Технология создания 3D клонов деталей или литьё полиуретанового пластика в домашних условиях
Доброго времени суток уважаемы читатели и пользователи Drive2.
В этой статье, я решил приоткрыть завесу клонирования ступичных колпачков и прочих пластиковых деталей автомобилей. Делаю я это отчасти для осознания сути формирования цены на копии в умах автовладельцев, отчасти для передачи опыта и во избежание ошибок допущенных мной.
P.S. Если вас мало интересует техническая составляющая данной статьи, рекомендую дочитать (или пролистать) до окончания, я думаю Вы будете удивлены, в отношении истории разработки данной концепции, я бы даже назвал эту историю — разрушением ещё одного мифа…
Итак начнём с мат.части в отношении ступичных колпачков )
1. Ступичный колпачок Melber (толщина стенок 1,5 мм, толщина лицевой пластины 1,0 мм)
2. Температура нагревания порядка 80° С (при экстренном торможении).
3. Гибкость пластика, достаточная для фиксации, и достаточная для предотвращения трещин.
4. Опционно. Минимизирование воздушных пузырей, для возможности вакуумного напыления алюминия.
Теперь немного о технологии.
1. Клонируемая деталь обрабатывается восковой разделительной смазкой, при необходимости — дорабатывается, и помещается в контейнер.
2. Специальным двухкомпонентным силиконом заливается первая часть матрицы.
3. Расчёт необходимого кол-ва и мест креплений воздухоотводов с последующей установкой.
4. Заливка второй части матрицы двухкомпонентным силиконом.
5. Подготовка двухкомпонентного пластика.
5.1. Быстрого отверждения (время жизни готовой смеси 5-7 минут, период отверждения 60 мин.)
5.2. Длительного отверждения (время жизни готовой смеси 20-30 минут, период отверждения 4,5 часов.)
6. Добавление красителя.
7. Дегазация подготовленного пластика.
8. Заливка матриц (стянутых жгутами (резинками)) под давлением, методом шприцевания.
9. Извлечение точного клона детали.
10. Доработка надфилем и наждачной бумагой технологических изъянов.
11. Покрытие грунтом (пластиформ).
12. Окрас, или вакуумное напыление алюминия.
Обзор предложений специализирующихся на копировании / клонировании.
1. Создание матрицы (силиконовой формы) — 3500 руб. (МСК), 2500 руб. (регионы).
2. Стоимость одной копии (полиуретан) при тираже от 20 единиц — 650 руб. (МСК), 340 руб. (регионы).
3. Лишь две компании в МСК были готовы произвести копирование детали с плоскостями толщиной менее 2 мм.
4. Вакуумное напыление за единицу – от 700 руб. (МСК), от 410 руб. (регионы).
5. И да, совсем забыл, ещё необходим качественный оригинал, мне он обошёлся в €130 с учётом доставки из Германии (e-Bay).
Краткий обзор подходящих для наших целей предложений на рынке двухкомпонентного полиуретанового пластика.
1. Smooth-Cast 300 — жидкий полиуретановый пластик ярко-белого цвета с низкой вязкостью, сверхкоротким временем жизни и отверждения. Made in USA.
2. Jeticast 70 быстроотверждающийся заливочный пластик белого цвета с низкой вязкостью. Made in Chine.
3. ЮниКаст F/S – средне и долгоотверждающийся заливочный пластик со средней вязкостью. Сделано в России.
Выбор обусловлен следующими параметрами:
1. Твёрдость по Шор не менее 60 D.
2. Температура тепловой дисторсии не менее 100 ⁰C.
3. Усадка не более 3%.
4. Доступность приобретения.
5. Простота в работе.
6. Стоимость и время хранения после вскрытия упаковки.
В итоге было решено использовать Smooth-Cast 300, но после ряда неудачных опытов новичков в этом деле, выбор пал на ЮниКаст (Slow). Позже, после «набития рук», мы снова вернулись к SmothCast-300.
По причине слишком тонких граней и плоскостей, в процессе производства мы имеем 15-20% бракованных изделий (не проливаются лепестки). Не смотря на использование пластика со сверхнизкой вязкостью, а также дегазации готовой смеси, полностью решить проблему пузырьков воздуха в массе изделия не получилось, что ведёт ещё к 30% браку при вакуумном напылении алюминия.
А теперь, как и обещал — разрушение ещё одного мифа, на личном опыте, и в этот раз речь про… блондинок!
Так вот, дорогие читатели, я не разработал и не проанализировал в этом эксперименте ровным счётом ничего, кроме осознания потенциального спроса и востребованности.
Абсолютно всё нашла, проанализировала и воплотила — моя любимая, очаровательная голубоглазая блондинка с химическим образованием (МГУПП), кстати не единственным 😉
Таким образом, многие счастливые обладатели реплик ступичных колпачков Melber, равно как и реплик шильд Lada Export к этим колпачкам, обязаны возможностью своего приобретения именно ей!
Так что господа, не стоит оценивать только по внешнему виду, и будет Вам счастье!
Естественно мы не первооткрыватели данной технологии, в том числе и на Drive2, опыт подобных проектов других участников сообщества, можно прочесть по этим ссылкам:
Всем добра и счастья!
Распространение технологии в массы — приветствуется!
Современные композитные материалы позволили самостоятельно изготавливать пластмассовые детали самостоятельно, своими руками.
Сегодня узнаем, как происходить литье пластиковых деталей в домашних условиях.
Немного о технологии литья в домашних условиях
За два часа 5 пластмассовых изделий
Для изготовления пластмассовых изделий потребуется некоторая подготовка – нужно изготовить силиконовую матрицу, а также подложку-столешницу из этого же материала.
Формы для литья изготавливают из высококачественного силикона “Эластолюкс”. В роли исходника берут мастер-модели, сделанные на 3D принтере, или же оригинального модели промышленного производства.
Подложки, как правило, делают из более дешевых силиконовых материалов, например, “Эластоформ”.
Процесс изготовления пластмассовой заготовки
Литье пластмасс в силикон
В роли литьевого материала будем использовать двухкомпонентный полиуретан “Уникаст 9”, состоящий из непосредственно самого полиуретанп и затвердителя.
Цена за 1 упаковку этого расходника в магазинах составляет около 900 рублей, где о.5 кг основы и 0,3 затвердителя.
Шаг №1 – подготовка полиуретана
Поскольку изделие требуется темного цвета, то вначале в основу нужно добавить колер. Продаётся он отдельно. На одну упаковку “Уникаст 9” требуется около 100 капель – для темно синего цвета.
Чтобы оттенки изделий не отличались, колер нужно добавлять на весь объем полиуретановой основы.
Шаг №2 – подготовка литьевой формы
Силиконовую форму перед началом работ нужно подготовить – обработать её разделителем. Для этой роли отлично подойдут как вазелиновые смеси, так и разделители на керосиновой основе.
Шаг №3 – фиксация литьевой формы на подложку
Добавляем гнёт на форму
Поскольку в качестве основания для силиконовой формы используется подложка из аналогичного материала, то они плотно друг к другу прилегают. Однако для того, чтобы полностью исключить подтёки раствора, нужно форму прижать к силиконовой подложке дополнительным грузом.
Шаг №4 – воронка для литья
Из бумаги делаем одноразовую воронку и вставляем её в литник формы.
Шаг №5 – подготовка полиуретанового состава
Готовим реактивы к смешиванию
Для этой цели лучше пользоваться точными электронными весами.
Помещаем пластиковую ёмкость на весы и обнуляем последние.
Наливаем нужное количество полиуретановой основы – для каждой формы объём высчитывается отдельно.
Добавляем затвердитель из расчета 0,6 к 1. Т.е. на 20-ть грамм основы нужно 12 грамм затвердителя.
Шаг №6 – перемешиваем реактивы
Не более 30 секунд
Перемешивать не более 30 секунд – быстро начинается химическая реакция, о чём свидетельствует нагревание смеси.
Шаг №7 – литьё
Выливаем содержимое из ёмкости в силиконовую матрицу.
Шаг №8 – вынимаем изделие из формы
Чтоб достать, нужно удалить ножки из литников
По прошествии 20 минут можно доставать пластмассовое изделие.
Для этого удаляем воронку с застывшими излишками пластика, а из литников выбираем пластмассовые “ножки”.
Достаём готовое изделие из формы.
Результат и подведение итогов
Изделие получилось отличного качества, на весь процесс ушло около 30 минут. Осталось лишь немного доработать заготовку: отрезать ножки литников, немного зачистить изделие шкуркой.
Если сравнивать эту технику изготовления пластмассовых изделий с ЗD печатью, то можно с уверенностью сказать, что литьё выигрывает по скорости изготовления: 1 шт за 30 минут против 4- часов. Что касается стоимости сырья, то у 3D печати оно дороже в 3-3,5 раза.
Тематическое видео: ЛИТЕЙКА НА ПЛАВУ – Литье пластика в силикон
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.
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
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.
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.
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.
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.
• 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.
• 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.
Мы будем использовать только те материалы и оборудование, которые можно применить в домашних условиях. Мы попробуем создать самую сложную в изготовлении двухсоставную форму.
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.
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.