Изготовление матрицы из силикона: Изготовление матриц для литья силикона / Хабр

Изготовление матриц для литья силикона / Хабр

На гиктаймс уже писали о литье пластмасс в силиконовые формы, но в этот раз мы будем лить силикон в пластмассу.

Краткая предыстория. Стала перед нами задача: изготовить энное количество резиновых кнопок от ключей автомобиля по образцу. Пробовали мы их печатать на 3D принтере из резинового филамента, но качество не устроило. Тогда-то и пришла мысль реверсировать технологию литья в силикон. Что из этого вышло, читайте под катом.

Обзор технологий

Литьё пластмасс под давлением
Не совсем резина, но суть та же: специальная машина — термопластавтомат (ТПА) — доводит сырье (2) до температуры плавления и через выходную фильеру (3) впрыскивает расплав в пресс-форму (4,6). Как правило, в качестве исходного сырья используются термопласты.

Плюсы: технологичность, высокая скорость получения изделия, широчайший перечень материалов, высокое конечное качество, высочайшая степень детализации. Минусы: сюда же — технологичность, неоправданно высокая стоимость для домашнего применения, большое потребление электроэнергии, окупаемость исключительно на больших тиражах.

Литьё в силиконовые формы
Технология проста и изящна, кто желает ознакомится подробнее, может пройти по ссылкам в заголовке, ну а здесь приведу краткое описание. Мастер-модель помещают в ванночку и заливают жидкой силиконовой смесью, спустя некоторое время силикон затвердевает. Получившееся абы-что разрезают и достают из него мастер-модель. Благодаря своим физическим свойствам, силикон сразу же принимает изначальную форму с пустотелостью в виде мастер-модели, куда и следует заливать что угодно твердеющее. Затвердевшее что угодно, извлекают тем же путем, что и мастер-модель.

Плюсы: простота, дешевизна, повторяемость. Минусы: не все так просто, пузыри в изделии, местами довольно длительный процесс, ограниченный спектр материалов, грязища — потом ходишь и ко всему прилипаешь.

Итак, поехали! Потренировавшись немного на кошках, было принято решение изготовить матрицу не на основе силикона, а на основе тех же пластиков, что льют в эти самые силиконы. Принцип здесь тот же: два компонента реактопласта смешиваем между собой и заливаем в готовую матрицу до отверждения. Есть ряд причин, почему я решил не использовать силикон в качестве матрицы. Во-первых, даже при использовании большого количества разделяющей смазки не всегда удавалось нормально оторвать модель от матрицы, несколько штук пришлось выкинуть. Во-вторых, силиконовые матрицы довольно быстро приходят в негодность, особенно если их кипятить для ускорения процесса полимеризации. В-третьих, силикон все же деформируется, особенно если выжимать пузырьки воздуха вручную, а не компрессором. В-четвертых, у меня было много пластика и мало силикона, правда, после нескольких неудачных попыток успеть влить смесь в матрицу до ее полимеризации, ситуация изменилась на противоположную. Ну и в-пятых, просто хотелось «как на заводе». Классическая пресс-форма состоит из матрицы (как правило, нижняя часть) и пуансона (обычно верхняя, создающая давление, часть). Начать я решил с изготовления матрицы, в которую и будет «влита» мастер-модель.

Сразу прошу прощения за возможную скрытую рекламу на визитках, постарался все убрать пот каты, изначально не ставилась цель размещать пост здесь. Как видно, сама деталь небольшая, а значит в качестве опалубки можно использовать ламинированные визитки. Ламинация, помимо эстетически гладкой поверхности, позволяет обойтись без использования разделяющего состава. Отталкиваясь от предыдущего опыта, я решил что модель будет не просто лежать задней частью на визитке, а на небольшом пластилиновом возвышении. В результате изделие будет как бы утоплено в ванночке, что даст дополнительную возможность избежать пузырей.

Приклеил суперклеем к пластилину, иначе не клеится.

Больше фото

Ванночка наизнанку

Заклеиваем отверстия

Результат

Для прижима пуансона, я решил в матрицу «влить» четыре шпильки по краям. Суть такова: задняя часть кнопок, та, что приклеена к пластилиновой ванночке, есть ответная часть для пуансона, к которой он будет прижиматься.

Соответственно в эту же часть мы будем «вливать» резьбу.

На фото часть резьбы закрыто трубкой, это ответная часть пуансона.

Поскольку очень сложно на глаз выставить параллельность шпилек, на другой визитке я продырявил в тех же местах отверстия и собрал что-то вроде вот такого каркаса:

Как видим, концы с резьбой обращены внутрь матрицы.

Результат с опалубкой будет выглядеть уже так:

Больше фото под катом

В качестве непосредственно материала для заливки я использовал то, что рекомендовал продавец со словами: «Держит 120 по цельсию и твердеет за три минуты». Собственно, сие представляет картонную коробочку с двумя баночками желтого и синего цветов по пол-литра каждая. Жижа в баночках прозрачная, одна жиже другой. Ну то есть содержимое синей банки более густое, а содержимое желтой банки имеет желтоватый оттенок. После полимеризации состав теряет прозрачность и становиться, даже и не знаю как выразиться иначе, но нежно белым.

Хим состав толком не известен, на желтой написано: 4,4′-Methylenebis(phenyl isocyanate) и предупреждение о срочной и неумолимой гибели в самых страшных муках, если вдруг что. Зато синяя баночка нам сообщает, что «No hazardous ingridients», но WARNING таки имеется и на ней. Так или иначе, но детей Советского Союза не запугать такими пустяками, а значит работать будем с тем, что имеем.
Собственно, фото банок:

Мешать все это дело необходимо в пропорции один к одному, что чертовски удобно, в отличии от силикона, в который надо влить 3-4% катализатора. Поди отмерь, когда конечное изделие весит полграмма!

Познавательная страничка

Если смешивать в любых пропорциях разные варианты содержимого из всех четырех баночек (желтой, синей, силикон и катализатор силикона), то не произойдет ровным счетом ничего. Ибо фазы жидкостей не совпадают и они не смешиваются. Зато, если смешать все вместе, да еще и в нужных пропорциях, мы получим невнятную массу, похожую на очень хрупкий пенополиуретан.

Итак, поехали!
Готовим пропорции:

Смешиваем:

При помощи банки и компрессора от холодильника обезгаживаем (избавляемся от газов то бишь):

И…

… не успеваем ничего сделать. Смесь затвердела.

Зато теперь у меня есть красивое абы-что и минус одна пятая пластика:

Это, кстати, весьма важный момент: необходимо точно знать и быть уверенным в том, что именно ты собрался делать. Если весь процесс выполняется вручную, включая смешивание, дегазацию, переливание туда-сюда, надо понимать, что время жизни смеси должно быть достаточным для выполнения всех этих процедур. Ну и масса мелких моментов, которые сложно предусмотреть, не имея печального опыта или совета бывалых. Например, камера дегазации. Я ее собрал на коленке из компрессора от холодильника и стеклянной банки с крышкой. Вроде ничего сложного, но сразу же вылезла масса багов. Первое — из банки невозможно достать руку, если в это время держать стаканчик.

Вот как-то так я выглядел, когда в первый раз попытался это сделать:

Второе — шланг от компрессора входит ровно в центр крышки от банки, соответственно, при нормализации давления воздух с силой бьет ровно в центр смеси. Как результат, минус вторая пятая часть пластика и белые, непрозрачные стенки банки. Третье — шланг короткий и твердый, так и норовит опрокинуть мелкую и легкую баночку с содержимым. Минус третья пятая пластика. Разумеется, после этого я все свои действия стал продумывать наперед, с различными вариантами развития событий. В результате кое-чего смог таки добиться:

Должен сказать, что в этом случае я решил обойтись без использования компрессора. Далее необходимо «раздеть» матрицу:

Очистить от пластилина и полюбоваться результатом:

Поставить на место мастер-модель

И собрать новую опалубку:

Больше фото под катом

Сюда мы будем заливать смесь, которая сформирует пуансон, это ответная часть матрицы. Разумеется, чтобы шпильки не залило пластиком, на них насажены трубки. При желании, их потом можно вытянуть из пуансона. Нутро необходимо смазать разделительным составом, я для этого использую восковой раствор в форме спрея.

Результат после снятия опалубки:

Больше фото

Небольшая обработка и вот результат:

Больше фото

Пару слов о пластике. В процессе полимеризации пластик может довольно сильно греться, причем нагрев ускоряет реакцию. Соответственно, чем больший объем смешиваем, тем больше тепла выделяется и тем быстрее твердеет смесь. Это надо учитывать. Промежуточная стадия — гель — длится буквально минуту, на этом этапе еще есть возможность исправить небольшие огрехи. После полной полимеризации получается изделие, напоминающее по фактуре слоновую кость. Он легче ABS и менее прочен, вроде температуру держит лучше. Легко обрабатывается механически, клеится, красится (лучше использовать краситель в процессе смешивания компонентов), тонет в воде, горит. При сильном нагреве сначала переходит в менее твердую фазу, затем становится очень пластичным. Но не текучим! То есть его нельзя мять, иначе он просто треснет. При деструктивном перегреве пластик начинает крошиться, внезапно превращается в текучую массу, становится прозрачным и меняет свой цвет на цвет жженого сахара. Вонища и все такое конечно присутствует. Можно ли его использовать в качестве замены термопластов? Смотря для чего, но в общих случаях да, а учитывая тот факт, что это не самый прочный вариант из существующих на рынке — однозначно можно.Ну и теперь то, ради чего все это дело затевалось — изготовление силиконовых копий. Поскольку, силикон был у меня только белый,…

Собственной персоной:

… а кнопки нужны черные, пришлось импровизировать с тонером от лазерного принтера:

Я уже упоминал о сложностях с подбором соотношения силикон/катализатор, здесь выручил инсулиновый шприц. Все это дело я размешал и получившуюся каку намазал сперва на пуансон, а затем остатки влил в матрицу, где и пригодилась «впуклость», которую я сделал из пластилина.

UPD hungry_ewok в комментариях обратил внимание на использование неподходящих пластиковых стаканчиков для замеса смеси — материал стаканчика ускоряет реакцию. То-то я думаю в стекле дольше сохранялась смесь.

Спустя 10 минут:

Результат после обрезки:

Выводы
Технология рабочая, сложного ничего нет, материалы доступные. Для дома или мелких серий отличный вариант. Для больших изделий подходит так же, как и термопласты. Очень серьезный минус — это грязюка. Может это я такой свин, но тот факт, что я обгадил донельзя свое рабочее место, очень расстраивает.

Матрицы из силикона — Изготовление изделий из пластика и силикона

Матрицы из силикона могут помочь в разных индустриях и направлениях производства. Силикон не вступает в реакцию с большинством видов материалов и соединений. В линейке наших силиконов присутствуют пищевые силиконы, которые можно отнести и к гипоалергенным.

Мы изготавливаем формы и матрицы из силикона методом холодного литья без давления, что это значит? Это значит, что всевозможные тонкостенные элементы из силикона мы выполнить не можем, все наши изделия – это квадратные (круглые, овальные итд) бруски (плиты) с  технологическими выемками для нужд заказчика. Тонкостенные и сложно рельефные формы и изделия мы практически не изготавливаем, тем более в штучном варианте!  

Матрицы из силикона могут найти применение в таких отраслях как:

Медицина – придание формы препаратам на основе всевозможных втяжек и масел, например свечи.

Электроника – шаблоны для капсуляции печатных плат и компонентов, в нужных плоскостях и поверхностях.

Кулинария – изготовление пирожных, мафенов, леденцов, льда, особой формы, например в форме логотипа.

Силиконовые матрицы могут быть как художественными, так и техническими, со степенью точности 0,1мм. Такой точности мы можем добиться благодаря использованию металлических мастер моделей.

Из чего формируется цена на изделие

1. Отрисовка 3D модели нужного изделия. Будущее изделие и мастер модель отрисовываются в SolidWorksили 3D MAX.

2.  Изготовление мастер модели на ЧПУ-фрезере (токаре) или печатается на 3Dпринтере. В зависимости от назначения, сложности и требований заказчика.

3.  Изготовление формы по мастер модели. Облитие модели в опалубке с применением дегазации и давления.

Любой из этих этапов вы можете воспроизвести сам, сэкономив нам — время, вам — деньги. Звоните, мы ответим на ваши вопросы.

Как мы работаем

Получаем заказ

Создаем 3d модель, с расчетом в CAD системе

Проводим 3d печать и/или ЧПУ фрезеровку

Используем последние разработки (материалы), компании Smooth-on.com и отечественной Пента91

Отдаем результат

Рассчитать стоимость изделия

Выполните расчет онлайн, чтобы узнать стоимость заливки в силиконовые формы изделий из пластика и резины

Рассчитать стоимость

Статьи

Силиконовые формы для заморозки

Для заморозки пищевых продуктов и не только прекрасно подходят силиконовые формы, температурный режим их использования при минусовых температурах достигает -50 градусов Цельсия, поэтому даже для шоковой заморозки при -30 градусах, силиконовые формы прекрасно подойдут. К силиконовой форме, не примерзают ни какие продукты питания, поэтому извлечение замороженного продукта будет значительно легче …

Читать далее

Силиконовые формы для заморозки

Для заморозки пищевых продуктов и не только прекрасно подходят силиконовые формы, температурный режим их использования при минусовых температурах достигает -50 градусов Цельсия, поэтому даже для шоковой заморозки при -30 градусах, силиконовые формы прекрасно подойдут. К силиконовой форме, не примерзают ни какие продукты питания, поэтому извлечение замороженного продукта будет значительно легче …

Читать далее

Силиконовые формы для заморозки

Для заморозки пищевых продуктов и не только прекрасно подходят силиконовые формы, температурный режим их использования при минусовых температурах достигает -50 градусов Цельсия, поэтому даже для шоковой заморозки при -30 градусах, силиконовые формы прекрасно подойдут. К силиконовой форме, не примерзают ни какие продукты питания, поэтому извлечение замороженного продукта будет значительно легче . ..

Читать далее

Все статьи

Силиконовые формы для заморозки

Для заморозки пищевых продуктов и не только прекрасно подходят силиконовые формы, температурный режим их использования при минусовых температурах достигает -50 градусов Цельсия, поэтому даже для шоковой заморозки при -30 градусах, силиконовые формы прекрасно подойдут. К силиконовой форме, не примерзают ни какие продукты питания, поэтому извлечение замороженного продукта будет значительно легче …

Читать далее

Все статьи

Как создать матричную форму или форму для заливки полости с помощью Mold Max™ 30

Как создать матричную форму или форму для заливки полости с помощью Mold Max™ 30

Изготовление матричной формы, иногда называемой формой для заливки полости, из силиконовой резины Mold Max 30 RTV от Smooth-On.

Наша модель представляет собой трехмерную фигуру ручной работы из твердого дерева. Просверлите отверстие для выпуска воздуха до середины плинтуса. Закрепите модель на плинтусе с помощью винтов. Нанесите пластиковую пленку на оригинальную модель, чтобы защитить поверхность. Накройте модель глиняным покрывалом толщиной 1/2 дюйма (1,3 см). Создайте 2-дюймовый (5,1 см) фланец для совмещения. Постройте 3-дюймовую (7,6 см) глиняную разделительную стену и установите глиняные опоры. Просверлите углубления в плинтусе, чтобы зарегистрировать раковину. Постройте носик для заливки глины и 1/2-дюймовую глиняную плотину. Нанесите Sonite Wax на плинтус, а затем нанесите Ease Release 200 на всю поверхность.

Отмерьте и смешайте duoMatrix NEO в соотношении 2A:1B. Соедините части и тщательно перемешайте. Для первого слоя нанесите детальный слой на первую половину. Отмерьте и смешайте duoMatrix NEO с измельченным волокном. Примените это как второй слой. Нанесите третий слой duoMatrix NEO без рубленого волокна. Деревянная опора крепится с помощью duoMatrix NEO. Пусть вылечить в течение одного часа.

Когда NEO затвердеет, снимите перегородку. Просверлите углубления в корпусе для регистрации. Постройте глиняную плотину и залейте носик. Нанесите Sonite Wax на плинтус и открытую оболочку, а затем нанесите Ease Release 200 на всю поверхность. Измерьте и смешайте NEO для второй половины опорной оболочки, следуя той же процедуре, что и для создания первой половины. Опять же, с помощью NEO прикрепляют деревянную опору, и оболочке дают высохнуть в течение одного часа при комнатной температуре. Для создания гладкой кромки фланца используется рашпиль, а затем в опорной оболочке просверливаются три отверстия. Болты помогут закрепить опорную оболочку во время заливки.

Отформуйте половинки опорной оболочки, снимите пластиковую пленку с модели, а затем удалите пластилин с опорной оболочки. Сделайте вентиляционные отверстия в опорной оболочке, чтобы воздух мог выходить. Сверло диаметром 1/4 дюйма (6 мм) используется для просверливания отверстий в опорной оболочке для шести вентиляционных отверстий. Нанесите разделительный агент как на модель, так и на опорную оболочку. Зарегистрируйте опорную оболочку поверх модели и закрепите ее. Используйте болты, чтобы скрепить половинки корпуса опоры. Винты для гипсокартона используются для крепления опорной оболочки к плинтусу. Проклейте все швы горячим клеевым пистолетом. Поместите питьевые соломинки в предварительно просверленные отверстия для выпуска воздуха, используя глину, чтобы закрепить и запечатать соломинку. Только 1/4 дюйма соломы войдет в опорную оболочку. ВАЖНО: Не позволяйте трубочкам для питья касаться модели. Обрежьте две верхние соломинки, чтобы облегчить доступ к носику.

Отмерьте и смешайте силиконовый каучук Mold Max 30. Затем пропылесосьте Mold Max 30. После вакуумирования залейте Mold Max 30 в носик для заливки. Закройте верхнюю часть соломинок глиной, чтобы остановить вытекание резины и сэкономить материал. Продолжайте заливать резину, пока полость не будет заполнена. Дайте каучуку Mold Max 30 высохнуть в течение 16 часов при комнатной температуре. После отверждения снимите опорную оболочку и резиновую форму с модели. Идеальная детализация взята из оригинальной модели.

Как отлить в форму:

Форма сначала загрунтована грунтовкой для кузова автомобиля. Жидкий пластик Smooth-Cast 300 измеряется, перемешивается и заливается в форму. Через три минуты жидкий пластик превращается в твердое тело. Дайте Smooth-Cast 300 высохнуть в течение 10 минут при комнатной температуре. Снимите опорную оболочку и извлеките отливку. Идеальная репродукция! Отливка готова к покраске.

См. другие руководства по продвинутым методам ›

Как сделать кисть на форме с помощью Mold Max™ STROKE

Как сделать кисть на форме с помощью Mold Max™ STROKE

Материалы, используемые в этом учебном пособии

• Ход Mold Max™
• Ease Release™ 200
• Емкость для смешивания
• Палочки для смешивания
• Точные граммовые весы
• Шелковая свинья

• Кисть для рисования
• Сил-Покси™
• Ти-векс™
• Пласти-Паста™
• duoMatrix™ Neo

Шаг 1: Сбор материалов

Эта оригинальная рельефная скульптура имеет мелкие детали и несколько подрезов, поэтому мы должны быть уверены, что выбрали правильные материалы. Mold Max® Stroke® представляет собой наносимый кистью силикон с оловянным катализатором, который идеально подходит для нанесения на вертикальные или даже перевернутые поверхности. Безопасность превыше всего!: Надевайте защитные очки и перчатки при работе с материалами для изготовления форм.

Шаг 2: Подготовка, дозирование и нанесение Mold Max™ STROKE

Шаг 3: Установка ключей в форму

Шаг 4: Добавление утолщенного слоя Mold Max™ STROKE

Теперь смешайте еще одну партию Mold Max™ STROKE с добавлением пигмента Silc-Pig™ . Добавьте силиконовый загуститель Thi-Vex™ , чтобы загустить смесь. Используйте утолщенную резину, чтобы быстро заполнить подрезы и сгладить острые края оригинала. Дайте утолщенному слою частично высохнуть в течение 45 минут перед нанесением следующего слоя.

Шаг 5: Нанесите силикон для увеличения толщины формы

Смешайте и нанесите еще один слой с добавлением пигмента, но на этот раз не добавляйте загуститель. Убедитесь, что полностью покрыли модель и построили фланец. Дайте этому слою частично высохнуть в течение 45 минут.

Шаг 6: Нанесение заключительного слоя Mold Max™ STROKE

Смешайте и нанесите четвертый слой Mold Max™ STROKE без добавления пигмента, покрывая всю модель и фланец. Резиновая форма должна быть толщиной примерно 3/8 дюйма (1 см). Дайте всей форме Mold Max™ STROKE полностью затвердеть (16 часов). С помощью острого бритвенного ножа срежьте излишки силикона с внешнего края формы, создав прямые края и выровняв все углы.

Шаг 7: Подготовка и нанесение 1-го слоя Plasti-Paste™

Шаг 8: Нанесение 2-го слоя Plasti-Paste™

Шаг 9: Извлечение из формы

Plasti-Paste™ прочный, долговечный и легкий. Края опорной оболочки могут быть острыми, поэтому вам следует отшлифовать Plasti-Paste™ , чтобы сделать работу с ней более безопасной и легкой. Отделите форму Mold Max™ STROKE от исходной детали и поместите резиновую форму в опорную оболочку. Добавленные ранее ключи пресс-формы упрощают выравнивание пресс-формы с оболочкой. Усевшись, проверьте уровень по разным осям.

Этап 10: Дозирование и заливка duoMatrix™ NEO

Отливка облегченной модели: duoMatrix™ NEO представляет собой полимерно-модифицированную гипсовую систему, идеально подходящую для отливки прочных, но легких архитектурных элементов. Смешивается 100 частей А (порошок) с 50 частями В (жидкость). Используя дрель-миксер, смешайте порошок с жидкостью и тщательно перемешайте, время от времени делая паузы, чтобы очистить стенки и дно контейнера. После тщательного перемешивания выливаем смесь в форму. Эта первая партия будет использоваться для создания «гелькоута» на поверхности формы. Нанесите гелькоут на поверхность формы, чтобы создать тонкий слой ДуоМатрикс™ НЕО.

Шаг 11: Нанесение 2-го слоя duoMatrix™ NEO

Рубленое стекло Smooth-On Matrix™ — идеальное рубленое стекловолокно для укладки с использованием продуктов Matrix.