Мастер-класс: вакуумное литье пластмасс в силикон

Подписаться на 3Dtoday
top3dshop
Идет загрузка
Загрузка
06.12.18
1185
9
печатает на PICASO Designer X PRO
3D-печать
8
PREVIEW
Для тех, кто не смог посетить Top 3D Expo, рассказываем о мелкосерийном производстве пластиковых деталей методом вакуумного литья в силикон, мастер-класс по которому был организован на конференции с помощью наших друзей из «Фолипласт».

Видео
Схема мелкосерийного производства из пластмассы
b5d9d7865f5f94e06685964d83fc312d.png
Сначала производится 3D-сканирование необходимой детали, далее — создается 3D-модель и, с помощью одного из методов 3D-печати, изготавливается прототип/мастер-модель, на основании которой уже можно получить, с помощью вакуумно-литьевых систем и силиконовой оснастки, партию готовых полиуретановых деталей.

Назначение технологии вакуумного литья
76b104a7fd69bc94e4ae900881e1123d.png
На текущий момент серийность всех изделий по России снижается и находится в области мелких/средних серий. Таким образом, технология вакуумного литья стала востребована для производства таких серий.

Преимущества вакуумного литья
438bebedb5230476a88d6010a72cdb5a.png
Главное преимущество — очень короткие сроки изготовления, после создания 3D-модели, и использование материалов с различными свойствами, в том числе и двухкомпонентных полиуретанов, которые имитируют основные пластмассы и резину. При этом изделия не имеют внешних отличий и полностью соответствуют изделиям изготовленным на традиционном термопластавтомате (ТПА) из классичего материала, и подойдут для отработки технологии. Фактура поверхности зависит от технологии 3D-печати прототипа. Соответственно, если вы хотите получить качество как после ТПА, то необходима доводка прототипа. В большинстве случаев это ручной труд и для его сокращения мы используем технологию стереолитографии в 3D-печати прототипов.

Оборудование

Мы сосредоточились на двух производителях вакуумных литьевых систем — это немецкая компания KLM и китайская компания WINGS TECHNOLOGY. В таблице выделены зеленым цветом самые основные/важные параметры, на которые следует обратить внимание при подборе оборудования.

Вакуумные литьевые системы KLM, Германия
83431d5f7e146bc6c536edd05dd53d3c.png
d1c77e7b1b9b10f7bde65db18f4215cb.png
Вакуумные литьевые системы WINGS TECHNOLOGY, Китай
3cdfa2b721819738e9cf14c4baa2e115.png
87c7ce956e0d79e207b81c8d3f90fdde.png
Вспомогательное оборудование

При изготовлении силиконовых форм и литье в них используется вспомогательное оборудование — термошкаф (нагревание материалов до 40 градусов перед заливкой, полимеризация при 60/70/80 градусах), вакуумный миксер (для изготовления силиконовой оснастки - одновременное вакуумирование и перемешивание силикона, удаление пузырьков воздуха из силикона), дозатор силикона (автоматическая дозировка и подача силикона).
133c554e611136c9699e5ad3aad0b298.png
Материалы

Используются полиуретаны и силиконы для литья. На рынке достаточно большое количество компаний предлагающих материалы, основные производители представлены ниже.
d710eccac4b3b8d48304ebc62badd015.png
Вакуумно-литьевая машина изнутри

Машина состоит из следующих основных элементов:

1. Вакуумный шкаф. Конструкция из нержавеющей стали, выкачивает воздух из рабочей камеры.
8db6b0e53ab16a4aecf25cf0b88403c8.png
2. Литьевая система, состоящая из двух чашек, А и Б, каждая для своего компонента, а также системы подачи и смешивания.

Устройство литьевой системы:
ecf1f36e46dd6f08ef9419ebf41c04b7.png
Технология

Технология вакуумного литья состоит из следующих основных этапов:

1. Мастер-модель, подготовка:
3c37e3734678c1d586f79cb39972692e.png
2. Создание линии разъема:
4e86e5c19dd10bec07d70556961da3da.png
5bd67d1a34c8aa5ab67c336881e94415.png
3. Литниковая система:
fcb202604b98dbe4449ff29c34abf29f.png
4. Сборка контейнера:
1b7681d967b305dfb556b2ac20cb1cf2.png
458dc95cd3a49b9be36de96b772735f3.png
5. Заливка мастер-модели силиконом
a2ecb2f4ed9a92e58134c470f17b4dfe.png
6. Разборка контейнеров
9e99daf466ca3e1ac2e24102eeab9c23.png
c257c2c32f806c10d0b9a8d82711d4e8.png
7. Разрезание формы, извлечение мастер-модели
9c05da0900e7c4105fa2b39779265569.png
d8b83b7b9705707c5d93db981b8ca9d6.png
ad12c31dfa18c285d7f32463797ac9d6.png
Необходимо использовать вакуумирование для извлечения влаги из компонентов, иначе полиуретан может начать кипеть. Используются практически безусадочные компоненты мы можем получить 14 квалитет точности на изделиях. Пока ни один из видов 3D-печати не может предложить такое качество изделий из пластмассы, как вакуумное литье при мелком или серийном выпуске. Начиная от 3-5 изделий, экономически более выгодно использовать вакуумное литье вместо 3D-печати.

Демонстрация технологии

Демонстрируем изготовление изделия на компактной машине HVC-M.

В термопечи разогреваем силиконовую форму.
e8f59ecbdffc61963d939f9235eb0625.png
f428260b05db34d17185095cd00781d0.png
Обрабатываем силиконовую форму разделительным составом (силиконовый спрей).
5f5c85b62b0a2370c313e3230c1a8634.png
Закладываем в форму металлические стержни, для формирования достаточно точных отверстий на изделии.
24eb6761265da7a8f0c713f4267aaa0e.png
Собираем и закрепляем форму металлическими скобами с помощью степлера. Стойкость формы — порядка 25 циклов, можно увеличить количество циклов до 50-70, если не так важна геометрическая точность размеров изделий.
84e0dc0228b67479551836a4844b4758.png
ebf757d9f7343132bfceffc32920d19f.png
Наносим скотч, для предотвращения вытекания излишков полиуретана из формы через линию разъема.
93e59e31536f27663dd52a46018732a6.png
Размещаем воронку.
b829ff1f76037df1c321f2a29c99ba10.png
Подготавливаем требуемое количество необходимых компонентов (масса заливки составляет 120 грамм — для этого необходимо 40 грамм компонента А и 80 грамм компонента Б.
aa540927d31e039faf2aead3f0572824.png
Закладываем чашку с компонентом А в камеру и монтируем смесительную лопатку.
a2790bb59e7be65100f9f7afd57cda46.png
Готовим компонент Б и закладываем чашку с компонентом в камеру.
7d7145af9e31677de7f8c3b59f39f181.png
a2790bb59e7be65100f9f7afd57cda46.png
Закрываем камеру и включаем вакуум (вакуумирование продолжается около 10 минут).
c4102ad843f325e2eddc0760bc05bab1.png
Процесс подготовки завершен. Производим смешивание компонентов и засекаем 2,5 минуты.
42e78fa9e637fbf97a690eee401e2c34.png
Смесь готова к заливке в форму. Переворачиваем чашу с компонентом Б вниз с помощью поворота тумблера и компоненты через воронку поступают в форму.
2f7e094406d47f962e49fdfff4da635f.png
Выключаем вакуум и наблюдаем как воздух выходит из формы, компоненты заполняют ее.
4941d063975ebe558323eda0406df20b.png
Нагнетаем воздух в камеру.
13190195e77b1cbaf68e1587c1e31eae.png
Процесс заливки закончен.
828dc097a433615d59ecd8d99466b31c.png
Открываем вакуумный шкаф и размещаем форму в термошкафу для последующей полимеризации, которая занимает около 30 минут для данного материала.
ae342cd955afa23229c6250b19b0f062.png
cae364f9e01d37c741a897df4ba24987.png
Наша отливка готова. В идеале, ее необходимо обдуть холодным воздухом, так как она еще эластична.
1fe5f05bf98d90b44e44a1398b8b0c84.png
Мы получили функциональное готовое изделие с необходимой фактурой поверхности, необходимого нам цвета, необходимыми физико-механическими свойствами, у которой осталось удалить облой и элементы литниковой системы.
d6aceb1f7ea0893be861794eb5b34e38.png
b292e4f4f7fe91116e65874e28cb8f19.png
Различия между классическим и автоматизированным вакуумным литьем

Классическая схема вакуумного литья
d2f80a9a400efda55cd3edc68a3357ab.png
Автоматизированная схема вакуумного литья
d8495e590e960e0b32a449efac201bf1.png
На текущий момент широко используется автоматизированная схема вакуумного литья. Дозировка, подача, подготовка, вакуумирование смеси и заливка в форму происходят в автоматическом режиме, в одном узле. Такая схема позволяет в разы сократить цикл заливки, то есть — 4 минуты в автоматическом варианте, против 12 минут в классическом. Весь процесс сокращается, примерно, в 1,6 раза.

Автоматизированные литьевые машины:
e2945a9533915dd44bddbad3d7c34ffa.png
Полностью автоматизированная линия вакуумного литья. В России пока таких линий нет, но можно заказать:
c28ac9ea402069ec72e2ca612e50ea8e.png
Схема автоматической линии вакуумного литья:
f5a45fa70aa7b6b5de061eef0bd45944.png
Вакуумное литье пластика в силикон — оптимальный способ производства малых и средних партий изделий, твердо занимающий свои позиции между 3D-печатным прототипированием и фабричным серийным производством и обеспечивающий разумную стоимость изделий при сохранении высокого качества.

Заказать штучное и малосерийное вакуумное литье пластика в силикон, а также приобрести оборудование и материалыдля него можно в Top 3D Shop — подберем оптимальный вариант под любые задачи.
Подписаться на 3Dtoday
8
Комментарии к статье

Комментарии

06.12.18 в 23:58
0
вот это крутая тема! Спасибо вам за данный вебинар. А можно вам вопрос в личку посоветоваться?
07.12.18 в 01:23
0
Ответили в личке.
07.12.18 в 09:42
2
Спасибо за качественную и интересную статью!
НО!
1. На фото ваш сотрудник держит деталь, с которой не удалены остатки пластика в выпорах... А о том, что надо делать выпоры - в статье ни слова. Я еще удивился рисункам - не верил, как можно тонкостенную деталь отлить без выпоров. А когда увидел фото в руках сотрудника - все стало на место.
2.
Закладываем в форму металлические стержни, для формирования достаточно точных отверстий на изделии.
Опять, как делать эти стержни - ни слова.
О том, что эти стержни должны быть закреплены в детали до момента заливки силиконом при изготовлении формы - ни слова.
А это очень важные моменты, и совсем не очевидные для тех, кто "не в теме".
07.12.18 в 15:51
0
Раньше тоже использовал вакуумирование, но потом перешел на литье в силикон под давлением. Встречаются полиуретаны которые при вакуумировании теряют свои свойства или просто закипают. Поэтому смешиваю при обычном давлении, потом вакуумирую некоторые полиуретаны, а потом в камеру под 4 атмосферы. Все пузыри вскипания задавливаются в массу и растворяются.
08.12.18 в 13:06
0
Вот, по этому Я и перешел на печать... А четыре атмосферы, если, что то пойдёт не так, до "Кондратия" доведут, ладно Меня, а, если соседку, это уже статья... Да и сосуд на четыре атмосферы не встречал, скороварки не предлагать, их порвёт, как тузик тряпку... Брызги смолы потом отскребать со стен.... Да и насос нужен не для аэрографа, а помощнее!!! Да и время неспокойное, боюсь что после "ба-баха" бдительные соседи могут организовать "маски шоу"... А я человек тихий...
08.12.18 в 13:56
0
d336f73aabda71c9708e6473c00dc63b.jpg


компрессор от холодильника может как вакуумировать, так и нагнетать воздух. 10 очков накачает не нагревшись. предел был 21 атмосфера дальше порвало шланг.
08.12.18 в 14:59
0
Занятный "коллайдер"!!!! Толщина сталюги миллиметров пять??? Вроде холодильные компрессоры особо производительностью не славятся... Как компрессор, для аэрографа использовал, ещё с Советских времён, наверно десяток убились... И Вы утверждаете что он банку объёмом три литра накачает на 10-20 атмосфер, за время жизни смолы??? Там же 2-5 минут от марки... Маленькая рационализация прибора, собрать всё на одной базе, доске, раме из уголка, на выбор, трубку компрессора воткнуть прямо в камеру развальцевать, пропаять, залить силиконом... Какой нибудь маслосборник не помешает… Ну, а дренаж вывести либо на крышку либо на корпус с другой стороны... Для крышки надо бы более оперативную систему запора... Ну и в порядке техники безопасности предохранительный клапан, но, это уже, так, для порядка... Стёклышко, сомневаюсь, для контроля полезно, но и осколков добавит... Идея Мне понравилась, только сделать, это пока не из чего... Правда, как поведёт смола после сброса давления, не знаю, не пробовал...
08.12.18 в 21:34
0
Чаще всего использую оникс слоу, это черный смуфкаст. у него время от до начала полимеризации 7 минут. но и с 305 нет проблем, до 3 очков качает за 25 секунд, до 5 за 40. до 6 - 1 минуту 20 секунд, дальше медленее. но сейчас стоят пластиковые фильтры по входу и выходу, поэтому выше 5 не качаю. аварийный клапан стоит на 8 атмосфер. Но с ним проблема в том что фильтры рвутся на 7, а ниже в наших магазах нет.
стекло нужно при вакуумировании только. использую вот такой бутерброд склееный из 3 листов 5мм акрила.
емкость выточена из цельной болванки, фланец приварен. толщина стенки 7 мм.

upd. на фотке в центре стекла не трещина, а пузыри не вышли при склейке.


e86fc8f4ae2ae50cf1d482b709f19a78.jpg
09.12.18 в 01:31
0
Ну стёклышко для контроля процесса не помешает... И при каком давлении пузыри стремятся к нулю??? Работал с триста пятым, после серии обломов завязал... Такую заготовку ещё поискать...

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Покрасочная камера

Пластик ABS от 3Д Партнер. Пример использования.

Немного о Witbox 2

Поиграем?

В Жуковском откроется региональный центр прототипирования и цифровых технологий

Новый High Temp Resin от компании Formlabs