Пластик Текнолоджиз – производство прессформ и изделий из пластика

В литье пластмасс под давлением используют два основных метода – инжекционный и интрузионный. Все остальные по сути представляют собой их развития и вариации с целью получения лучшего качества деталей сложной конфигурации, многослойных и многоцветных изделий.

Виды литья под давлением

О данном методе переработки полимеров

Литье пластмасс под давлением (ЛпД) наряду с экструзией является наиболее распространенным и изученным методом переработки пластмассы в готовые продукты или полуфабрикаты. В отличие от экструзии, данный метод позволяет сразу получить деталь заданных размеров и практически любой геометрии (с некоторыми ограничениями – см. ниже). Литью находят применение главным образом при производстве изделий из термопластов, однако и для реактопластов этот способ переработки время от времени встречается. Если оборудование для переработки термопластов называется термопластавтомат (ТПА), то реактопласты перерабатывает на реактопластавтоматах, которые конструктивно отличаются от ТПА. В общем виде оборудование для этого способа производства часто называют просто «литьевая машина».

Давление литья, развиваемое термопластавтоматами, находится в диапазоне 80-140 МПа (800-1400 бар), однако ведущие компании и специалисты по изготовлению оснастки (форм) не рекомендуют нагружать прессформы давлением существенно выше 100 МПа.

Переработка пластика литьем под давлением осуществляется на термопластавтоматах поршневого или винтового (шнекового) типа, причем первый тип ТПА до недавнего времени считался устаревшим и вышедшим из употребления. Однако после 2010 года у производителей термопластавтоматов вернулся интерес к поршневому впрыску пластмассы, как наиболее точному процессу. Однако, как правило, современное оборудование является шнековым, а узел впрыска ТПА состоит из пары шнек-материальный цилиндр.

Видео 1. Работа современного термопластавтомата

Основные технологии литья

Существует три основных технологии литья пластмасс:

1. Экструзионная или литье под давлением. Одна из самых распространенных технологий. Из ее недостатков стоит отметить высокую стоимость литьевых машин, также для грамотной организации технологического процесса требуется наличие специального образования.
2. Выдувная. Используется для изготовления полых изделий. Например, полиэтиленовых бутылок и другой тары. Суть этой технологии состоит в том, что полимер сначала нагревается до определенной температуры, а затем выдувается на охлажденную пресс-форму.
3. Термоформовочная. Эта технология подразумевает использование сжатого воздуха или прессования. Чаще всего эти способом изготавливается одноразовая посуда и упаковка для продуктов.

Области применения литья под давлением

Литье пластмасс применяется более полувека и позволяет осуществлять массовое производство пластиковых деталей весом от сотых долей грамма до десятков килограммов. Самыми малыми продуктами могут быть, например, микроскопические линзы, компоненты небольших механизмов и т.п. Самыми крупными – различные емкости, в том числе баки и ящики объемом в несколько кубометров, пластиковые поддоны, элементы конструкций и т.п.

Изделия, получаемые описываемым способом переработки, помимо своих очевидных явных достоинств, имеют несколько ограничений. Помимо очевидного лимита по габаритным геометрическим размером, обусловленным ограниченными размерами пресс-формы, существует и несколько менее заметных. Например, толщина стенки любого продукта как правило не превышает нескольких миллиметров. Это важно для экономики процесса, т.к. увеличение толщины стенки приводит к резкому удлинению производственного цикла и соответствующему росту себестоимости и снижению производительности. Данное ограничение снимается при использовании специального метода – литья с газом (см. ниже). С другой стороны – давления литьевого оборудования может не хватить для выпуска слишком тонкостенных, либо очень протяженных деталей. Кроме того, изделие должно быть технологичным, то есть соответствовать описываемому методу. Конструкция его должна предполагать более или менее равнотолщинную структуру, равномерное заполнение расплавом полимера и несложное, в большинстве случаев автоматическое извлечение из полости прессформы.

Инжекционный метод

Название ведёт начало от латинского слова inject, что означает впрыснуть. При формовке пластическая масса впрыскивается в литейную форму и там застывает. Во время затвердевания для получения необходимой прочности литой продукции надо обязательно поддерживать определённое сжатие. Для обеспечения этого требования процесс должен проходить быстро, чтобы успели заполниться все уголки полости до начала застывания смеси. Это обязательное условие достижения качественного формования. Таким способом получают детали с различной толщиной стенок и мелким рельефом поверхности.

При изготовлении крупногабаритных отливок с тонкими стенками вязкость расплава может препятствовать его нормальному растеканию с требуемым для обеспечения качества давлением. В этом случае рекомендуется применять подачу смеси в полость одновременно с нескольких точек – через разные литники. Иногда для этого могут быть задействованы несколько инъекционных установок.

Это увеличивает стоимость оборудования и оправдано в крупносерийном и массовом производстве. Например, изготовление пластиковых панелей салона в автомобилестроении.

Составляющие впрыскиваются в пресс-форму из так называемого материального цилиндра (ЛМ), усилие создаётся поршнем. Объём изначально рассчитывается так, чтобы расплав без остатка заполнил полость и литниковую систему.

Принцип работы термопластавтомата

Литьевая машина осуществляют загрузку гранулированного (гораздо реже порошкобразного) полимера из загрузочного бункера сырья в зону загрузки материального цилиндра. Затем путем нагрева и пластикации (перемешивания) расплавленной массы шнеком осуществляется его переход в вязкотекучее (близкое к жидкому) состояние. После набора необходимой дозы полимера термопластавтомат при помощи создаваемого гидроцилиндром усилия производит инжекцию (впрыск) расплавленного пластика в прессформу. Затем в ее полости происходит выдержка отливки под давлением и стадия охлаждения (для реактопластов – отверждения).

В ходе последнего этапа производственного цикла машина размыкает форму и выталкивает готовый продукт, реже изделия вынимаются оператором (полуавтоматический режим). Современные производственные единицы включают кроме термопластавтомата так же различные средства автоматации, обычно называемые «роботами». Современные роботы участвуют в съеме отливки из области прессформы, также они могут закладывать в полость оснастки этикетки, закладные детали, а, кроме того, участвовать в «дальнейшей судьбе» отформованной детали, например в ее постобработке, укладке и упаковке.

Производители жидкого пластика

Производители двухкомпонентных пластиков, в основном, зарубежные:

• Cosmofen — немецкая .
• CRYSTAL CLEAR – Smooth-On, США.
• Жидкий пластик марки PolyCast выпускают в Италии.
• NATICAST-производитель Италия.
• EasyFlo –Polytek, США.
• Axson F160 –Axson, Франция.
• ПУ пластик JETICAST 70 – Китай.

Российские производители:

• Ярославский лакокрасочный .
• Новосибирский ООО «ТЕХНОЦЕНТР» — Софрадекор (Sofradecor).
• Силагерм 4010 — ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ «ТЕХНОЛОГИЯ-ПЛАСТ».
• Жидкий ПВХ ТН – «ТехноНиколь».

Использование однокомпонентной жидкой пластмассы позволяет надежно защитить конструкции от негативных влияний, а двухкомпонентной создавать своими руками уникальные изделия.

Особенности работы с литьевой оснасткой

При переработке термопластов температура прессформы не должна быть выше температуры стеклования полимера или температуры его кристаллизации, поэтому обязательно применяют охлаждение прессформы или ее термостатирование. При переработке реактопластов, напротив, форму нагревают при помощи различных способов до температуры, выше точки отверждения термореактивного пластика.

Рисунок 2. Форма установленная на ТПА

При изготовлении пресс-форм важно помнить о необходимости организации вентиляционных каналов (выпаров), через которые расплавленная масса своим давлением должна вытеснять воздух из полости техоснастки. Отсутствие выпаров приводит к многочисленным трудно устранимым дефектам готовых пластиковых изделий.

Прессформы для литья пластмасс могут быть горячеканальные и холодноканальные. Горячеканальные прессформы – более современны, характеризуются отсутствием или минимальным количеством отходов (литников), более быстрым временем производственного цикла, стабильным технологическим процессом и меньшим количеством брака. Горячеканальная система передает давление впрыска в область прессформы с минимальными потерями. При этом горячеканальные прессформы не рекомендуется применять для переработки некоторых нетермостойких пластиков, например жестких композиций ПВХ.

Рисунок 3. Прибор управления горячим каналом

Особенности применения различных полимеров

Для литья пластика под давлением используются разные компоненты, отличающиеся физическими параметрами.

Полиэтилен низкой плотности

ПЭНП характеризуется быстрым расплавлением. После охлаждения кристаллизируется и меняет твердость. Требуется соблюдать определенное давление и обеспечить максимально равномерный нагрев пресс-формы. Поэтому для охлаждения, вход воды обеспечивается возле литниковых сопел, а отвод в дальней точке. Заполнение охлаждающей жидкостью выполняется быстро с хорошей вентиляцией формы.

Полиэтилен высокой плотности

ПЭВП по сравнению с полиэтиленом НП отличается лучшей кристаллизацией и меньшей степенью текучести в расплавленном виде. Литье пластмассы этого типа широко практикуется для получения изделий с тонкими стенками, но при этом обеспечивается достаточная жесткость конструкции.

Полипропилен

ПП отличается кристалличностью, не превышающей 60%. Процесс выполняется при пониженном давлении и достаточно высокой температуре пластикации, которая в зависимости от марки материала может достигать 280 ºС. Давление расплава формируется на уровне 140,0 МПа. Вязкость полученной массы регулируется скоростью сдвига и незначительно зависит от температурного режима.

Полистирол

ПС представляет собой материал, который в результате применения технологии литья под давлением отличается легкой текучестью в расплавленном виде. Позволяет изготавливать изделия, которые характеризуются жесткостью конструкции и тонкими стенками. Полимер чувствительный к перегреву.

Полистирол ударопрочный

УПС – полимер, отличающийся несколько большей вязкостью, чем обычный полистирол и дает при охлаждении большую усадку. Применяется для тонкостенных деталей с повышенной устойчивостью против механического воздействия.

Акрилонитрил-бутадион-стирольный пластик

АБС-пластик характеризуется большой вязкостью в расплавленном состоянии, отличается трудной переработкой и требует повышенного давления. Применяется для изготовления деталей с тонкими стенками, но в отличие от, например, полистирола, АБС-пластик имеет высокую жесткость и устойчивость к ударам.

Полиметилметакрилат

ПММА позволяет получать изделия разной формы и конфигурации. Отличается низкой термической стабильностью и чувствительностью к перегреву с потерей физических параметров. Требует дополнительной сушки. В процессе обработки нужен точный температурный контроль. Особенность материала в образовании пузырей при инжектировании в холодную пресс-форму, поэтому в ней минимизируется количество плавных переходов.

Поливинилхлорид

Для литья под давлением широко применяется ПВХ, характеризующийся легкостью обработки. Материал чувствителен к соблюдению температурного режима и теряет свойства при перегреве. При нахождении в расплавленном состоянии отличается нестабильностью и автокаталитической деструкцией, проявляющейся в разном цветовом оттенке. Диапазон цвета может меняться от слоновой кости до вишневого оттенка. Для получения всех свойств полимера требуется осуществлять процесс пластикации за минимальное время.

Полиамид

ПА представляет собой кристаллический термопласт, отличающийся гигроскопичностью и хорошей текучестью массы. При нахождении в расплавленном состоянии объем увеличивается на 15%. По причине низкой термической стабильности процесс литья пластмасс этого типа выполняется за минимальное время. В расплаве возможно образование пузырей. Материал требует дополнительного времени для тщательной просушки. Процесс пластикации обеспечивается при давлении 100 МПа. При наполнении литьевых форм допускается ориентация частиц.

Поликарбонат

ПК является теплостойким полимером. Характеризуется высокой термостабильностью и повышенной вязкостью в расплавленном состоянии, зависящей от температурного режима. Пресс-форма нагревается до температуры 100 ºС. По причине повышенной гигроскопичности материала, для нормального литья под давлением требуется предварительный прогрев в цилиндре литьевой машины и тщательная сушка.

Полиэтилентерефталат, полибутилентерефталат и полиоксиметилен

ПЭТФ, ПБТФ и ПОМ классифицируются как полимеры, отличающиеся высокой термической стабильностью. Процесс литья пластмасс этого типа предусматривает дополнительную сушку, выполняемую до снижения влаги на уровень 0,01%. В расплавленном состоянии имеют вязкость средней степени, которая снижается при уменьшении температуры. Для получения тонкостенных изделий используется раздув с использованием воздуха.

Параметры впрыска полимерного материала при ЛпД

Давление, развиваемое при впрыске ТПА, зависит от нескольких параметров:

• вязкости расплавленного полимера,
• особенностей литниковой системы, в частности наличия холодного или горячего канала,
• конструкции прессформы,
• конструкции пластикового изделия и места впуска расплава.

Давление в прессформе при впрыске расплавленной полимерной массы растет по мере заполнения формообразующей полости и дальнейшей выдержки отливки. При этом, как правило, величина заданного давления выдержки достигает 30-50 процентов от заданной величины параметра. Эти параметры на современных термопластавтоматах задаются в системе управления и реализуется при помощи гидравлической (реже самой современной – электрической) системы литьевой машины.

Жидкий пластик как пользоваться

При использовании Космофена, состав наносится на очищенную и обезжиренную поверхность. Из тюбика нужно выдавить нужное количество клея на место соединения пластиковых деталей тонким ровным слоем. Разгладить клей можно смоченным в ацетоне пальцем, но предварительно необходимо надеть резиновые перчатки. Но не нужно стараться его втереть в стык. Состав наносится небольшими участками длиной по 30-40 см, чтобы исключить быстрое отвердевание части шва.

Материал на водной основе для обработки древесины наносится кистью, валиком, краскопультом, точно также применяется полиуретановая эмаль для окраски всех остальных поверхностей. В любом случае производитель указывает о способах нанесения на упаковке материала.

Какой жидкий пластик лучший сложно сказать, все зависит от области применения и выполняемой задачи.

Как удалить жидкий пластик

В случае нечаянного попадания клея на пластиковые детали стеклопакета, удалить его можно тонким лезвием, а место после этого зачистить специальным растворителем.

Капли водного состава жидкой пластмассы легко очищаются водой, пока они не высохли. Сухие частицы краски снимаются также кончиком ножа или подобными инструментами.

На металлической поверхности жидкий пластик, если речь идет о Космофене, удаляется при помощи растворителей, а его высохшая субстанция легко удаляется в виде пленки, потому как адгезия этого материала к металлу нулевая.

Особенности выбора термопластавтомата

Подробно в статье Выбор литьевой машины

При выборе ТПА для литья пластмасс под давлением прежде всего учитывают объем дозы, то есть количество расплава полимера, необходимого для выпуска каждого конкретного изделия. Также важно усилие смыкания ТПА, сила сжатия необходимая для фиксации пресс-формы во время стадии впрыска и выдержки. При неправильном выборе усилия смыкания форма будет приоткрываться. Третьим важнейшим параметром является геометрия области закрепления оснастки на ТПА, а именно размер плит машины и расстояние между колоннами, а также «высоту прессформы». Эти величины определяют максимальный и минимальный размер литьевой формы для установки на конкретный термопластавтомат.

Кроме указанных важнейших основных параметров по выбору ТПА используют несколько более специальных, которые подробно описаны в специальной отраслевой литературе. Например, величина максимальной скорости инжекции, грузоподъемность плит ТПА (прежде всего подвижной плиты), соотношение длины шнека к его диаметру L/D, наличие режима интрузии и т.п. Также важно оснащение термопластавтомата различными узлами и опциями. Для высокоскоростных машин применяются гидроаккумуляторы впрыска и других перемещений. Для подключения роботов и других вспомогательных устройств контроллер ТПА следует оснастить разъемами Euromap 12 или Euromap 67. Применяются датчики фактического давления расплава, датчики падения отформованной детали и прочие.

Инжекционно-прессовый

Ещё одна вариация, отличающаяся процедурой формования. Первоначально в составную пресс-форму инжектируется разогретый пластичный компонент. Затем части штампа сжимаются, сдавливая массу и распределяя её по всему пространству.

Вариант применяется для случаев, когда качественному заполнению крайних участков полости препятствует падение напора инжекции. Например, деталь имеет тонкие стенки большой ширины, вязкость расплава препятствует нормальному растеканию.

Для этого способа необходима разработка конструкции пресса, допускающей дополнительное сжатие введённого состава после смыкания частей штампа.

Работа на вертикальном термопластавтомате

Эта технология отличается от общеупотребляемой тем, что применяется ТПА вертикального типа, а форма открывается также в вертикальном направлении. Метод хорош для мелкосерийного производства, т.к. возможно применять более простые и недорогие в изготовлении прессформы. Также широко применяется вертикальное ЛпД при использовании закладных элементов (как правило металлических). Главным недостатком, присущим такому литью является сложная автоматизация процесса – изделия не могут выпадать из вертикальных прессформ и их приходится извлекать вручную либо роботом.

Каскадное литье (с запорными клапанами)

Этот вид переработки завоевывает все большую популярность ввиду того, что при относительно невысоких вложениях можно радикально улучшить качество выпускаемых изделий. Каскадный впрыск возможен только с применением горячеканальных прессформ особого типа и отличается от стандартного наличием горячеканальной системы с запорными клапанами. Управление клапанами может быть пневматическое, гидравлическое и новейшее – электрическое и осуществляется при помощи специальных приборов. Каскад позволяет управлять инжекцией полимера в форму по желанию оператора ТПА. Таким образом можно избежать спаев, следов течения полимерного материала, пригаров и многих других видов брака при ЛпД.

Применение жидкого полимера

Литьевую пластмассу часто используют в качестве напольного покрытия. На ее основе получило распространение производство наливных полов. Такой пластик обладает рядом отличительных качеств:

• универсальность применения для любого типа покрытия;
• легкость в чистке;
• прочность;
• высокая гидроизоляция;
• стойкость к воздействию агрессивных жидкостей и сред;
• стойкость к воздействию солнечного света;
• эстетичность;
• возможность применения в помещениях с любой температурой и влажностью.

Использование жидких полимеров в различные деятельности

Текучие поливинилхлоридные составы применяются для герметизации окон из полимеров. Поливинилхлорид при попадании в оконные щели способствует быстрой химической сварке с пластиковой конструкцией, результатом чего становится прозрачная однородная структура.

Инжекционное прессование

Этот технологический процесс отличается от стандартного тем, что впрыск полимерного материала делают в слегка раскрытую прессформу (в этом случае уместно использовать именно такое название оснастки) за небольшое время до ее окончательного смыкания. Окончательное уплотнение полимера и формование готового продукта осуществляются при полном смыкании прессформы. Способом инжекционного прессования изготавливают различные изделия как из термопластов, так и реактопластов. Метод применим в случае недостаточных характеристик ТПА для данной отливки, в частности усилия смыкания. Также качество при таком прессовании на термопластавтомате в меньшей степени зависят от ориентации макромолекул при впрыске (анизотропии), что может повысить качество продукта в части меньшей усадки (если необходимо), лучших механических свойств и меньшего коробления.

Интрузия

Интрузией называется процесс частичного заполнения формообразующей полости в режиме экструзии за счет вращательного движения шнека. Обычно он применяется для производства тяжелых, материалоемких изделий из пластиков. Таким образом можно применять термопластавтоматы с недостаточным для данного изделия объемом впрыска, т.к. форма заполняется не только за счет поступательного, но и за счет вращательного движения шнека в исходном положении. Для интрузии важно, чтобы полимерный материал был достаточно текучим, а литниковые каналы достаточно большого сечения. Также важно отметить, что режимом интрузии оснащаются не все ТПА, необходимо проверить его наличие в спецификации машины.

Бикомпонентная и мультикомпонентная инжекция

Сутью бикомпонентного и мультикомпонентного литья на ТПА является применение двух или нескольких видов полимера, либо одного и того же пластика, но разных цветов, для производства одного изделия на одном термопластавтомате. Как правило, в случае такого вида литья применяются термопластавтоматы с двумя и более узлами пластикации (пары шнек – материальный цилиндр). Сначала в форму впрыскивается первый компонент, затем в ней тем или иным способом открываются дополнительные полости и происходит доинжекция второго компонента и т.д. В редких случаях компоненты поступаются одновременно. При применении би- и мульти-компонентного (многоцветного) литья пластмасс под давлением технологическая оснастка становится значительно сложнее. Как правило применяются формы с двумя и более раздельными горячеканальными системами. Что касается возможностей переключения с одного компонента на другой, то применяют либо поворотные механизмы непосредственно в прессформе, либо так называемый «поворотный стол» в составе бикомпонентной литьевой машины.

Преимущества метода

Литье полиуретана под давлением имеет ряд преимуществ:

• в процессе такого изготовления получается небольшой процент брака;
• возможно серийное производство;
• дешевый материал;
• возможно использовать материал повторно, что снижает издержки;
• отсутствие необходимости в литейщике.

Однако у литья пластика под давлением есть и недостатки. Один из них — необходимость использования только проверенного и качественного оборудования, чтобы метод был экономически обоснован и рентабелен.

Этот недостаток легко обойти, если найти правильного поставщика. Если Вы ищете где купить оборудование для литья пластмасс под давлением, то обращайтесь к нам! — поставщик надежной оснастки для любого производства.

Литье с газом

Для литьевого производства очень толстостенных изделий из полимеров практически единственной подходящей технологией является инжекция с газом. Переработка пластиков этим способом производится на стандартных машинах, но с использованием адаптированных прессформ и специального модуля для генерации газового впрыска, подключенного к термопластавтомату. Суть процесса в общем случае сводится к доставке неполной дозы полимерного материала в формообразующую полость с последующим впуском сжатого под давлением 5-20 МПа газа в массу расплава через специальные инжекторы. Газ уплотняет пластик «изнутри» и прижимает его к стенкам формы. Таким образом получается полностью отформованная деталь с пустотами внутри. Впрыск с газом может применяться в частности для компенсации утяжин при большой разнотолщинности изделия. Кроме того, немаловажно, что ЛпД с газом производится при пониженном давлении расплава в форме, что позволяет использовать ТПА с меньшими усилиями смыкания, чем при стандартном процессе.

Литье пластмасс в силикон — доступное мелкосерийное производство в домашних условиях

Многие из тех, кто печатает на 3D-принтере сталкиваются или с необходимостью получить партию моделей в короткие сроки, или скопировать удачно получившуюся деталь, или получить изделия с прочностными характеристиками, превосходящими таковые у пластиков для домашней 3d-печати. 3D-принтер далеко не всегда способен выполнить такие задачи, но отлично подойдет для создания единственного образца, или мастер-модели. А дальше на помощь нам приходят материалы производства компании Smooth-On, наверное, самого популярного производителя материалов холодного отверждения.

В этом обзоре мы сравним самые основные и популярные силиконы, полиуретаны и добавки к ним, кратко посмотрим на основные способы создания форм и изделий, подумаем, где это может найти применение и, наконец, создадим свою силиконовую форму и модель. Перед написанием этого поста мы прошли трехдневный тренинг у официального дилера Smooth-On в России, чтобы разобраться во всех тонкостях литья в силикон.

Обзор процесса

Процесс создания изделий методом литья практически всегда одинаков: создаем модель, с её помощью создаем силиконовую форму, заливаем в нее материал, получаем изделие. Но в зависимости от модели, необходимых свойств, количества отливок, каждый этап может кардинально меняться. Существует несколько способов как создания формы, так и готового изделия.

Пару слов о подготовке моделей, напечатанных на 3D-принтере. Компания Smooth-On обратила своё внимание на эту технологию и выпустила специальный лак под названием XTC-3D. Он прекрасно сглаживает характерные для напечатанных моделей огрехи, видимые слои, которые обязательно перейдут на силиконовую форму, и придает поверхности гладкость и глянцевый вид. Подробный обзор XTC 3D Вы можете прочитать здесь.

Методы создания форм

• Сплошная заливка

Самый простой способ: модель помещается в опалубку (специальную герметичную емкость из обычного оргстекла, пластика или другого материала), фиксируется в ней и заливается силиконом. Хорошо подходит для простых двухмерных моделей, рельефов, сувенирной и брендинговой продукции.

• Разрезная форма

Аналогичен предыдущему, только модель размещается с учетом того, что форма будет разрезаться полностью или частично для облегчения съема. Модель может быть подвешена с помощью проволоки или размещена на тонкой опоре. Способ предназначен для более сложной геометрии, технических изделий, сложных фигур.

• Двухсоставная форма

Это один из самых сложных способов. Заключается в помещении модели на глиняную или пластилиновую основу, которая делит силиконовую форму пополам.

На основе размещаются специальные замки, которые будут обеспечивать точное совмещение двух форм и отсутствие смещений. Вокруг основы собирается опалубка, герметизируется горячим клеем или пластилином, и в неё заливается первая половина формы. Затем, после отверждения силикона, форма переворачивается, глина или пластилин счищаются, силикон покрывается разделительным составом, и заливается вторая половина формы.

• Метод «в намазку»

Этим методом создаются так называемые «чулочные» формы, когда силикон точно повторяет форму объекта и имеет толщину от 3 мм до нескольких сантиметров. Для создания формы «в намазку» необходим достаточно вязкий силикон, который бы не стекал с модели. Можно использовать как специально предназначенные для этого силиконы, называемые тиксотропными, так и обычные, но модифицированные с помощью загустителей.

Силикон наносится кисточкой или шпателем в несколько слоёв, в которых чередуется вязкость и скорость отвердевания, чтобы форма была максимально детализированной и прочной. После того, как все слои готовы, с помощью специального состава создается жесткая внешняя оболочка, которая будет держать форму.

Методы заливки пластиков

Самый простой метод заключается в обычной заливке пластика в форму, он подходит для домашнего использования и позволяет достичь приемлемого качества. Но, по необходимости, для более качественного результата возможно использование установок высокого давления, что позволит практически полностью убрать пузырьки воздуха.

Для этого форма вместе с залитым пластиком помещается в камеру, в которой создается повышенное до 4 атмосфер давление. Форма должна оставаться в камере все время отвердевания полиуретана. При таком давлении пузыри уменьшаются до почти невидимых глазу размеров, что значительно повышает качество изделия.

Еще один метод, так называемая заливка «в обкатку», используется для создания полых изделий. В форму заливается небольшое количество пластика, около 10% от общего объема, отверстие для заливки закрывается, и начинается вращение формы по всех плоскостях, вручную или на специальной ротационной машине. При этом пластик отвердевает на стенках формы, создавая полую модель, что позволяет существенно снизить вес изделия и экономить материал.

Обзор силиконов

• Серия Mold Star 15, 16, 30 Силиконы для создания форм на основе платины. Застывают при комнатной температуре, образуют прочную, гибкую и очень детализированную форму. Предназначены для литья силикона, полиуретана, смол, полиэстера, воска и других материалов. Химически чувствительны и не способны работать с латексом, серой и некоторыми другими соединениями. Самые базовые и основные силиконы, способные решать большинство задач. Цифра в названии отражает твердость по шкале Шор А. Обладает низкой вязкостью, что позволяет в большинстве случаев работать без оборудования для дегазации. Материал двухкомпонентный, части смешиваются в удобном соотношении 1:1 по объему. В основном предназначены для создания форм методом сплошной заливки.

• Серия Rebound 25, 40 Серия силиконов для создания форм методом «в намазку», который состоит в том, чтобы наносить силикон кистью или шпателем на поверхность модели. Обладает высокой вязкостью, возможностью модификации свойств с помощью загустителей и ускорителей для создания качественной многослойной формы. Двухкомпонентный, смешивается в соотношении 1:1 по объему.

• Серия Equinox 35, 38, 40 Силиконовые пасты с временем жизни 1, 4 и 30 минут. Предназначены для ручного смешивания, по консистенции напоминают густое тесто. Цифры соответствуют твердости по Шору А. Обладает крайне высокой прочностью на разрыв и долговечностью. В отвержденном состоянии является безопасным для заливки шоколада, карамели и других ингридиентов.

• Серия SortaClear 18, 37, 40 Серия полупрозрачных силиконов. Такая особенность, как оптическая прозрачность, используется для создания сложных разрезных форм — изделие прекрасно просматривается, что позволяет сделать точный разрез. Как и серия Equinox, является безопасным при контакте с пищевыми продуктами. Также к силиконам существует большое количество добавок, обладающих самыми разными эффектами. Accel-T и Plat-Cat являются ускорителями отверждения, Slo-jo — увеличивает время жизни силикона, Thi-Vex увеличивает вязкость силикона и позволяет намазывать его кистью или шпателем на модель, Silc-Pig — это концентрированные пигменты для окрашивания.

Обзор полиуретанов

• Серия Smooth-Cast Самая основная и популярная серия полиуретанов для создания конечных изделий. Линейка включает в себя более 10 наименований различных пластиков с самыми разными свойствами, позволяющими подобрать материал именно для Вашего проекта. Например, Smooth-Cast 300 обладает коротким временем жизни в 3 минуты и временем отверждения в 10 минут, что позволяет быстро воспроизводить большие партии деталей. Smooth-Cast 305 аналогичен предыдущему, но «живет» уже 7 минут, что позволяет провести дегазацию смешанных компонентов и получить еще более качественное изделие. ONYX обладает глубоким черным цветом, которого не достичь с помощью красителей, 65D ROTO предназначен для создания полых моделей с помощью метода «в обкатку», 325 незаменим для точного воспроизведения цвета, 385 отверждается практически без усадки и максимально точно копирует изделие.

• Серия TASK Серия полиуретанов специального назначения. Разработана для промышленного применения и обладает специфическими свойствами для конкретных задач. Для Вашего удобства мы сформировали специальные фильтры по сферам применения:

• Пищевые: Smooth-Sil 940, серия Sorta Clear, серия Equinox, TASK 11.

• Архитектурные, заливка бетона и других абразивных материалов: Серия VytaFlex, серия Brush-On, серия Ez-Spray, серия PMC.

• Медицинские: симуляция тканей и органов Серия Dragon Skin, добавки Slacker, Ecoflex 0030, Ecoflex Gel, Body Double.

• Прототипирование: Практически любые полиуретаны и силиконы, в зависимости от задач и требований. Серии Mold Max, Mold Star, Smooth-Cast, TASK.

• Спецэффекты и грим: Skin Tite, Body Double, Dragon Skin, Alja-Safe, Ecoflex, Soma Foama, Rubber Glass, Encapso K. Стоит отметить, что это деление все же условное, и дано, чтобы примерно представить возможности широкого ассортимента компании Smooth-On.

Обзор процесса

Мы будем использовать только те материалы и оборудование, которые можно применить в домашних условиях. Мы попробуем создать самую сложную в изготовлении двухсоставную форму.

Нам понадобятся: • Платиновый силикон Mold Star 30 • Заливочный полиуретан Smooth-Cast 300 • Лак для 3D-моделей XTC-3D • Упаковка виниловых перчаток • Несколько одноразовых пластиковых стаканчиков • Емкости для смешивания • Термоклеевой пистолет • Материал для опалубки (пластиковые панели) • Скульптурная глина • Несколько малярных кистей

В роли мастер-модели выступит модель довольно популярного среди печатников тестового болта. Мы распечатали его черным PLA пластиком на Picaso 3D Designer с толщиной слоя 100 микрон. Сделали мы это специально для того, чтобы продемонстрировать эффект XTC 3D, поскольку далеко не каждый 3D принтер может печатать с качеством 50 микрон.

Далее — обработка, чтобы отлитая модель не переняла слоистость напечатанного объекта. Обрабатываем болт лаком XTC-3D (подробнее об этом процесс можно прочитать тут), а затем шкурим, чтобы получить гладкую матовую поверхность.

Теперь модель готова к заливке силиконом. Помещаем её на глиняную основу, с помощью которой мы создадим силиконовую форму из двух частей.

Модель должна быть погружена в глину ровно наполовину, так что начинаем процесс выравнивания глины. Края должны быть максимально ровными и полностью прилегать к модели, от этого зависит качество разделения силиконовых половинок. Убираем лишнюю глину и заключаем модель в пластиковую опалубку.

Все стыки пластика обрабатываем термоклеевым пистолетом и закрываем опалубку, окончательно обрабатываем глиняную основу, делаем в ней выемки для замков.

Все готово к заливке силикона. Поскольку двухкомпонентные силиконы и полиуретаны склонны к разделению на фракции, перед каждым использованием их необходимо тщательно перемешивать в емкости. После перемешивания отмеряем равное количество двух компонентов по объему и приступаем к смешиванию.

Для данной марки силикона дегазация в вакуумной камере необязательна, что очень удобно: исключены появления пузырьков, которые могут испортить нашу форму. Медленно заливаем силикон в опалубку, в самую нижнюю её точку.

И оставляем застывать. Время застывания для этой марки силикона составляет 6 часов. По истечении этого времени освобождаем модель от опалубки.

Затем убираем глину, тщательно очищаем модель от её остатков, смазываем силикон разделительным составом. В случае его отсутствия, можно использовать и обычный вазелин, но качество будет немного хуже.

И дальше полностью повторяем процесс, заливая вторую половину силиконовой формы.

Спустя еще 6 часов силиконовая форма готова. С помощью лезвия аккуратно разъединяем половинки, вынимаем деталь и оцениваем, что у нас получилось.

Хорошо видны замки, закладывавшиеся в глиняной основе, хорошая детализация, несмотря на то, что разделительная линия проходила по довольно сложным местам, вроде вдавленных букв.

На самом деле, для данной модели это не самый оптимальный способ создания формы. Но нам было интересно протестировать именно этот метод, несмотря на сложности.

Итак, все готово к заливке полиуретана. Соединяем две половинки формы, используя элементы опалубки для жесткости, скрепляем с помощью резинок, скотча или другим способом, и приступаем к подготовке полиуретана.

Хорошо перемешиваем оба компонента, встряхивая их в течение 5-10 минут. После этого даем немного отстояться, чтобы вышли образовавшиеся пузыри. Все остальное точно так же, как и с силиконом: отмеряем равное количество по объему и смешиваем их. А дальше действовать нужно быстро: время жизни этого полиуретана составляет всего 3 минуты, а время начинает идти сразу, как вы смешали два компонента вместе. Так что мешаем быстро, но аккуратно, чтобы не создавать лишних пузырьков, и сразу заливаем в форму.

Примерно через 3 минуты, в зависимости от объема материала, произойдет быстрое схватывание пластика, а через 10 минут деталь готова к извлечению.

Модель готова. Переданы абсолютно все детали оригинала.

Заключение

Хочется отметить, что поистине огромные возможности использование материалов Smooth-On открывает в совокупности с 3D-печатью. Теперь Вы можете получать изделия из огромного количества материалов с самыми различными свойствами, а не ограничиваться лишь классическими PLA и ABS. К тому же, доступным станет мелкосерийное производство: распечатав всего один экземпляр и должным образом его обработав, Вы сможете в довольно короткие сроки создать необходимое Вам количество копий в домашних условиях. Для достижения приемлемого результата вовсе не обязательно использование дорогостоящего оборудования.

В случае если Вам необходимы услуги мелкосерийного производства Top 3D Shop к вашим услугам.