Отливка из силикона – Литьё силикона. Как я это делаю.

Литьё силикона. Как я это делаю.

Получилось так что интерес к 3Д печати у меня начался с вопроса жены 'А ты такое можешь сделать?' И ссылки на один из сайтов, где продают вырубки для пряников.

В последствии оказалось что не только печатные формы используются, но и силиконовые.

Поскольку я и раньше занимался отливкой силикона, то ничего особо нового для меня в этом не было.

Моделирую форму для отливки, 2-15 часов печати и можно лить.

Для начала надо собрать все что потребуется. У меня это такой набор: весы, емкость для размешивания, миксер, ящики для вакуумирования, вакуумный насос и собственно формы.

Отмеряю на весах части компаунда, тщательно перемешиваю миксером. Потом в ящик для первого вакуумирования ставлю перемешанный компаунд.
Хорошо видно как он 'кипит'. Когда перестанет 'кипеть' я заливаю его в формы. И опять вакуумирую. Так получается хорошо заполнить всякие уголки и убрать газы из отливки. Что бы быстрее проходил процесс полимеризации, ставлю на стол в принтер. И включаю подогрев до 50-60 градусов. Через полчаса уже вытаскиваю готовые формы. Всем бобра!

Хороших выходных!

3dtoday.ru

Прецизионное литьё мягким силиконом в домашних условиях, с помощью 3D-печати / Habr

Одни люди страдают от фетишизма, но другие им наслаждаются, как православные фермеры на пасху — похмельем. А почему нет? «С утра выпил — день свободен», — гласит известная поговорка. Вот и автор относится ко второму типу, наслаждаясь инженерным фетишизмом по полной программе. Но во всём нужны мера и здравый смысл.

Данная статья про то, каких успехов можно добиться при использовании «непечатных» материалов, на старенькой «Пруше», без всяких выкрутасов и специальных экструдеров. В качестве use case автор задвинулся на многодисковой системе и решил максимально увеличить плотность установки «шпинделей» с одновременным уменьшением вибраций. В борьбе за миллиметры понадобилась пара дюжин абсолютно одинаковых мелких деталей с допусками 100мкм из очень мягкого и «тянучего» материала. Впрочем, если уважаемый читатель уже забыл про HDD, как про страшный сон, вообще абстрагируйтесь от use case и обратите внимание на нюансы литья, там тоже бывает нескучно.

По мнению автора, потребительские виброгасящие решения имеют скорее психологический эффект, чем метрологический. Почему? Наверное, из-за тугой резины, передающей большую часть энергии пульсаций на корпус. Поэтому для автора было очень важно измерить результаты описанного здесь технологического процесса хоть и любительскими, но объективными средствами. Чудес не произошло, но где-то треть отыграть удалось.

Что касается силикона, его часто ассоциируют с материалом самих форм для отливки, а не отливаемым изделием. Литьё в формы вообще — дело довольно нудное занимательное, но автор в любом случае разбавляет историю инженерным трэшем для развлечения публики.

DISCLAIMER

Этой истории уже год, я мог отстать от реалий. Если кто-то из уважаемых читателей освоил прецизионную 3D-печать очень мягким материалом, милости прошу, делитесь. Наиболее интересные идеи могут воплотиться в виде врезок в статье, и, если вы читаете эту статью за пределами Geektimes, проверьте через пару недель аутентичную ссылку, где будут доступны все обновления и комментарии резидентов клуба. Если же ссылка не открывается, вероятно, не стоит и читать дальше;)
Постановка задачи

Чтобы достичь максимальной плотности размещения «шпинделей», конструкция салазки должна гарантированно удержать вибрирующий корпус диска на чём-то совсем мягком, но строго в миллиметре от твёрдого препятствия. При этом общие зазоры между дисками и стенками корзины всего порядка 4мм, и никто не отменял сами салазки, которые должны
ездить
строго по направляющим, а не стекать по ним в виде желе.
Традиционные подходы

Несмотря на хрестоматийность человеческого тела, появившиеся в разное время тут и там статьи о мягких материалах как-то черезчур акцентируются на отдельных его частях. Если взять разрекламированный в 2014г. экструдер Discov3ry, то, во-первых, у меня нет данных по мягкости силикона (помогайте). А во-вторых, результат «печати» вызывает лично у меня ассоциации с тюбиком зубной пасты, который художественно выдавили на кусок мыла. Да, такой точности должно хватить на воспроизведение мужского достоинства в масштабе 1:1, но у меня другая задача.
Проблематика: вибрации жёстких дисков

Раз заговорили о мужских достоинствах, перейдём к вибрациям:) Хорошо, когда единственное тело вращается со скоростью 5..7 тысяч оборотов в минуту, тогда вибрация ровная, незаметная. Но если дисков несколько, их высокие обороты слегка «гуляют» друг относительно друга, и появляется низкочастотная модуляция с периодом в одну-две секунды. Добавляем к этому оркестру вентилятор на корзине и получаем противный плавающий гул, на котором сразу же зацикливается наш слуховой аппарат. Чем быстрее вентилятор, тем агрессивнее нота.
Корзина 3x3.5'' из двух 5.25''

На фото каркас 3-дисковой корзины Evercool HD-AR. Предусмотрен вентилятор 80мм. Четыре демпфера на этой корзине работают уже после интерференции (сложения) вибраций от дисков, поэтому на НЧ-модуляцию не влияют. Если честно, не представляю, на что вообще можно повлиять такой тугой резиной.
Корзина 5x3.5'' из трёх 5.25''
Слева: 5-дисковая корзина noname, на фото лежит на боку. Даёт максимальную из возможных плотность размещения накопителей 3.5", используя стандартные отсеки 5.25" в обычных корпусах «башенного» типа, с зазорами порядка 4мм с каждой стороны. Производитель не выпендривается, предлагая жёсткие пластиковые салазки, чуть-чуть подпружиненные с боков. Предусмотрен вентилятор 120мм.
Справа: «пустые» салазки, напечатанные из ABS. Ничего особенного, кроме гексагональных отверстий для вставки демпферов различной формы.
Если добавить десяток-другой дисков, к росту акустических шумов «вентиляторной» группы добавляется ещё и ощутимая паразитная вибрация, влияющая как на здоровье самих дисков, так и на комфорт окружающих людей. Производители дисков «для NAS» уже обратили внимание на эту проблему, борясь как с источниками, так и с последствиями вибраций. По крайней мере, на бумаге, ибо в первую очередь производителей волнует объём, а разбрасываться драгоценными миллиметрами радиуса всё-таки дороже, чем вкладываться в маркетинг. Но даже в брошюре речь идёт о 5-дисковых системах.

Корпус компьютера работает как сложный резонатор, подавляя одни частоты и усиливая другие. Поэтому результирующий спектр шумов системы довольно непредсказуем по своему профилю, но одинаково неприятен, и чем больше дисков, тем хуже для всех.

Вот я и решил, что проблему надо купировать в зародыше, создав виброгасящие салазки, но не кондовые из твёрдой резины, а сочетающими жёсткий пластик с очень мягкими, «тянучими» силиконовыми вставками с жёсткостью 25А по Шору. Кстати, самый мягкий термопластичный эластомер для 3D-печати имеет жёсткость по Шору порядка 85А, это так же далеко от силикона, как борцовский мат от пуховой подушки.

UPD: осторожно, отдача
Однако не стоит слишком увлекаться мягким «подвесом». Пользователь MrRIP обратил внимание на тот факт, что прецизионная (в полном смысле этого слова) механика шпиндельного диска не сильно жалует висящий режим из-за отдачи, которая возникает при позиционировании блока головок: попробуйте сами перепрыгнуть из одной лодки в другую. Но, забегая вперёд, скажу: в худшем случае силиконовые вставки добавляют порядка 2% к времени позиционирования головок от края до края, при соседнем перемещении эффект измерить практически не удаётся. Т.е. отдача имеется, но в случае с силиконовыми демпферами она не идёт ни в какое сравнение с подвесом на верёвках, подтяжках или резинках от трусов.
Ещё раз о силиконе

Силикон — удивительный материал в плане физико-химических свойств. Например, его двухкомпонентная версия с катализатором на олове или платине до вулканизации полимеризации (застывания) и по вязкости, и по липкости напоминает свежий мёд. Зато после застывания силикон очень инертен и не имеет адгезии почти ни с чем. Изделия из «платинового» силикона можно совершенно спокойно использовать на кухне, да и в медицине наверняка тоже. Эта беспредельная химическая инертность силикона порой раздражает: чтобы приклеить силиконовую деталь, её сперва надо покрыть специальной грунтовкой, обычный клей силиконы не берёт.

Используемый двухкомпонентный силикон дозируется в соотношении 10:1 с катализатором по массе. Плотности обеих жидкостей близки к единице, поэтому дозировать в нужном соотношении можно и по объёму. Тянуть «мёд» обычным шприцем неудобно, а вот безносым дозатором от жаропонижающего препарата Нувонахрен — в самый раз. Застывание занимает несколько часов, так что смешивать силикон с катализатором можно, не спеша, в небольшой чашке, лучше с круглым дном, но можно и так.

Если инструкция разрешает контакт с кожей, удобнее всего смешивать не палочкой, а собственным мизинцем: мягкие ткани хорошо собирают материал из всех закоулков посуды, для здоровой кожи силикон совершенно безвреден UPD: но работайте в перчатках, от греха подальше. До застывания материал растворяется уайт-спиритом, после — легко удаляется механически, но только с гладких поверхностей (не вытирайте об себя, запаситесь салфетками заранее). Чтобы оценить свойства материала, попробуйте отделить оставшийся на чашке тончайший слой после застывания, он тянется, но почти не рвётся.

Застывание силикона с платиновым катализатором могут ингибировать (нарушать, тормозить) разные материалы, включая сернистые, латексные, некоторые каучуки и даже дерево. Но главное то, что пластики ABS и PLA к ингибирующим застывание материалам не относятся, а значит, можно напечатать литейную форму и получить изделие из очень мягкого и инертного материала с недостижимым ранее допуском. Вот так просто: берём и отливаем дома всё, что угодно. Или не всё?

Форма для отливки мелких деталей

Обычно берут, грубо говоря, ведро силикона и смешивают его миксером с бутылкой катализатора, затем разливают по формам и запускают дегазацию, т.е. удаляют пузыри воздуха. Но чтобы лучше понять процесс заливки силикона в «групповую» литейную форму для мелких деталей, читателю предлагается представить себе загрузку пчелиного мёда обратно в соты. Да, меня так и тянет на гексагональные формы…

Обычная форма может состоять из двух половин, напечатанных ABS и сжимаемых пятью винтами с пресс-шайбами и барашковыми гайками. Если внешняя симметрия формы отличается от внутренней, рекомендуется сделать «ключ» в виде «спиленного» угла, как на процессорном сокете. Иначе можно перепутать ориентацию половин и отлить нечто неожиданное, потратив кучу времени впустую. Соприкасающиеся грани после печати рекомендуется довести до ровного состояния шлифовкой, но не стоит их парить в ацетоне. С утра вскрываем форму и достаём свеженькие демпферы, на некоторых получается тончайший, легко удаляемый «воротник», возникающий из-за неплотного контакта и особенностей дегазации, о которой ниже.

Дело о пузырьках

«Волшебными» пузырьками можно считать те, что в напитках, гидромассажных ваннах или, на худой конец, в стиральных машинах. При отливке вредность пузырьков обратно пропорциональна габаритам детали, т.е. дегазация нужна тем сильнее, чем мельче деталь. Иначе пузырь может запросто уничтожить ключевой элемент типа несущего «хоботка» демпфера толщиной пару миллиметров и длиной пять. Именно поэтому, кстати, при размешивании мизинцем даже, простите, трёхдневный ноготь создаёт пузырьки, как весло в воде. Проверено на практике, лучше остричь в ноль работать в перчатках.

Продавцы силикона на мой вопрос о способе дегазации, не моргнув глазом, рекомендовали использовать вакуумную камеру

. Но вот где её взять дома, из микроволновки выпилить? Так что давление придётся использовать нормальное атмосферное, но как тогда удалить пузыри при явной нехватке выталкивающей силы? Она, кстати, пропорциональна гравитации, однако, не лететь же на Юпитер. И тут припомнилась одна история о прототипирующих металлургах, убирающих пузыри из ещё жидкого сплава в… центрифуге. Раз даже металл подчинился в мастерской, с силиконом уж всяко справимся даже в домашних условиях.

Простейшую центрифугу я собрал из цепи и балласта, который во время вращения ориентирует плоскость формы строго перпендикулярно радиусу, создавая однонаправленное кратное доминирование центробежной силы над всеми остальными. Если вращать похожую на кистень форму на метровой цепи в вертикальной плоскости, для преодоления гравитации придётся делать около 30 об/мин, что создаст «пульсирующее» от нуля до 2g ускорение. Это примерно как слетать с Плутона на Юпитер и обратно. Центробежная сила прямо пропорциональна длине цепи и квадрату частоты вращения, поэтому, увеличив цепь до полутора метров и поднатужившись до 60 об/мин, можно получить шестикратный выигрыш, т.е. примерно 1g..7g.

Для начала хватит, но есть нюанс. Когда пузырь вытолкнется, как долить на его место силикон, не разбирая форму? Это легко сделать, если предусмотреть заливные отверстия в верхней части, добавив к ним сверху технологические раковины с запасом материала. Пузырь всплывёт, содержимое раковины утечёт вниз. Но чтобы не разбрызгать силикон при столь энергичном вращении формы, я добавил к ней третий элемент: крышку.

UPD:
Сюда таки заглянули литейщики и труженики вакуума, дали мне несколько идей по вакуумной камере, заодно выписав и за «прецизионное», и за «вулканизацию силикона», и за «пресс-форму», и ещё много за что, но и дали несколько советов.
Усадка

Некоторые материалы усаживаются после застывания, но используемый мною силикон — безусадочный, так написано в инструкции.
Дегазация

Оборудование для дегазации (удаления неволшебных пузырьков) представляет собой вакуумную камеру с насосом, манометром и прочей арматурой. Пользователь hungry_ewok предложил в комментариях целый монумент из деталей пластиковой канализации сечением 300мм, вариант от dlinyj — старая скороварка. Заодно hungry_ewok и kellakilla рекомендуют кондовый ручной насос Комовского (из кабинета физики, можно приводить электромотором), а wormball, MotttoR и dlinyj предлагают использовать компрессор от старого холодильника.
Насосы любят уход и масло, не любят абразивы и агрессивные пары, могут выдавать лёгкую масляную аэровзвесь. Арматура подойдёт сантехническая. Нужная глубина вакуума зависит от вязкости материала, вакуумирование можно делать в два этапа: сперва сам материал в ведре до полного «выкипания», затем — залитая форма.
Для мелких форм достаточно шприца на 50 «кубов»: пузырьки можно убрать прямо в шприце, зажав ему «нос». Но на проливку самой формы это не повлияет, только уберёт эффект «газировки» — Igor_omsk, BigBeaver, Wandy.
ВНИМАНИЕ: В зависимости от своей космической глубины, вакуум может быть травмоопасным. Как минимум, защитные очки обязательны. Сомневаетесь — покупайте камеру для дегазации в магазине, там есть инструкция по безопасности. Будет, с кого спрашивать.
Форма

Ясное дело, что при серийном производстве очень важно оптимизировать литейную форму так, чтобы её не надо было ни крутить в центрифуге, ни трясти на вибростоле. В этом и есть настоящая, профессиональная инженерия. Однако у меня акцент на любительском подходе, для одного прототипа можно и центрифугу снарядить, она просто уберёт некоторые ошибки в форме методом грубой силы. И, кстати, «для центрифугирования имеет смысл делать круглую многоместную форму с литниками от центра». Благодарю vbifkol, rfvnhy, BigBeaver.

Ясное дело, ускорения в 7g мне показалось мало, поэтому версия 2.0 центрифуги использует малую механизацию в виде зажатой в стойке дрели с коромыслом в патроне. На 400 об/мин плечи с формой и грузиком отклоняются перпендикулярно оси вращения, описывая радиус 10см и давая почти «солнечные» 18g, выгоняющие пузыри даже из очень густого мёда.

Если деталей нужно отлить много, хорошо иметь две одинаковых по массе формы, и для дрели это будет не так вредно. Но я брал свою одну-единственной форму и снова посещал магазин крепежа, на этот раз взвешивая на глазах у озадаченных продавцов белый кусок пластика с винтами и «барашками». В итоге даже удалось задействовать грузики, совместимые с версией 1.0. Но читатель может поступить проще, отправившись в продуктовый магазин и выбрав любой твёрдоплодный овощ или фрукт подходящей массы, например, репу или кислое яблоко. Морковь неудобно зажимать болтом, но нет ничего невозможного. Впрочем, см. ниже про технику безопасности, прихватите в супермаркет и форму с крепежом, это проще и законнее, чем тащить весы домой из магазина.

Техника безопасности

Если печатать и монтировать крышку для формы лень, подумайте о том, как забрызгаете окружающую среду безвредными, но липкими каплями. Если форма маленькая, можно воспользоваться салатником соответсвующего размера, опуская в него форму прямо на стойке, тогда отдирать придётся только салатник, но лучше после застывания. Но всё-таки крышка как-то технологичнее. Я попробовал и так, и эдак.
UPD:

Внимательно изучайте документацию по безопасности, выданную отраслевым регулятором.
Даю найденные выдержки ToolDecor 15A для профессионального применения.

Краткая словесная характеристика
Малоопасная по воздействию на организм трудногорючая смесь.
8.2.1 Ограничение и контроль экспозиции на рабочем месте
Общие защитно-гигиенические мероприятия:
При работе не принимать пищу, не пить и не курить. После работы и перед едой мыть руки.
Индивидуальные средства противохимической защиты:
Защита органов дыхания
Не требуется
Защита рук
Рекомендация: Защитные перчатки из бутилкаучука, защитные перчатки с неопреновым слоем, защитные перчатки из ПВХ. Перчатки пригодны для применения до 60 мин. Выбор подходящих перчаток определяется не только материалом, но и другими качественными признаками, которые существенно различаются у разных производителей. При выборе перчаток учитывайте данные проницаемости и времени разрыва, указанные производителем.
Защита глаз
Защитные очки

Не стоит забывать о физической безопасности близких людей и окружающих предметов во время вращения грузов, своя голова и другие части тела вообще бесценны. При использовании цепи 1.0 лучше надеть на голову шлем, удалившись в помещение без окон и зеркал. Окружающих можно предупредить, но вид человека в шлеме с кистенём распугает и так. При использовании механизированной центрифуги 2.0 ни в коем случае не стоит удерживать в руках дрель с несбалансированной принадлежностью, не имея хватку Терминатора. Вообще, дисбаланс и для дрели не полезен, поэтому уравновешивать надо, хотя бы приблизительно. Я прочно крепил дрель в стойке, стойку крепил к столу струбцинами, а во время запусков прятался за экраном из плиты ДСП 16мм, держа собственные чресла поближе к… тискам, в которых зажата эта самая плита. А не то, что подумали некоторые читатели: тиски насквозь не пробить, за ними самое безопасное место.

Если уважаемый читатель когда-нибудь менял патрон на дрели, то наверняка обращал внимание на болт с левой резьбой. К счастью, я вовремя вспомнил про данную особенность, и самопроизвольное отделение вращающегося коромысла удалось предотвратить. К тому моменту болт с правой резьбой от «прямого» хода дрели уже достаточно ослаб, чтобы центрифуга начала подозрительно игнорировать команды увеличения оборотов. Экран не пригодился, но, случись чего, был бы очень к месту. Если зажимаете в патроне болт с правой резьбой и крепите на нём что-либо гайкой, реверсный режим дрели обязателен, иначе гайка отвернётся, груз сорвётся и улетит куда-нибудь. Берегите болты, дорогие друзья;)

Сопромат

Подкованный инженер, конечно, возьмёт профессиональную САПР и по жёсткости материала смоделирует оптимальную для заданного «прогибания» форму. Настоящий ниндзя просто вспомнит сопромат и посчитает всё на листке бумажки. Однако частью условий эксперимента было использование бесплатного софта, практическим сопроматом я не владею. Поэтому конкретный вид демпферов пришлось подбирать экспериментально, напечатав пробную форму демпферов разной формы. Затем они поочерёдно крепились на салазке (на этой фазе обошлось без клея, шестигранники отлично себя зарекомендовали). На зажатую в тисках демпферами кверху салазку аккуратно «надевался» дисковый накопитель, придерживаемый пальцами, после чего изучалась реакция на статическую массу. Другими словами, я решил задачку по сопромату методом прямого физического моделирования, простите за невежество, дорогие читатели.Как это было
Опытным путём были выбраны те демпферы, что после прогибания оставили один миллиметр запаса до твёрдого пластика. Затем форма корректировалась и печаталась заново. Отлив, наконец, первую партию демпферов, я закрепил их в напечатанных салазках, используя… «моментальный» цианоакрилатный клей. Он, конечно, плохо подходит для гибкого силикона и не очень-то любит нагрев, но специальной грунтовки под рукой не было, ЦА держит хоть как-то.
Измерение эффективности

DISCLAIMER: автор отдаёт себе отчёт в том, что измерял не вибрации корзины, а вибрации кое-как закреплённого на ней смартфона, с ограничениями акселерометра и частичной потерей энергии пульсаций. Во время эксперимента ни одного смартфона не пострадало: носишь аппарат пару лет без всяких проблем, но стоит отдать его «во временное пользование», экран разбивают за неделю гарантированно…

Итак, смартфон выбирался по массе: не новый с экраном лопатой, а лёгкий старенький Samsung S3 Mini, чтобы не глушить колебания. Крышка снималась, чтобы не пружинила. Изрядная возня была с закреплением аппарата на 5-дисковой корзине с помощью алюминиевых полос и пачки резинок для банкнот. Из приложений я остановился на VibSensor: раскладка по осям, регулируемый период осреднения, графический спектр, сохранение результатов — всё, что надо для таких экспериментов. Работать с экраном, зажатым пластиной — отдельное искусство.

Но возникла метрологическая проблема: даже осреднённые на нескольких минутах результаты виброметра гуляли просто неприлично по непонятным причинам. Как вам такой ряд: 36, 35, 31, 28; или, например, 51, 42, 68, 61. Другой бы плюнул и посчитал по какому-нибудь среднему, но я вспомнил про наличие термокалибровки в дисках, которая происходит в самый неожиданный момент, по звуку напоминая интенсивную работу головками. И когда c помощью smartctl удалось заставить всех пятерых участников эксперимента одновременно проходить бесконечный тест поверхности, получились уже 25, 25, 26, 25, 28, 27 или 18, 18, 17, 17, 19, 17, 19. Это достаточно кучно, чтобы можно было хоть о чём-то говорить.

Не буду приводить таблицы, только безразмерные результаты по достаточно пёстрой компании из моделей 5-летней, 10-летней давности и современников. Примем, что диски не расслабляются лёжа плашмя, но трудятся в стойке «на боку», осью вращения шпинделя параллельно горизонту. Каждый такой диск при работе подпрыгивает вверх-вниз и ёрзает взад-вперёд от вращений блинов, а также болтается влево-вправо от перемещения блока головок внутри. При использовании виброгасящих демпферов закреплённый смартфон массой 110г получает в два раза меньше энергии от подпрыгиваний по сравнению с жёсткими салазками, а от ёрзаний и болтаний достаётся ещё меньше примерно по 20%. Почему? Потому что гравитация создаёт более прочный канал передачи энергии пульсаций между телами. Другими словами, при прочих равных выигрыш от коврика на полу получается больше, чем от мягких стен.

Много это или мало? Тактильно на одной лишь корзине этого не понять, но стоит корзину установить в корпус, субъективно разница уже ощущается даже на 5 дисках. Однако я хочу напомнить, что основная моя цель — демонстрация технологического процесса, да и 5 дисками я ограничиваться не собирался;)

Выводы

  • «Напечатать» непечатаемое — отличная гимнастика для инженерной смекалки.
  • Эффективность виброгасящих решений должна подтверждаться объективными измерениями, а не базироваться только на субъективных оценках «хуже/лучше».
  • Для дегазации вместо вакуумной камеры можно использовать центрифугу, «проливающую» мелкие и сложные элементы деталей.
  • Описанный технологический процесс весьма доступен и применим не только к сочетанию силикона и ABS-пластика.
  • Ограничивающим фактором, помимо трудоёмкости, являются габариты печати.
  • Сочетание инертности силикона и точности 3D-принтера открывает новые ниши в таких областях, как телемедицина и прототипирование сложных изделий.

habr.com

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.

habr.com

Изготовление матриц для литья силикона

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.

Очень много фото.

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.

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:

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: 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:

Небольшая обработка и вот результат: 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. 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.

3dtoday.ru

Разборная форма из силикона для литья своими руками

Приветствую, Самоделкины!

Сегодня мы будем создавать сложную форму из силикона для многоразовых отливок.


Для этого придется погрузиться в некоторые интересные тонкости. Снятия слепков открывает огромные возможности для самоделок разного рода. Обычно, чтобы сделать слепок с какой-либо фигуры, требуется сделать две половинки. Одну половину покрывают скульптурным пластилином, а вторую заливают силиконом.

Потом снимают пластилин и снова заливают силикон в освободившуюся половину. Таким образом можно сделать слепки отличного качества.

Но что делать если фигура вся сделана из скульптурного пластилина.

Нет это не дерево, не гриб и даже не брокколи. Это модель атомного взрыва от самой огромной бомбы в истории человечества АН602.

Автор постарался слепить этот макет более-менее похожим по форме на тот самый взрыв. Будем делать с него слепок. Чтобы потом отлить его из эпоксидки.

Все любят взрывы и приятно иметь у себя на столе такой маленький светящийся атомный взрыв.

Материалы и инструменты:
1. Силикон
2. Вазелин
3. Пара досок
4. Шуруповерт и саморезы
5. Нож
6. Пассатижи
7. Пластиковые колпачки
8. Скульптурный пластилин

При снятии слепка очень важно продумать то, как будет располагаться модель, чтобы не получилось так, что при заливке силикона, он не может заполнить какие-то участки. Либо в будущем когда будете заливать в форму пластик, эпоксидку, гипс, воск или что-нибудь еще, то так же не должно оказаться такое место где могут появиться воздушные полости, в которые состав просто не сможет попасть.

Для этой цели автор прикупил ведерочко дешманского китайского силикона и, наверное, это самый дешевый силикон из, всех которые существуют. Твердость тридцатка. То есть вроде как средней жесткости. Для разборных форм то что нужно.


Слой силикона вокруг фигуры должен быть не менее двух с половиной сантиметров.

Придется колотить ящик подходящего размера.


Все швы нужно замазать пластилином, иначе протечет.


Силикон не сильно протечет, но все равно неприятно. В верхней части модель значительно уже чем у основания. Оставлять так нельзя, иначе уйдет целый килограмм драгоценного силикона. Поэтому из брусков пришлось сделать заполнение. Неиспользуемые углы и закоулочки тоже можно замазать пластилином в целях экономии.


Чтобы легче было отдирать силикон от дерева, все стены нужно тщательно обработать вазелином. Куда же без него.

Для того чтобы закрепить модель внутри опалубки будем использовать саморезы. Пластилин
скульптурный, не сильно мягкий и хорошо держит форму. Так что в принципе должно прокатить. Чтобы знать до какой высоты заливать и не гадать потом много залил или мало, необходимо примерно обозначить желаем уровень карандашом.

А вот теперь силикон. Он бывает с оловянным отвердителем, а бывает с платиновым. Оловянный естественно дешевле и неприхотливей.


Ходят слухи, что силикон плохо взаимодействует с пластилином и может не полимеризоваться. При этом пластилин начинает плавиться и модель после этого можно выкинуть. Чтобы сберечь себе нервы и не волноваться по этому поводу, достаточно просто залить немного силикона в формочку из того же пластилина, что и ваша модель. Спустя какое-то время посмотреть, что будет. Скорее всего все будет отлично и никаких косяков не будет.

Если же силикон не хочет застывать, то нужно покрыть пластилин слоем вазелина. Или, как вариант, приобрести специальные аэрозольные разделители. Продаются они там же где и силикон.

Прикинув необходимый объем силикона, с учетом того, что он еще и по таре размажется при размешивании, автор решил приготовить полтора кило. При смешивании с отвердителем нужно очень аккуратно, вручную перемешивать, чтоб не нагнать пузырей в силикон. Обычно даже если пузыри появились, то они в принципе хорошо выходят из смеси. Но не в нашем случае. Китайский силикон хапает воздух прямо как перед смертью. Даже при легком помешивании внутри оказывается куча пузырей. Автор попытался сделать дегазацию с помощью небольшого вакуумного насоса.


Процесс шел, пузыри выходили. Но этот объем слишком велик для такого насоса, а силикон нельзя держать долго без дела. Нужно лить. Лить нужно медленно, аккуратно, так чтобы не касаться струей модели. Иначе придется срезать с нее лишний силикон перед заливкой второй половины.

Теперь необходимо сделать замки. Форма ведь будет разборная, значит она должна четко стыковаться. Автор предлагает использовать вот такие пластиковые колпачки.


Пластик легче чем силикон, но ненамного. Перед заливкой нужно поэкспериментировать. Намешать немножко силикона и подобрать что-нибудь подходящее, что не будет до конца тонуть и будет легко выниматься. Внутри колпачков запрессуем пластилин, чтобы их утяжелить.

Но не настолько, чтобы они утонули полностью, а, чтобы они слегка торчали из силикона. Разместить такие замки нужно как можно чаще. Лишних не будет - это точно.


После того как силикон полностью затвердел, можно выдернуть колпачки и срезать выступающие заусенцы.


При заливке второй половины, в получившиеся углубления зальется силикон и получатся замки, которые помогут точно стыковать две половины.

Далее смазываем вазелином поверхность силикона, чтобы следующий слой к нему не прилип. Окончательно закрываем опалубку последний доской. Затем наливаем силикон до отметки, которую ранее наметили карандашом.

Чтобы силикон лучше смочил модель и выпустил газы, его можно слегка провибрировать ложкой.



Теперь нужно ждать, когда полностью застынет вторая половина. На это должно уйти около 16 часов при комнатной температуре. Вообще конкретно вот этот силикон схватывается уже через час, но полную твёрдость набирает почти через сутки.

Силикон, оставшийся в контейнере, полимеризовался, но не до конца. Как обычно у дна и в углах хорошо перемешать силикон с отвердителем не получается. Он так и остается навсегда липкой бякой.

Поэтому лучше для замеса использовать одноразовую посуду. Или ту которую не жалко. Но если вас угораздило замешивать силикон в любимой чашки своей мамки, жены, или не дай бог тещи, то отмывать ее точно придется. В принципе, как и руки. Обычное мыло, честно говоря, хреново справляется. Точнее силикон с рук оно вообще не смывает. Большую часть силикона с посуды и рук можно вытереть тряпками. А с оставшимся силиконом хорошо справляется чистящая паста для рук.



Вот эта паста - это что-то вроде концентрированного мыло в перемешку с мелким абразивом. Он соскребает весь силикон и не дает ему прилипнуть снова. После протирания чистящий пастой, достаточно просто смыть водой весь силикон. И не нужны никакие растворители или еще какие-то чистящие средства.

Ну что ж, можно разбирать эту чудо шкатулку. Всякие лишние торчащие куски, сразу срезаем. Видно, как силикон протек через небольшую щель.


Даже после смазывания вазелином деревяшки не хотят отлипать. Приходится прилагать усилия чтобы отделить силикон. Половинки достаточно сильно слиплись, но все равно подаются. Пластилин даже без обработки вазелином вообще не прилипает к силикону. Модель оказалась абсолютно не поврежденной. За исключением небольших механических заминов, которые легко исправить. Такой способ снятия копий оказался очень щадящим.

Несмотря на большое количество пузырей в силиконе слепок кажется получился без заметных косяков. Но только после заливки будет видно, что на самом деле получилось. Слепок покрыт шероховатостями из-за того, что поверхность пластилина не была сглажена перед заливкой.
Возможно все-таки стоило пройтись кисточкой с растворителем, чтобы убрать слишком мелкую фактуру с поверхности модели.
Давайте попробуем состыковать две половины.

Стыкуются вообще идеально. Практически не видно линии стыка. Даже при нажатии две половины двигаются как одно целое. Как будто стыка нет вообще.

Боковые стороны автор специально оставил ровными, чтобы было удобнее фиксировать две половины перед заливкой, прижав их с обеих сторон двумя кусками доски. Сильно сжимать не нужно, но хотя бы слегка придерживать необходимо. Эпоксидка имеет свойство протекать через любые щели. Так что посмотрим, как она себя поведет.


Хранить форму желательно в собранном виде, чтоб если вдруг ее поведет, то пусть хотя бы она равномерно деформируется.
Ну что ж силиконовый кирпич готов.

Благодарю за внимание. До новых встреч!

Видео ролик:


Источник Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

usamodelkina.ru

Изготовление матриц для литья силикона / Habr

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 фотоВанночка 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:

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.

habr.com

Как скопировать любую объемную мастер-модель. Создаем силиконовую форму из двух частей

Когда возникает необходимость скопировать с помощью силикона любую понравившуюся вам статуэтку, игрушку, предмет декора и иак далее, это можно осуществить двумя путями. Первый — сделать разрезную форму (то есть залить силикон кубом и разрезать). Иногда такой способ не подходит.

Второй путь — сделать силиконовую форму из 2 частей с замками.

Именно второй путь мы и покажем вам на примере игрушки-бублика, поэтапно и подробно, с моментом заливки, разделения и формирования литников.

Не пугайтесь длинного текста, в основном это фото для вашего удобства и немного важных пояснений 🙂

Итак, приступим!

Что нам поднадобится для этого урока?

1. Удобная рабочая поверхность.

2. Силикон для форм (желательно более жидкий. заливочный, такой как Эластолюкс либо Силифлекс).

3. Разделительный состав для силикона.

4. Краситель для силикона.

5. Пластилин (скульптурный либо восковой).

6. Пистолет с термоклеем (можно также применять пластиин).

7. Любые куски акрила, ДСП или картона для опалубки.

8. Палочки, стеки для удобства работы с пластилином.

9. Мерный стакан.

Наша первая задача — плотно прикрепить мастер-модель ко дну опалубки.

Незакрепленная мастер-модель всплывет в силиконе, если ее просто поставить. Поэтому плотно закрепляем ее пластилином.

В контакте с силиконом допустимо использовать только скульптурные пластилины или восковые пластилины (не подходят детские пластилины, обычный пластилин, сырая полимерная глина — они вступают в контакт с отвердителем силикона и силикон не отверждается на месте соприкосновения с ними).

Для литников берем два деревянных обрезочка.

Формируем пластилином первую часть формы ("ложе").

Аккуратно утрамбовываем дно. Укладываем литники - наши деревянные обрезочки (в будущем через эти отверстия в форме будем лить пластик или гипс). Аккуратно мелкими тонкими трубочками пластилина обходим их форму и инструментом выглаживаем их.

Чем аккуратнее изначально сделать все швы, тем меньше будет вероятность шва на отливке и меньше доработки по ее шлифовке. Стрелочкой показаны уже выглаженные места.

Ставим опалубку вокруг мастер-модели. Мы использовали куски акрила. Можно ипспользовать куски дсп и даже картона — все, что у вас под рукой.

Используя пистолет с термоклеем, укрепляем и изолируем дно опалубки и места стыков опалубки. Можно это также сделать пластилином, но пистолет с термоклеем-идеально удобная вещь для этих целей.

Инструментом приглаживаем пластилин к стенкам опалубки.

Внимание, важный момент! На пластилиновом ложе делаем углубления — их может быть несколько.

Это так называемые замки «папа-мама» вашей будущей формы из 2 частей.

При дальнейшей работе вам будет очень удобно работать с формой, совмещая замки друг с другом-это исключит «съезжание» одной части формы относительно другой в процессе заливки формы.

Фото формы с замками сверху

Тщательно обрабатываем мастер-модель и стенки опалубки разделительным составом для силикона. таким, как ИзРелиз EaseRelease.

Этот разделительный и защитный агент исполняет две фунцкии. Первая не дает силикону залипать на мастер-модели и стенках.

Второй создает «скользящий» слой, который облегчает пролив силикона и улучшает рельеф формы, помогая силикону затекать в труднодоступные участки, сокращает вероятность образования пузырей.

В общем, в любой непонятной ситуации используй ИзРелиз, крутая штука 🙂

Окраска и смешивание силикона.

1. Как определить необходимый объем силикона?

Можно поступить просто-засыпать нашу мастер-модель чем-то сыпучим, высыпать в мерный стакан и определить объем необходимого силикона.

Второй путь — перемножить геометрически ширину, высоту и длину места, которое мы будем заливать силиконом.

Далее, к объему мы прибавляем около 10-15 процентов и получаем массу необходимого силикона.

Пример-300 мл объем, значит, нам нужно будет около 330-345 г силикона.

2. Приступаем к смешиванию силикона.

Первая рекомендация: если в силиконе указано смешивать по массе, смешиваем по массе, пользуясь весами.

Если в силиконе указано смешивать по объему, смешивайте по объему или шприцами.

Если в силиконе указано смешивание по массе, а вы будете работать со шприцами, — нужно понимать, что вы уже нарушаете пропорции. Делать это крайне нежелательно, это может привести к непредсказуемым последствиям.

Окраска силикона и использование пигментов

Так как силикон состоит из 2 компонентов-основы и отвердителя, нам необходимо контролировать, насколько хорошо вмешан отвердитель в основу.

Поэтому мы добавляем немного красителя для силикона (не очень важно, это будет основа или отвердитель либо вы просто вы добавите его в процессе смешивания).

Этот простой этап-гарантия равномерно отвержденной формы без «мокрых» неотвержденных участков.

Нежелательно использовать непредназначенные для силикона красители или краски, особенно пищевые.

Они часто могут вступать в реакцию с силиконом и не давать ему отвердиться. Если вы используете неизвестные вам красители, проэкспериментируйте на небольшом количестве силикона, чтобы не испортить основную форму.

Мешаем медленно и аккуратно, стараясь не слишком взбивать силикон. Идеален для этих целей широкий деревянный шпатель.

Особенное внимание уделяем пристеночным зонам-хорошо проходимся шпателем около стенок емкости для смешивания.

Оставляем силикон полимеризоваться, важно это делать при комнатной температуре.

Сколько сохнет силикон-можно прочитать в рекомендациях к каждому конкретному продукту, но обычно нежелательно трогать форму около 8 часов.

Проверяем, высох ли компаунд и аккуратно разбираем опалубку.

Тщательно снимаем пластилин. Наша первая часть формы готова!

Как видно, форма имеет ярко выраженные углубления — наши будущие замочки.

Аналогично смешиваем вторую часть силикона.

Важный момент!

Тщательно обрабатываем разделительным составом ИзРелиз первую часть формы и стенки опалубки в 2-3 слоя, дайте последнему слою высохнуть около 30 мин.

Силикон имеет высокую адгезию к самому себе и если не обработать разделителем, обе части формы просто «врастут» друг в друга.

После этого красим, смешиваем и заливаем вторую часть силикона.

Оставляем силикон полимеризоваться положенное время, при комнатной температуре.

Внимание! Если вы хотите немного ускорить данный процесс, это поможет сделать легкий нагрев. Силиконы температурочувствительны и, если его легко прогреть, полимеризация ускорится. И наоборот, если у вас слишком холодное помещение, это значительно удлинит время полимеризации силикона.

Форма из 2 частей готова. Как видно, после использования разделителя ИзРелиз EaseRelease она легко разделилась, имеет красивый выраженный тонкий рельеф и удобные замки для совмещения 2 частей формы.

Вычищаем остатки пластилина и вымываем теплой мыльной водой остатки разделителя.

Так как мы заливали форму для последующей отливки гипсом, мы использовали силикон на оловянном отвердителе (технический). Такой, как Силифлекс или Элатсолюкс. Если же идет контакт с пищевыми продуктами, необходимо использовать силикон на нейтральном платиновом отвердителе.

Смешиваем и заливаем гипс (или пластик), чтобы увидеть, насколько же точно скопировалась наша мастер-модель.

Связываем форму и заливаем ее гипсом.

При заливке крутите форму и тщательно простучите все ее бока, помогая выйти пузырям воздуха.

Обе части формы перед заливкой также можно обработать разделителем ИзРелиз, создавая скользящий слой, он облегчает проливку гипса или пластика.

И вот отливка — как видно, она идеально повторяет мастер-модель, даже самые тонкие нюансы рельефа, включая тонкий текст.

Данный метод отливки формы из 2 частей может быть использован для любой трехмерной мастер-модели.

Однако нужно учитывать, что для слишком сложных статуэток необходимы отдельные дополнительные литники в выступающих местах (смотртие другие наши уроки по формам для сложных статуэток).

Удачного творчества!

www.livemaster.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о