Waar moet u op letten bij het ontwerpen van rubber onderdelen?

Rubber onderdelen ontwerpen vraagt om meer dan alleen het bepalen van een vorm en afmeting. Rubber gedraagt zich anders dan veel metalen en harde kunststoffen. Het materiaal is elastisch, kan onder belasting vervormen en reageert op temperatuur, druk, chemicaliën en langdurige belasting. Daarom moeten de toleranties van rubber altijd worden afgestemd op de functie van het onderdeel.

Bij Artech Rubber staat technische kennis centraal bij de ontwikkeling en productie van klant specifieke rubberproducten. Dankzij jarenlange ervaring met rubbertechniek, matrijzen, vulkanisatie en verschillende rubbermaterialen kunnen ontwerpkeuzes worden afgestemd op de uiteindelijke toepassing.

Een goed ontwerp heeft namelijk niet alleen de juiste afmetingen. Het moet ook maakbaar, betrouwbaar en geschikt voor de omstandigheden waarin het onderdeel wordt gebruikt.

Voor productontwikkelaars betekent dit dat de samenwerking tussen ontwerp en productie zo vroeg mogelijk moet beginnen. Wanneer materiaal, geometrie, toleranties en productiemethode vanaf het begin op elkaar worden afgestemd, kunnen onnodige aanpassingen later in het traject worden voorkomen.

Begin met de functie van het rubber onderdeel

Voordat u een geometrie uitwerkt, moet duidelijk zijn wat het onderdeel precies moet doen. Een rubber component kan bijvoorbeeld afdichten, dempen, beschermen, isoleren, ondersteunen of trillingen absorberen. De functie bepaalt voor een groot deel welke ontwerpkeuzes noodzakelijk zijn.

Een onderdeel dat als afdichting wordt gebruikt, stelt andere eisen dan een rubber component dat vooral mechanische trillingen moet opvangen. Ook een onderdeel dat voortdurend beweegt, vraagt om een andere benadering dan een statische toepassing.

Breng de belasting in kaart

Begin daarom met het vastleggen van de belangrijkste belastingen. Denk aan mechanische belasting, druk, trekkracht, compressie en beweging.

Daarnaast moet worden gekeken naar de omgeving. Een rubber onderdeel kan bijvoorbeeld worden blootgesteld aan:

• Hoge of lage temperaturen
• Olie en brandstoffen
• Water en vocht
• Chemicaliën
• Ozon en weersinvloeden
• Continue drukbelasting
• Wrijving en beweging
• Trillingen
• Dynamische belastingen

Door deze omstandigheden vooraf vast te leggen, wordt het eenvoudiger om een passend materiaal en ontwerp te kiezen.

Denk ook aan de levensduur

Een onderdeel kan tijdens een eerste test uitstekend functioneren en toch na langere tijd problemen geven. Daarom moet bij het ontwerpen niet alleen worden gekeken naar de eerste prestaties.

De verwachte levensduur speelt eveneens een belangrijke rol. Hoe vaak beweegt het onderdeel? Hoe lang blijft het samengedrukt? Wordt het voortdurend blootgesteld aan temperatuurwisselingen? En welke krachten werken gedurende de volledige levensduur op het product?

Deze vragen helpen om het ontwerp beter af te stemmen op de praktijk.

Kies het rubbermateriaal op basis van de toepassing

Materiaalkeuze is een van de belangrijkste stappen wanneer u rubber onderdelen ontwerpen wilt. Niet ieder rubbermateriaal heeft dezelfde eigenschappen. De keuze moet daarom niet uitsluitend worden gebaseerd op prijs of beschikbaarheid.

Artech Rubber verwerkt verschillende materialen, van veelgebruikte rubbers tot hoogwaardige elastomeren voor veeleisende toepassingen. Voorbeelden zijn NR, SBR, IIR, CR, EPDM, NBR, HNBR en siliconen. Daarnaast zijn onder andere FPM, FKM, Aflas®, fluorosiliconen en FFKM beschikbaar voor toepassingen met hogere eisen.

Meer informatie over de beschikbare materialen vindt u op de pagina over rubbermaterialen van Artech Rubber.

Kijk verder dan alleen de hardheid

Hardheid is belangrijk, maar vertelt niet het volledige verhaal. Een rubber compound heeft meerdere eigenschappen die samen bepalen hoe het onderdeel functioneert.

Denk bijvoorbeeld aan:

• Treksterkte
• Scheursterkte
• Elasticiteit
• Compressieset
• Slijtvastheid
• Chemische bestendigheid
• Temperatuurbestendigheid
• Hechting
• Verouderingsbestendigheid

Een rubber met de juiste hardheid kan alsnog ongeschikt zijn wanneer het onvoldoende bestand is tegen de omgeving waarin het wordt toegepast.

Daarom moet de materiaalkeuze altijd worden gekoppeld aan de daadwerkelijke gebruiksomstandigheden.

Compoundontwikkeling kan extra mogelijkheden bieden

Soms voldoet een standaard compound niet volledig aan de technische eisen. In dat geval kan compoundontwikkeling een oplossing bieden.

Artech Rubber ontwikkelt samen met klanten compounds met specifieke eigenschappen. Daarbij kan bijvoorbeeld worden gekeken naar verbeterde mechanische prestaties, compressieset, scheursterkte, rolweerstand, hechting aan metaal of kunststof en weerstand tegen warmte en chemicaliën.

Dit maakt materiaalontwikkeling een belangrijk onderdeel van professionele rubber productontwikkeling.

Ontwerp voor maakbaarheid

Een ontwerp kan technisch goed lijken op een tekening, maar in de praktijk lastig of duur te produceren zijn. Daarom is ontwerp voor productie een belangrijk uitgangspunt bij rubber onderdelen ontwerpen.

Bij design for manufacturing wordt al tijdens de ontwerpfase rekening gehouden met de manier waarop het onderdeel wordt geproduceerd. Hierdoor ontstaat een betere aansluiting tussen productontwerp, matrijs en productieproces.

Voor rubberproducten is dit extra belangrijk omdat de geometrie invloed heeft op het vullen van de matrijs, het vulkanisatieproces, het lossen van het product en de uiteindelijke maatvoering.

Houd rekening met het productieproces

Artech Rubber beschikt over verschillende productiemogelijkheden voor rubberproducten. Afhankelijk van het product en de serie kunnen verschillende technieken worden toegepast.

Bij compression moulding wordt een afgewogen hoeveelheid rubber in een matrijs geplaatst en onder druk en temperatuur gevulkaniseerd. Deze methode kan interessant zijn voor verschillende technische rubberproducten en maatwerkonderdelen.

Meer informatie vindt u op de pagina over compression moulding.

Voor grotere series of producten met specifieke geometrieën kan injection molding een geschikte productiemethode zijn. Ook hierbij moet het ontwerp vanaf het begin aansluiten op het productieproces.

Bekijk hiervoor de pagina over injection molding.

Geef toleranties realistisch aan

Een veelgemaakte ontwerpfout is het toepassen van zeer krappe toleranties zonder dat daarvoor een technische reden bestaat. Bij rubber zijn toleranties anders te benaderen dan bij veel starre materialen.

Rubber kan tijdens productie en vulkanisatie variaties vertonen. Ook materiaalhardheid, krimp en geometrie kunnen invloed hebben op de uiteindelijke afmetingen.

Daarom moeten kruipt rubber altijd worden afgestemd op de functie van het onderdeel.

Maak onderscheid tussen kritieke en niet-kritieke maten

Niet iedere maat is even belangrijk. Een kritieke afdichtingsmaat kan bijvoorbeeld direct invloed hebben op de werking van het product. Een andere maat kan veel minder belangrijk zijn voor de functionaliteit.

Door deze verschillen duidelijk vast te leggen, kunnen ontwerpers voorkomen dat onnodig strakke toleranties worden voorgeschreven.

Dat kan voordelen opleveren voor zowel productie als kosten.

Vermijd onnodige precisie

Een zeer kleine tolerantie klinkt technisch aantrekkelijk, maar is niet automatisch beter. Wanneer een onderdeel ook met een ruimere tolerantie probleemloos functioneert, kan een onnodig strakke specificatie juist extra productiekosten en afkeur veroorzaken.

De juiste vraag is daarom niet: “Hoe nauwkeurig kan het onderdeel worden gemaakt?”

De betere vraag is: “Welke nauwkeurigheid heeft het onderdeel werkelijk nodig om goed te functioneren?”

Dat uitgangspunt helpt bij een efficiënter ontwerp.

Ontwerp geometrieën die goed produceerbaar zijn

De vorm van een rubber onderdeel heeft direct invloed op de productie. Dunne delen, zeer scherpe overgangen en sterk wisselende wanddiktes kunnen bijvoorbeeld extra aandacht vragen.

Een goed ontwerp houdt rekening met de manier waarop het rubber zich tijdens het productieproces gedraagt.

Vermijd onnodig complexe vormen

Een complex ontwerp is niet altijd een beter ontwerp. Wanneer dezelfde functie met een eenvoudiger geometrie kan worden bereikt, kan dit de productie vereenvoudigen.

Een eenvoudiger onderdeel kan bovendien voordelen bieden op het gebied van:

• Matrijskosten
• Productietijd
• Kwaliteitscontrole
• Reproduceerbaarheid
• Onderhoud
• Productiekosten

Daarom is het verstandig om tijdens de ontwikkelingsfase te onderzoeken welke ontwerpdetails daadwerkelijk functioneel noodzakelijk zijn.

Let op overgangen en hoeken

Scherpe overgangen kunnen lokale spanningen veroorzaken. Bij rubberproducten kunnen dergelijke gebieden daarom extra aandacht vereisen.

Een goed afgestemde geometrie zorgt voor een gelijkmatigere verdeling van krachten. Hierdoor kan de betrouwbaarheid van het onderdeel verbeteren.

Dit is vooral relevant bij producten die herhaaldelijk worden belast, samengedrukt of bewogen.

Denk aan montage en demontage

Een rubber onderdeel kan technisch goed zijn ontworpen, maar toch problemen opleveren tijdens assemblage.

Daarom moet het ontwerp ook worden beoordeeld vanuit het perspectief van de monteur of productielijn.

Stel bijvoorbeeld de volgende vragen:

• Kan het onderdeel eenvoudig worden geplaatst?
• Is de juiste oriëntatie duidelijk?
• Kan het rubber tijdens montage beschadigen?
• Is voldoende ruimte beschikbaar?
• Kan het onderdeel later worden vervangen?
• Is extra montagekracht nodig?
• Moet het onderdeel worden gesmeerd?

Door deze vragen vroeg te beantwoorden, kunnen problemen tijdens de assemblage worden voorkomen.

Voor machinebouwers en OEM-fabrikanten kan dit bovendien bijdragen aan een efficiënter productieproces.

Combineer rubber met andere materialen wanneer dat nodig is

Rubber wordt in technische toepassingen niet altijd afzonderlijk gebruikt. In veel producten wordt rubber gecombineerd met metaal of kunststof.

Een dergelijke combinatie kan bijvoorbeeld zorgen voor flexibiliteit, demping, afdichting of mechanische ondersteuning.

Bij rubber-metaalverbindingen is het ontwerp van beide materialen belangrijk. De eigenschappen van rubber en het dragende materiaal moeten op elkaar worden afgestemd.

Daarom moet bij het ontwerp worden gekeken naar:

• Hechting
• Belastingsrichting
• Temperatuur
• Materiaalcombinatie
• Geometrie
• Productieproces
• Verwachte levensduur

Een geïntegreerde benadering kan helpen om een robuuster eindproduct te ontwikkelen.

Houd rekening met vulkanisatie en krimp

Rubberproducten worden tijdens het productieproces gevulkaniseerd. Temperatuur, druk, tijd en compound hebben invloed op het uiteindelijke product.

Ook maatveranderingen moeten daarom tijdens het ontwerp worden meegenomen.

Een ontwerp dat geen rekening houdt met productiegerelateerde veranderingen kan later voor problemen zorgen. Dit geldt vooral wanneer afmetingen kritisch zijn voor de montage of afdichtingsfunctie.

Door ontwerp en productie vroeg op elkaar af te stemmen, kunnen dergelijke risico’s worden beperkt.

Denk aan kwaliteitscontrole vanaf het begin

Kwaliteitscontrole hoort niet pas bij de laatste productiestap te beginnen. Een goed productontwerp maakt het mogelijk om belangrijke eigenschappen tijdens productie en eindcontrole effectief te beoordelen.

Productontwikkelaars doen er daarom goed aan om al tijdens het ontwerp vast te leggen welke eigenschappen kritisch zijn.

Dat kunnen bijvoorbeeld zijn:

• Afmetingen
• Hardheid
• Materiaal
• Visuele kwaliteit
• Hechting
• Mechanische eigenschappen
• Functionele prestaties

Een duidelijke productspecificatie maakt het bovendien eenvoudiger om productiepartijen met elkaar te vergelijken.

Maak onderscheid tussen prototype en serieproductie

De eisen voor een prototype zijn niet altijd hetzelfde als die voor serieproductie.

Tijdens een prototypefase ligt de nadruk vaak op het testen van de functie en het controleren van het ontwerp. Zodra het product naar serieproductie gaat, worden ook reproduceerbaarheid, kosten, cyclustijd en kwaliteitscontrole belangrijk.

Daarom is het verstandig om al vroeg na te denken over de uiteindelijke productiemethode.

Gebruik prototypes om ontwerpkeuzes te toetsen

Een prototype kan belangrijke informatie opleveren over de werking van een rubber component. Denk bijvoorbeeld aan pasvorm, vervorming, montage en materiaalgedrag.

Testresultaten kunnen vervolgens worden gebruikt om het ontwerp verder te verbeteren.

Zo ontstaat een ontwikkelproces waarin ontwerp, testen en productie elkaar versterken.

Maak rubber productontwikkeling onderdeel van het totale ontwikkelproces

Rubber productontwikkeling werkt het beste wanneer materiaalkeuze, ontwerp en productie niet als afzonderlijke stappen worden gezien.

Een productontwikkelaar moet bijvoorbeeld niet eerst een definitieve vorm ontwerpen en pas daarna bepalen welk rubber wordt gebruikt. De eigenschappen van het materiaal kunnen namelijk invloed hebben op de geometrie.

Hetzelfde geldt voor de productiemethode. Een ontwerp kan anders moeten worden uitgevoerd wanneer het onderdeel via compression moulding of injection molding wordt geproduceerd.

Een geïntegreerde aanpak voorkomt dat problemen pas aan het einde van het ontwikkeltraject zichtbaar worden.

Laat technische kennis al vroeg meedenken

Voor productontwikkelaars kan het waardevol zijn om technische rubberexpertise al tijdens de ontwerpfase te betrekken.

Artech Rubber heeft meer dan 30 jaar ervaring met rubberproducten, toepassingen en rubbertechniek. Het bedrijf werkt met standaard compounds en specifiek ontwikkelde of hoogwaardige compounds en produceert klant specifieke rubberproducten in verschillende vormen, afmetingen en hoeveelheden.

Door technische kennis vroeg te benutten, kunnen ontwerpbeslissingen beter worden afgestemd op materiaal, toepassing en productie.

Dat is vooral belangrijk wanneer het gaat om complexe onderdelen of producten met strenge technische eisen.

Let op de totale kosten van het ontwerp

De goedkoopste productie per onderdeel is niet altijd de meest economische oplossing.

Bij het beoordelen van een ontwerp moet daarom naar de totale kosten worden gekeken. Denk aan materiaal, matrijzen, productie, montage, onderhoud, uitval en vervanging.

Een iets duurder rubber onderdeel kan bijvoorbeeld financieel aantrekkelijker zijn wanneer het langer meegaat en minder onderhoud vraagt.

Ontwerp met de volledige levensduur in gedachten

Een goed ontwerp houdt rekening met de hele levenscyclus van het product.

Een duurzame rubber component kan bijdragen aan:

• Minder vervangingen
• Minder onderhoud
• Minder productiestilstand
• Betere betrouwbaarheid
• Lagere totale kosten

Dit sluit aan bij de duurzame benadering van Artech Rubber, waarbij onder andere aandacht is voor het hergebruik van rubbermaterialen en devulkanisatie.

Duurzaamheid begint ook bij het ontwerp

Duurzaamheid gaat niet alleen over het productieproces. Ook het ontwerp van een rubber onderdeel kan invloed hebben op de milieubelasting.

Een onderdeel met een langere levensduur hoeft minder vaak te worden vervangen. Daardoor kunnen materiaalgebruik, transport en productie over de volledige levenscyclus worden beperkt.

Daarnaast kan bij de materiaalkeuze worden gekeken naar mogelijkheden voor hergebruik en verwerking.

Artech Rubber heeft ervaring met devulkanisatie en het verwerken van rubberafval en materialen aan het einde van hun levensduur tot nieuwe rubberproducten. Dit laat zien dat materiaalkeuze en productie ook vanuit een circulair perspectief kunnen worden bekeken.

Veelgemaakte ontwerpfouten bij rubber onderdelen

Productontwikkelaars kunnen verschillende problemen voorkomen door veelvoorkomende fouten vroeg te herkennen.

Alleen naar de vorm kijken

Een rubber onderdeel moet niet alleen passen. Het moet ook functioneren onder de werkelijke omstandigheden.

Een materiaal kiezen zonder de omgeving te analyseren

Een rubber compound kan uitstekende eigenschappen hebben, maar toch ongeschikt zijn voor een specifieke chemische, thermische of mechanische belasting.

Te strakke toleranties voorschrijven

Onnodig nauwe toleranties kunnen de productie complexer maken zonder dat de functionaliteit verbetert.

Productie pas aan het einde betrekken

Een ontwerp kan moeilijk of duur produceerbaar blijken wanneer de productiemethode pas na afronding van het ontwerp wordt bekeken.

Geen rekening houden met veroudering

Rubber verandert onder invloed van tijd en omgeving. Daarom moet de verwachte levensduur onderdeel zijn van het ontwerp.

Een praktische ontwerpcontrole voor productontwikkelaars

Voordat een rubber onderdeel definitief wordt vrijgegeven, kan een korte ontwerpcontrole helpen.

Controleer minimaal:

1. Wat is de primaire functie van het onderdeel?
2. Welke mechanische belastingen zijn aanwezig?
3. Welke temperatuur wordt verwacht?
4. Met welke vloeistoffen of chemicaliën komt het onderdeel in contact?
5. Welk rubbermateriaal past bij de toepassing?
6. Zijn de opgegeven toleranties echt noodzakelijk?
7. Is de geometrie geschikt voor het gekozen productieproces?
8. Hoe wordt het onderdeel gemonteerd?
9. Hoe wordt de kwaliteit gecontroleerd?
10. Welke levensduur wordt verwacht?
11. Is het ontwerp geschikt voor serieproductie?
12. Kan het ontwerp duurzamer worden uitgevoerd?

Door deze punten vooraf te controleren, ontstaat een betere basis voor een betrouwbaar rubberproduct.

Waarom Artech Rubber een technische partner kan zijn

Bij het ontwerpen van rubber onderdelen is technische kennis van materiaal en productie minstens zo belangrijk als de geometrie zelf. Artech Rubber combineert jarenlange ervaring met kennis van compounds, vulkanisatie, matrijzen en rubberproducten.

De onderneming is zowel specialistische partner voor OEM’s als brede MRO-leverancier. Daardoor kunnen verschillende soorten klant specifieke rubberproducten worden ontwikkeld en geproduceerd.

Artech Rubber beschikt bovendien over eigen matrijzenmakerij en ervaring met verschillende vulkanisatiepersen en productietechnieken.

Voor productontwikkelaars betekent dit dat ontwerpkeuzes kunnen worden bekeken vanuit zowel materiaaltechnisch als productiegericht perspectief.

Meer informatie over de mogelijkheden vindt u bij Artech Rubber.

Conclusie: een goed ontwerp verbindt functie, materiaal en productie

Rubber onderdelen ontwerpen begint met het begrijpen van de toepassing. Pas wanneer duidelijk is welke functie het onderdeel heeft en onder welke omstandigheden het moet functioneren, kunnen materiaal, geometrie en productiemethode goed worden bepaald.

Daarbij spelen rubber eigenschappen, toleranties, belastingen, temperatuur, chemische invloeden en montage allemaal een rol. Ook design for manufacturing verdient vanaf het begin aandacht. Een maakbaar ontwerp kan namelijk bijdragen aan een efficiëntere productie, consistente kwaliteit en lagere totale kosten.

Voor productontwikkelaars is het daarom verstandig om rubber productontwikkeling niet los te zien van materiaalkeuze en productie. Door deze aspecten vanaf het begin samen te brengen, ontstaat een sterker en betrouwbaarder eindproduct.

Wilt u een nieuw rubber onderdeel ontwikkelen of een bestaand ontwerp verbeteren? Neem contact op met Artech Rubber en bespreek uw toepassing, materiaalkeuze en productie-eisen met onze specialisten. Samen kunt u werken aan een rubberoplossing die technisch én productietechnisch aansluit op uw toepassing.

Veelgestelde vragen over rubber onderdelen ontwerpen

1. Waar moet ik beginnen met rubber onderdelen ontwerpen?

Begin met de functie en gebruiksomstandigheden van het onderdeel. Bepaal daarna de mechanische belasting, temperatuur, chemische belasting, gewenste levensduur en montagewijze. Op basis daarvan kunnen materiaal, geometrie en productiemethode worden gekozen.

2. Waarom is materiaalkeuze belangrijk bij rubber onderdelen?

Elk rubbermateriaal heeft specifieke eigenschappen. EPDM, NBR, FKM, siliconen en andere elastomeren reageren bijvoorbeeld verschillend op temperatuur, chemicaliën, olie, water en mechanische belasting. De materiaalkeuze moet daarom aansluiten op de toepassing.

3. Wat betekent design for manufacturing bij rubberproducten?

Design for manufacturing betekent dat het ontwerp vanaf het begin wordt afgestemd op de gekozen productiemethode. Bij rubberproducten kan dit onder andere betrekking hebben op geometrie, matrijsontwerp, toleranties, vulkanisatie en montage.

4. Waarom zijn toleranties bij rubber belangrijk?

Toleranties bepalen hoeveel maatvariatie binnen een product acceptabel is. Bij rubber moeten toleranties worden afgestemd op de functie en het productieproces. Onnodig krappe toleranties kunnen de productie complexer en duurder maken.

5. Wat houdt rubber productontwikkeling in?

Rubber productontwikkeling omvat onder andere het bepalen van de toepassing, materiaalkeuze, compound, geometrie, productiemethode, matrijs en kwaliteitsvereisten. Het doel is om een rubberproduct te ontwikkelen dat betrouwbaar functioneert en reproduceerbaar kan worden geproduceerd.