Silikon kalıplama özetle 4 aşamada gerçekleşir: 1- Master bir model (solda) etrafına silikon dökülerek (ortada) oda sıcaklığında veya bir fırında daha yüksek sıcaklıklarda silikonun daha hızlı katılaşması (vulkanize olması) sağlanır. Silikonda hava kabarcığı kalmaması için bu işlem vakum altında yapılabilir. Model üzerine hava çıkış kanalları bu esnada bağlanır (sağda).

(Çizimler: Ed Grenda, Castle Island Co.)

2- Silikon kesilerek master model çıkarılır (solda). Modelin karmaşıklığına göre ikiden fazla silikon kalıp parçası oluşabilir. Yeniden silikon parçalar birleştirilerek kalıp boşluğu (modelin negatif geometrisi) oluşturulur. Sıvı haldeki silikonun her türlü detaya girmesi sayesinde model üzerindeki parmak izleri kadar küçük pürüzler bile mükemmel olarak kalıba yansır.

3- Sıvı haldeki hammadde bu boşluğa dökülür (ortada). Silikon esnek bir malzeme olmasına rağmen döküm çok düşük basınçlarda (genellikle sadece yerçekimi kuvveti altında) gerçekleştiği için kalıpta hassasiyete zarar verecek ölçüde bir esneme veya deformasyon olmaz. Döküm sonrası sertleşme kimyasal reaksiyonla veya (mum model imalatı örneğinde olduğu gibi) soğuma ile gerçekleşir. İkinci durumda, malzemenin erime sıcaklığının silikona zarar vermeyecek seviyede düşük olması gerekir.

4- Silikon kalıp açılarak parça çıkarılır (sağda): Silikonun esnekliği sayesinde ters açıya sahip bile olsa silikon kalıp esnetilerek parçadan kolaylıkla ayrılabilir. Böylece maçalı bir metal kalıp ile üretilecek bir parçanın prototipi maçasız bir silikon kalıpla rahatlıkla üretilebilir.

Aşağıda, bu işlemlere ait bir animasyon görülmektedir (Kaynak: Rapid Product Solutions, 1998):

Silicon tooling education video
Source: MK Technology GmbH (www.mk-technology.com)

Malzeme Teknolojisi:
Silikon kalıplamanın hızlı prototip imalat sektöründe yaygın olarak kullanılmasının ardında autofabrication teknolojileriyle daha hızlı ve kolay master model imalatının etkisine ek olarak, 1990'lı yıllarda önemli gelişmeler kaydedilen iki temel malzeme teknolojisi vardır:

1- Kalıp Malzemesi (RTV silikon): Sıvı halden katı lastik haline kısa sürede ve büzülme-şişmeye uğramadan geçebilen şeffaf silikon malzemeler. RTV (Room Temperature Vulcanizing - oda sıcaklığında vulkanize olan) silikonlar istenirse çabuk kür olması için daha sıcak bir ortamda bekletilebilir. Çift komponentli RTV silikon malzemeler kalıba döküldüğünde yüksek akışkanlıkları sayesinde master model üzerine yüksek basınç uygulamadan modeli çevreleyerek parmak izi gibi en küçük detayların ve yüzey desenlerin kalıplanabilmesini sağlar.

RTV silikon malzemelerden evvel ise sadece yüksek sıcaklıkta vulkanize olabilen kauçuk/ silikon malzemeler kullanılıyordu. Bu uygulamalarda, mat renkli ve macun kıvamında olan ham kauçuk master model etrafına konulup basınç ve yaklaşık 200 °C sıcaklık altında bir süre bekletilerek moleküller arası çapraz bağlama ile vulkanize olması sağlanır. Bunun dezavantajı, modelin basınç ve sıcaklığa dayanabilecek bir mukavemette olası gerekliliğidir. Bir dezavantajı da şeffaf olmadığı için kesim sırasında kalıp ayırma noktalarının tespitinin güç olmasıdır. Bunu yanında kauçuk kalıplar iki önemli avantaja sahip olmaları sayesinde hala uygulama alanları bulabilmektedir; Bu avantajların birisi kauçuk malzemenin RTV silikona kıyasla düşük maliyeti, diğeri de vulkanize kauçuk kalıpların daha esnek, mukavemetli ve sıcaklığa dayanımlı olması sayesinde daha uzun ömürlü olmasıdır.
Yüksek sıcaklıkta vulkanize olan kauçuk kalıplar bu avantajları sayesinde özellikle kuyumculuk ve merkezkaç metal döküm uygulamalarında başarıyla kullanılmaktadır.

Sağda: Bu tür kauçuk kalıpların kullanıldığı merkezkaç dökümde zamak (Al ve Çinko alaşımı) gibi düşük ergime sıcaklıklı metallerden kemer tokası, anahtarlık, çanta aksesuarları, hediyelik eşya vs. gibi sektörlere yönelik karmaşık geometrili parçalar hızlı ve kolay bir şekilde üretilmektedir. Ayrıca bu teknik, seri imalatı pres metal döküm ile yapılacak parçaların prototiplerini üretmekte de kullanılır. Bu konuda daha fazla bilgiye malzeme ve ekipman üreticisi ABD tabanlı bir firma olan TEKCAST web sitesinden ulaşılabilir: www.tekcast.com

2- Prototip Malzemesi (epoksi, poliüretan): Sıvı halde bulunan iki kimyasal birbiriye karıştırılarak kısa sürede oluşan bir kimyasal reaksiyonla katı hale (seri imalatta kullanılan birçok termoplastiğin mekanik özelliklerine benzer bir yapıya) dönüşebilir. Bu maddelerle şeffaf ve elastik parça da üretilebilir.

Mücevher imalatında silikon kalıp kullanımı:

Kuyumculuk sektöründe ise çok daha karmaşık silikon kalıplar seri imalatta hassas metal (altın veya gümüş) döküm için mum model üretiminde yaygın ve etkili bir şekilde kullanılırlar. Solda, bir yüzük imalatında kullanılan çok parçalı karmaşık bir silikon kalıp görülmektedir. Yüksek esnekliği, dayanımı, uzun ömrü ve düşük maliyeti sayesinde yüksek sıcaklıkta vulkaniza olan kauçuk kalıplar da kuyumculuk sektöründe tercih edilmektedir. Bu durumda master yüzük modelinin basınç ve sıcaklığa dayanımlı olması gerekir. Aynı zamanda kauçuk şeffaf olmadığı için master modelin ayırma noktalarını keserek çıkartmak daha güçtür. (Uygulama Sahaları > Kuyumculuk > Meiko)