são suspensas em álcool e posteriormente aplicadas com um pincel de ar ou ferramenta semelhante. O padrão é aplicado ao molde. Uma vez que o álcool tenha evaporado, o molde é fechado e o material elastomérico termofixo não curado é injetado no molde. Após a cura, a amostra sólida é removida com o padrão permanentemente embutido na superfície.

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Figura 1: Protocolo de fluxograma para aderir padrões de alta fidelidade a superfícies de silicone. O fluxograma ou árvore de decisão do nosso processo. Essa numeração e rotulagem de cada etapa do fluxograma corresponde à descrição do protocolo. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Protocol

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CUIDADO: O equipamento de proteção individual (EPI) apropriado consiste em óculos, jaleco, máscara N95, proteção auricular e luvas sem látex. Luvas sem látex (ou seja, nitrilo) são necessárias, pois as luvas de látex inibem o processo de cura de amostras de silicone de platina.

1. Preparação inicial

  1. Preparação inicial dos moldes
    1. Limpe os moldes com água e sabão e deixe os moldes secarem. Limpe os moldes com álcool isopropílico e deixe os moldes secarem ao ar.
  2. Preparação inicial dos estênceis
    1. Limpe os estênceis com água e sabão e deixe os estênceis secarem. Limpe os estênceis com álcool isopropílico e deixe os estênceis secarem ao ar.
  3. Preparação inicial do aerógrafo
    NOTA: A proteção auditiva pode ser necessária com base no tipo de compressor de ar utilizado. Uma capela de exaustão é necessária ao utilizar a escova de ar.
    1. Conecte o compressor de ar à escova de ar, conecte o compressor de ar a uma tomada elétrica apropriada e ligue o compressor de ar. Dentro de uma hotte com o EPI adequado, encha a escova de ar com álcool isopropílico e limpe a escova de ar passando álcool isopropílico várias vezes.
      NOTA: A escova de ar deve ser limpa após cada uso. Se estiver usando um estêncil, vá para a seção 2. Se não estiver usando um estêncil (como para aplicação de padrão de manchas DIC), prossiga para a seção 3.

2. Preparação do molde estampado

CUIDADO: Uma capela de exaustão é necessária ao manusear o adesivo em spray ou desmoldante.

  1. Aplique o adesivo em spray no estêncil.
    1. Dentro de uma hotte com o EPI adequado, coloque o estêncil sobre uma toalha de papel e aplique uma camada do adesivo em spray no estêncil. Ao pulverizar o adesivo no estêncil, mantenha o bico de pulverização a aproximadamente 30 cm de distância do estêncil e pulverize em um movimento contínuo suave. Aguarde de 30 a 60 segundos até que o estêncil esteja pegajoso, mas não mais molhado, antes de prosseguir para a etapa 2.2.
      NOTA: Apenas uma passagem é necessária; Muito adesivo complicará a remoção subsequente do estêncil do molde.
  2. Cole o estêncil no molde.
    1. Dentro de uma hotte com o EPI apropriado, coloque o molde sobre uma toalha de papel. Pegue cuidadosamente o estêncil com luvas limpas e sem látex, certificando-se de não perturbar o adesivo, e coloque o estêncil no molde com o lado adesivo do estêncil em contato com o molde. Alise o estêncil passando um dedo firmemente pelo estêncil para garantir um contato uniforme com o molde.
      NOTA: O contato uniforme com o molde é necessário para evitar bordas difusas do padrão e manter as características nítidas.
  3. Coloque a fita adesiva no molde.
    1. Usando fita adesiva, cole as bordas do estêncil no molde. Prossiga para a Etapa 4.
      NOTA: Esta etapa garante que o estêncil seja preso ao molde para evitar a separação das bordas do estêncil do molde.

3. Preparação do molde do salpico de DIC

  1. Aplique o desmoldante no molde para DIC Speckle.
    1. Dentro de uma hotte com o EPI apropriado, coloque o molde sobre uma toalha de papel com a superfície da cavidade do molde voltada para cima. Aplique o desmoldante no molde pulverizando o molde com uma camada de desmoldante. Ao pulverizar o desmoldante no molde, mantenha o bico de pulverização a aproximadamente 12 polegadas de distância do molde e pulverize em um movimento contínuo suave.
      NOTA: Apenas uma passagem é necessária; no entanto, muita liberação de mofo não é problemática.

4. Preparação do aerógrafo

NOTA: Uma hotte e uma máscara N95 são necessárias ao manusear pó fino.

  1. Preparação inicial da suspensão de pó fino
    1. Dentro de uma hotte com EPI apropriado, preparar uma suspensão de 45 mL de álcool isopropílico e pó fino (grafite ou pigmento colorido) (Figura 2). Para fazer isso, usando um funil ou uma colher pequena, conforme mostrado na Figura 2A, coloque aproximadamente 10 mL de pó fino em um tubo de ensaio e adicione álcool isopropílico para encher o volume restante do tubo de ensaio até o volume total de 45 mL. Feche o tubo de ensaio e agite vigorosamente (consulte a Figura 2C para obter um exemplo da suspensão resultante).
      NOTA: Não encha a escova de ar neste momento para evitar o entupimento do bico da escova de ar.
  2. Encher o pincel de ar antes da pulverização (Figura 2D).
    NOTA: Esta etapa deve ser executada imediatamente antes de usar a escova de ar. O aerógrafo não deve ficar ocioso com a suspensão de pó no recipiente do aerógrafo porque o aerógrafo irá entupir.
    1. Agite novamente a suspensão pré-misturada da etapa 4.1. Despeje a suspensão no recipiente da escova de ar até que 75% do volume do recipiente da escova de ar esteja cheio.
      NOTA: Não encha completamente o recipiente da escova de ar, pois o ângulo da escova de ar pode causar derramamento. Se estiver usando um estêncil, prossiga para a seção 5. Se não estiver usando um estêncil, vá para a seção 6.

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Figura 2: Preparando o aerógrafo com solução de grafite. (A) Colocando pó de grafite em tubo de ensaio; (B) 10 mL de pó de grafite; (C) solução de álcool isopropílico e pó de grafite. (D) Encha o aerógrafo imediatamente antes de usar. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

5. Pulverize o molde com o estêncil (Figura 3)

  1. Pulverização da suspensão de partículas finas
    1. Ligue o compressor de ar. Certifique-se de que a pressão de ar do compressor seja de 1.38 a 1.72 bar (20-25 psi).
    2. Na hotte, orientar o molde com o estêncil aderido em um ângulo ligeiramente fora da vertical para que o spray seja aplicado em um ângulo de 90°. Aponte o pincel ligeiramente para fora da lateral do molde para garantir que o spray comece antes ou na frente do molde.
    3. Puxe o gatilho da escova de ar para trás suavemente. Assim que o pincel de ar começar a borrifar, aplique suavemente a primeira camada da suspensão. Ao pulverizar a suspensão no estêncil e no molde, mantenha o bico de pulverização a aproximadamente 30 cm de distância da superfície e pulverize em um movimento contínuo suave, conforme mostrado na Figura 3C.
    4. Solte o gatilho da escova de ar e observe se a suspensão de partículas finas é aplicada uniformemente na superfície. Se necessário, aplique camadas adicionais da suspensão na superfície do estêncil e do molde.
  2. Removendo o estêncil do molde (Figura 4)
    1. Aguarde até que as partículas finas estejam visivelmente secas antes de remover o estêncil (pelo menos 180 a 300 s) ou a suspensão pode manchar. O espaço negativo do estêncil parecerá ser preenchido com o pó de partículas finas à medida que o álcool isopropílico evapora.
    2. Remova a fita adesiva da parte superior (extremidade mais curta) do molde e puxe a fita adesiva para cima lenta e suavemente. O estêncil se soltará junto com a fita adesiva, conforme mostrado na Figura 4A.

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Figura 3: Aplicação de solução de grafite por aerógrafo. (A) Moldes preparados da seção 2 do protocolo. (B) Estêncil com matriz quadrada de furos circulares antes da pulverização. (C) Pulverizar o molde preparado com solução. (D) Estêncil de grade após a pulverização. Barras de escala = 2 mm (B,D). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 4: Remoção do estêncil e inspeção da superfície do molde padronizado. (A) Remoção do estêncil do molde. (B) Exemplo de bolores depois de permitir que o álcool evapore. (C) Vista ampliada da grade no molde antes da moldagem por injeção. Barra de escala = 1 mm (C). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

6. Pulverize o molde sem estêncil

  1. Pulverização de um padrão de manchas DIC no molde (Figura 5)
    1. Ligue o compressor de ar. Certifique-se de que a pressão de ar do compressor seja de 0.34 a 0.69 bar (5-10 psi).
    2. Na hotte, oriente o molde sem estêncil em um ângulo ligeiramente fora da vertical para que o spray seja aplicado em um ângulo de 90°.
    3. Teste o pincel de ar comprimindo brevemente o gatilho enquanto aponta para uma folha de papel sobressalente para garantir que o padrão de manchas seja apropriado (distribuído espacialmente aleatoriamente, distribuição de tamanho correta de manchas para a ampliação da configuração de imagem experimental).
    4. Passe o gatilho sobre o molde para criar o padrão de manchas no molde, conforme mostrado na Figura 5C. Aguarde até que as partículas finas estejam visivelmente secas (pelo menos 180 a 300 s) ou a suspensão pode manchar.
      NOTA: O tamanho do speckle pode ser ajustado alterando a pressão do ar.

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Figura 5: Pulverização de padrão aleatório no molde. (A) Girando o gatilho do pincel de ar para criar um padrão de manchas. (B) Padrão de manchas no molde. (C) Padrão de manchas no molde. (D) Padrão de manchas ampliado. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

7. Monte o molde (Figura 6)

  1. Monte o molde.
    1. Monte cuidadosamente o(s) molde(s) para se preparar para o processo de moldagem por injeção.
      NOTA: O experimentalista pode fazer uma pausa de pelo menos vários dias antes de realizar o processo de moldagem por injeção. A taxa de moldagem por injeção deve ser reduzida para evitar manchas nas partículas finas.

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Figura 6: Montagem de moldes. (A) Moldes de placa e disco totalmente montados, (B) Montagem do molde de disco, (C) Montagem do molde de placa. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Results

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Para o experimentalista que busca um modelo que represente as propriedades mecânicas de um material específico, é necessário executar vários experimentos diferentes com um conjunto de espécimes com uma variedade de geometrias. Exemplos de espécimes criados usando esta técnica são exibidos na Figura 7. A Figura 7A ilustra uma placa de silicone Ecoflex com desenho de grade preta em uma amostra branca. O lado mostrado tem uma grade preta e o verso tem manchas pretas DIC. A Figura 7B mostra uma placa de silicone Ecoflex com um desenho de grade branca em uma amostra preta. Assim como o espécime mostrado na Figura 7A, o espécime na Figura 7B tem o padrão de manchas DIC no verso, moldado a partir do molde preparado mostrado na Figura 6A. Este padrão de criação de um desenho preto em branco e um desenho branco em preto com uma grade e um padrão de manchas DIC também é mostrado no cilindro e nas amostras de cubo mostradas nos painéis C, D, F e G da Figura 7. A Figura 7E fornece um exemplo de uma placa com uma grade azul sobre branco.

A Figura 8 representa uma amostra mal padronizada devido à taxa de fluxo de moldagem por injeção ser muito alta. O padrão de manchas DIC foi manchado para que as partículas se espalhem em listras. Este espécime foi propositadamente fabricado com um padrão de manchas DIC esparso para ilustrar claramente a mancha. Este método permite que o experimentalista coloque um padrão de manchas mais denso, se necessário, para melhores resultados de DIC 7,8,9, particularmente para experimentos de pequenas deformações. Padrões de manchas de densidade variável são mostrados na Figura 9B, C. A Figura 10 mostra imagens de placas de silicone fabricadas usando este método com uma sobreposição de mapa de cores de campo de deformação DIC para ilustrar o rastreamento óptico bem-sucedido.

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Figura 7: Exemplos de espécimes usados em experimentos. (A) Placa branca com pontos de grade pretos em tensão uniaxial. (B) Placa preta com pontos de grade brancos (padrão estêncil) em tensão uniaxial. (C) Cilindro preto com pontos de grade brancos. (D) Cilindro preto com padrão de manchas DIC. (E) Pontos de grade azul (F) Cubo branco com pontos de grade brancos e padrão de manchas DIC. (G) Cubo preto com pontos de grade brancos. Barras de escala = 1 mm (E), 1 cm (A-D,F,G). Abreviatura: DIC = correlação digital de imagem. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 8: Exemplos de amostras em que a taxa de moldagem por injeção foi muito rápida e o padrão salpicado está manchado. A direção do fluxo de moldagem por injeção é indicada com uma seta horizontal na parte inferior da imagem. As setas inclinadas indicam a localização de várias das listras do padrão manchado. Barra de escala = 2 mm. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 9: Exemplos de designs de imagem usados no rastreamento óptico. (A) Um exemplo de padrão de grade para rastreamento óptico, (B) Um exemplo de um padrão de speckle DIC esparso para rastreamento óptico, (C) Um exemplo de um padrão de speckle DIC denso para rastreamento óptico. Barras de escala = 1 cm. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

figure-results-4
Figura 10: Exemplo de campo de deformação de correlação de imagem digital sobreposto a imagens experimentais de tensão uniaxial. A deformação é aplicada na direção y e a deformação de engenharia global é listada abaixo de cada imagem. O deslocamento vertical local de vários locais da amostra é mostrado com o mapa de cores, conforme indicado na escala à direita da figura. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Discussion

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A capacidade de aderir partículas a materiais semelhantes à borracha, como o silicone, oferece vantagens tanto na indústria quanto na pesquisa. No entanto, é bem sabido que a colagem a superfícies de materiais com baixa energia superficial pode ser um desafio. Em geral, pesquisadores cujos métodos experimentais requerem um padrão ou desenho na superfície de seus espécimes costumam usar tintas especialmente formuladas para aerografia, como as fabricadas por Createx e Vallejo 1,10. Essas aplicações que usam tinta geralmente requerem um primer e ainda não conseguem atingir a durabilidade necessária dos padrões. Em substratos flexíveis, a tinta pode manchar ou cair em flocos à medida que racha durante os testes mecânicos. Essas falhas adesivas de marcação alteram o campo de dados capturado por um método de rastreamento óptico, como a correlação de imagem digital. Nosso método garante durabilidade duradoura do padrão de superfície. Atualmente, temos amostras com mais de 6 anos que tentamos manchar agressivamente e remover o padrão de superfície mecanicamente. Todos os esforços para remover essas marcações falharam, demonstrando a robustez dos padrões de superfície.

Na indústria, também pode ser necessário aplicar desenhos, símbolos ou palavras à superfície de materiais semelhantes à borracha para instruções de segurança e processo, como a instalação de uma junta. Por exemplo, na indústria automobilística, é comum imprimir palavras como "ESTE LADO PARA CIMA" ou imprimir uma seta em uma junta de borracha para fornecer instruções claras de instalação. Tradicionalmente, essas marcações são obtidas modificando a superfície do molde para que as palavras fiquem acima ou abaixo da superfície do restante da peça. Este método requer que um novo molde seja fabricado cada vez que as marcações precisam ser alteradas. Além disso, a peça final terá uma espessura diferente onde a impressão está localizada, levando a possíveis locais de falha durante a operação. Nosso método supera ambos os problemas, não alterando os moldes de forma alguma e permitindo que a superfície do material final permaneça com uma espessura uniforme.

Testes mecânicos foram realizados para confirmar que nosso método de padronização não afeta os atributos mecânicos do material. Testamos repetidamente amostras em uma variedade de modos de carregamento, como cisalhamento simples, tensão uniaxial, compressão e até testes de impacto. Além disso, este método é ambientalmente seguro quando comparado a métodos alternativos de aplicação de tinta. Evitamos o uso de solventes de tinta tóxicos e voláteis, utilizando álcool em nossa solução ao escovar o molde com ar. Finalmente, uma característica notável do nosso método é a capacidade de criar padrões multicoloridos e de alta resolução na superfície da amostra. O método é limitado pelo tamanho da partícula e precisão de fabricação do estêncil. O tamanho da partícula deve ser suficientemente pequeno para atingir a fidelidade desejada e superar a vazão do processo de moldagem por injeção. O tamanho e a geometria da amostra são limitados apenas pelo tamanho do molde e pelo material escolhido. Fabricamos cubos de 2 polegadas com sucesso utilizando silicone com uma vida útil mínima de aproximadamente 20 minutos à temperatura ambiente.

O método de fabricação do estêncil afetará diretamente o tamanho do recurso, a resolução e a capacidade de criar um design de alta fidelidade na cavidade do molde durante o revestimento por pulverização de partículas. Consideração cuidadosa de qual fabricação de estêncil é parte integrante do método de padronização. Aqui, fornecemos um conjunto simples de técnicas de preparação de estêncil, juntamente com o tamanho mínimo do recurso que pode ser formado com cada técnica, lmin. Primeiro, corte manual com uma faca artesanal: Ferramentas de precisão como facas X-Acto ou lâminas utilitárias são melhores para designs detalhados e intrincados e funcionam bem com materiais como folhas de plástico, mylar ou cartolina (lmin ≥ 1 mm). Em segundo lugar, corte manual com tesoura: Pode ser usado para materiais leves como papel ou vinil fino para produzir formas simples e desenhos menos intrincados (lmin ≥ 1 mm). Em terceiro lugar, máquinas de corte e vinco como Cricut ou Silhouette: podem cortar desenhos complexos com precisão usando materiais como vinil adesivo ou cartolina (lmin ≥ 250 μm). Quarto, corte a laser: uma opção de alta tecnologia para padrões complexos adequados para estênceis de acrílico, madeira ou plástico grosso (lmin ≥ 100 μm). Quinto, ferramentas de corte a quente: facas elétricas quentes ou ferros de solda podem derreter através de materiais de estêncil termoplástico como mylar ou outros filmes de polímero extrudado (lmin ≥ 1 mm). Este método produz bordas suaves. Sexto, puncionamento: útil para formas pequenas e repetitivas e funcionam melhor em materiais leves (lmin ≥ 100 μm). Finalmente, os roteadores controlados por computador podem ser utilizados para projetos de estêncil em escala grande ou industrial (lmin varia).

Em qualquer novo protocolo de fabricação, certas etapas do processo são críticas para alcançar o resultado desejado. Em nosso método, existem três etapas que devem ser destacadas e receber atenção especial. O primeiro passo crítico é permitir que o álcool evapore completamente da suspensão de partículas retocadas, deixando apenas as partículas aderidas à superfície do molde. Se o álcool não evaporar completamente, há uma grande chance de que o desenho no molde manche e/ou o álcool se misture com o material não curado durante o processo de moldagem por injeção. O tamanho das partículas deve ser suficientemente pequeno, pois essas partículas, que ficam suspensas na "tinta" de álcool no aerógrafo, aderem ao molde após a evaporação total do álcool. O tamanho das partículas é uma limitação importante a ser observada. Se as partículas forem muito grandes, as forças de Van der Waals serão insuficientes para aderir de forma segura e permanente as partículas à superfície da superfície do material semelhante à borracha. No entanto, partículas de tamanho adequado podem ser obtidas de forma acessível e fácil de vários fornecedores comerciais de pigmentos.

A segunda etapa crítica é a quantidade de adesivo, que mantém temporariamente o estêncil no molde. Em nossa experiência, a melhor maneira de executar esta etapa é usar uma passagem rápida de um adesivo em spray. Recomendamos o mínimo de adesivo possível, garantindo que o estêncil tenha contato completo com o molde. Ao achatar manualmente o estêncil no molde com o dedo ou um instrumento apropriado, como uma espátula de borracha, o contato isolante pode ser formado. Se as aberturas do estêncil não estiverem completamente planas contra o molde, a suspensão de partículas migrará sob as bordas do padrão do estêncil durante a escovação a ar, diminuindo significativamente a nitidez das bordas do design da superfície. Se muito adesivo for usado, remover o estêncil será um desafio e poderá danificar o design recém-aplicado. Além disso, muito adesivo fará com que a amostra adira fortemente ao molde durante o processo de cura, tornando o processo de desmoldagem quase impossível sem causar danos à amostra.

A terceira etapa crítica é a taxa de injeção do silicone não curado durante o processo de moldagem por injeção. Em nossa experiência, observamos que a(s) taxa(s) de fluxo de moldagem por injeção suficientemente lenta(s) não superou as forças de Van der Waals aderindo as partículas finas ao molde, permitindo que a cavidade do molde fosse preenchida sem perturbar as partículas padronizadas. Alguns testes empíricos são necessários para determinar uma taxa de injeção ideal que seja lenta o suficiente para evitar manchas no padrão, mas rápida o suficiente para preencher a cavidade do molde antes do início da cura do silicone. Retardantes de cura podem ser adicionados à mistura se forem feitas peças de maior volume. A viscosidade e o tempo de cura do material ditarão a taxa de injeção apropriada para o sistema de cada material.

Disclosures

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Os autores não têm conflitos de interesse a divulgar.

Acknowledgements

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Os autores agradecem à Purdue University por fornecer instalações de laboratório para conduzir a pesquisa.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Compressor de arArtesãoCMEC6150PORTÁTIL: Compressor de panqueca de 6 galões
https://www.craftsman.com/collections/air-compressors/products/cmec6150
Corante para eco flexSuavePMS 2757CPigmentos de cor de silicone Silc Pig. Os pigmentos Silc Pig são concentrados, então um pouco vai longe ao colorir produtos de silicone Smooth-On.
Cores personalizadas são possíveis misturando diferentes cores Silc Pig.
Silc Pig 9 Pack Sampler inclui PRETO, SANGUE, AZUL, MARROM, VERDE, CARNE CLARA, VERMELHO, BRANCO, AMARELO.
https://www.smooth-on.com/products/silc-pig/
Álcool isopropílicoCisneÁlcool Isopropílico 70% - Garrafa de 16 oz S-15966 - UlineÁlcool Isopropílico 70% - Garrafa de 16 oz
www.uline.com
Copos de misturaSoloNº do modelo: S-19462RCopos Plásticos para Festas
www.uline.com
Desmoldante para estêncilLançamento de Facilidade 200 e 205Agente desmoldante de modelo e padrão para fabricação de moldes de silicone epóxi, uretano e RTV.
https://www.reynoldsam.com/
Folha de Mylar 3 milEstênceis Online LLCNAFolhas de Mylar | Material do estêncil
www.stencilsonline.com
Fita adesiva para pintoresUlineS-26006Fita adesiva Uline Painters
www.uline.com
Toalhas de papelUlineS-7711 UlineS-7711 Uline - Uma toalha absorvente a um preço econômico. 2 camadas.
www.uline.com
PalitosDariceNúmero do modelo do item: D-0139 #, UPC 652695701399https://www.amazon.com/Darice-Popsicle-Sticks-Crafts-Natural/dp/B0CPKHS44K/?th=1
Pigmentos da TerraDióxido de titânio PW6Pigmentos de terra branca de titânio
https://www.earthpigments.com/
Silicone (ecoflex)SuaveEcoflex 00-20Silicones catalisados por platina
https://www.smooth-on.com/
Adesivo em sprayFacilidade de EstêncilSKU:  ASA0005Adesivo em Spray Reposicionável Stencil Ease
https://www.stencilease.com/
Pistola / AerógrafoTexugoPatriota 105Aerógrafo Badger Patriot 105
https://www.badgerairbrush.com/Patriot_105.asp
Tubos de ensaioCientífico GlobalItem 83576, Peça do fabricante #: 6254Tubos de centrífuga de uso geral de poliestireno de 50mL com tampas - Estéril
www.usplastic.com
Tubulação de vinilChefe Sioux Número do Modelo: 900-01163C00501 Menards  SKU: 6840523Tubo de Vinil Transparente Sioux Chief
www.menards.com

References

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