Андрей Смирнов
Время чтения: ~17 мин.
Просмотров: 0

Литье из силикона. советы начинающим мастерам

Быстрое литье пластмасс в силиконовые формы для снижения расходов на производство

Технология 3D печати пусть и является универсальной, однако остается достаточно дорогостоящей, особенно если речь идет о выпуске простых, однотипных деталей. Литье пластмассы в силиконовые формы позволяет использовать всего лишь единственный образец (шаблон) будущих изделий. Он называется мастер-моделью.

Наша компания создала уникальную базу высокотехнологичного оборудования, которое позволяет выполнять мелкосерийное производство высокого качество. У нас используются европейские высокоточные 3D принтеры, вакуумные камеры, сканеры, профессиональные термошкафы и многое другое.

Литье пластмасс в силиконовые формы позволяет решить такие задачи, как:

  • Произвести серию изделий, от 1 до 1000 штук из пластмасс различного типа. При этом готовые изделия имеют низкую себестоимость и могут производиться очень быстро. Нет необходимости заказывать дорогую металлическую пресс-форму, только на создание которой может уходить несколько месяцев.
  • Тестирование изделий, деталей, корпусов для дальнейшего производства крупными партиями с использованием металлических пресс-форм. Проектировщик имеет возможность на опытном образце проверить его работоспособность, сочетание с другими деталями.
  • Производство пробной партии изделий для демонстрации широкой аудитории (партнерам, потенциальным заказчикам, техническим специалистам). Это позволяет согласовать массу вопросов.
  • Быстрое восстановление поврежденной, сломанной или изношенной детали. Литье в силиконовые формы поможет заменить испорченный корпус на уникальных приборах, технике.
  • Создание изделий для прохождения сертификации, согласования всех технических требований в качестве подготовки перед крупносерийным производством.

В зависимости от имеющихся требований к изделию, наши специалисты подготовят необходимый для использования вид пластмасс, силикон с определенными свойствами и характеристиками.

Изготовленные изделия могут иметь такие свойства:

  • Повышенную прочность;
  • Теплоскойкость;
  • Эластичность;
  • Упругость;
  • Прозрачность.

Полученная высокоточная силиконовая форма позволяет выполнять до 20 циклов заливки, после чего производится повторное изготовление формы с использованием мастер-модели. Благодаря широким технологическим возможностям, можем изготавливать изделия повышенной прочности, упругие, эластичные, прозрачные или теплостойкие детали. Допускается также производство изделий для различных условий эксплуатации, с такими сложными элементами, как резьба. Специалисты также могут использовать различные пигменты.

Формы для литья олова

Для изготовления литьевой оснастки применяют такие материалы, как гипс или силикон. Все зависит от детали и ее назначения. К самой простой можно отнести гипсовую. Для ее изготовления понадобится коробка из дерева, некоторое количество гипса и кусок металлической трубки.

Создание оснастки выполняется в несколько шагов:

  1. Приготовление гипсовой смеси. Она по внешнему виду должна напоминать густую сметану.
  2. Смесь вываливают в заранее приготовленную коробку и разравнивают.
  3. Для получения полуформы необходимо взять деталь и наполовину погрузить ее в приготовленный гипс. Аналогичную операцию необходимо выполнить со второй половиной детали. В результате будут получены 2 полуформы.
  4. Полуформы надо соединить, или скрепить с помощью замков или просто стянуть тугой резинкой. В то место, через которое будет заливаться расплав олова надо вставить приготовленную металлическую трубу.

В принципе литьевая оснастка готова к работе. Расплав олова можно спокойно заливать в полученную форму.

В чем отличие гипсовых форм от других – главное они имеют меньшую стойкость. Если их поверхность не подготавливать, то такая оснастка может выдержать один – два цикла.

Изготовление простых одноразовых форм

Хрупкость, разрушение структуры гипса при испарении воды делает затруднительным использование этого материала для многоразового использования. Однако в качестве одноразовой и простой в изготовлении пресс-формы, гипс подходит как нельзя лучше.

Чтобы сделать форму для простого грузила нужно:

  1. Подготовить короб для заливки формы, он должен состоять из двух частей, плотно монтирующихся друг на друга, можно использовать небольшие дощечки, скрепленные винтами;
  2. Развести гипс до сметанообразного состояния, при этом нужно стараться, чтобы в полученной смести не было пузырьков воздуха, так как на их месте потом появляются пустоты;
  3. В нижнюю часть короба заливается первый слой гипса, который должен немного застыть;
  4. В гипс до половины погружается нужное грузило и с помощью сверла, сбоку от заготовки, в гипсе делается отверстие для заливки свинца (в эти отверстия лучше вставить подходящие по размеру цилиндрики);
  5. Поверхность застывшего слоя смазывается растительным маслом, чтобы после можно было легко разделить половинки формочки;
  6. Сверху устанавливается вторая часть короба, в которую заливается гипс;
  7. После застывания всей конструкции короб разбирается, разделяются обе части формы и вынимается грузило и цилиндрики заливных каналов;
  8. Форма зачищается и покрывается изнутри слоем сажи при помощи копоти от горящей свечки;
  9. Закрепляются ушки и петли для грузила, формочка собирается и закрепляется проволокой;
  10. Готовая форма должна хорошо просохнуть, для этого её нужно поместить в сухое место на 1-2 дня или использовать духовку.

Самым же простым способом изготовления конусовидного грузила является использование бумажного конуса в песке:

  • Бумажная заготовка (свернутый в конус кусок бумаги) вставляется в любую посуду, плотно заполненную песком, в острый конец конуса вставляется металлическая петля для грузила;
  • Свинец расплавляется и заливается в бумажный конус;
  • Часть конуса сгорает, но за это время свинец успевает немного остыть и начать затвердевать;
  • Остывшую заготовку вынимают из песка и обрабатывают напильником.

Вместо бумаги можно использовать алюминиевую фольгу.


Материал для грузила также достаточно распространен и доступен, поэтому даже сложные грузила вполне можно изготовить и самостоятельно, используя соответствующие заготовки

Что необходимо?

Для открытия бизнеса по производству силиконовой продукции начинающему предпринимателю понадобятся цех, склад и высокотехнологичное оборудование.

Помещения под цех и склад

Чтобы поставить на поток производство силиконовых форм, нужно снять помещение площадью не менее 50 квадратных метров, где можно производить и складировать готовую продукцию. Для подобного бизнеса подойдёт хорошо отапливаемое помещение с качественной вентиляциионной системой и низкой влажностью. Также обязательно проверьте наличие канализации и водоснабжения. Лучше снять помещение в промышленной части или за пределами города.

Оборудование

Для запуска масштабного производства придётся потратиться на автоматизированную или полуавтоматическую линию. Всё зависит от финансовых возможностей и планируемых объемов выпуска продукции. В любом случае вложить придется несколько миллионов рублей.

Автоматизированная линия включает в себя следующие агрегаты:

  • Дозатор.
  • Экструдер.
  • Сортировочный и упаковочный узлы.
  • Линию для укладки готовых изделий в коробки.

Гораздо менее затратным станет покупка мини-цеха по изготовлению силиконов и литых изделий из полиуретанов. Так, на подержанное оборудование придется потратить гораздо меньше, чем на новое — всего 350-400 тысяч рублей. Обслуживанием такой линии занимаются 2-3 человека, но и ассортимент на первых порах будет совсем скромным. Тем не менее, этого хватит, чтобы запустить производство силиконовых форм по двум направлениям, например, изготавливать формы для домашней выпечки и формы для приготовления мыла.

Если бюджет у будущего предпринимателя небольшой, можно изготавливать изделия из силикона дома. С помощью готовых матриц можно делать формы для выпечки и другие несложные формы. Затраты в этом случае составят 50 000 рублей.

Материалы

Вот перечень материалов, которые понадобятся для изготовления силиконовых форм на предприятии. Закупка может обойтись в 300 тысяч рублей.

  • Кремний
  • Бор
  • Хром
  • Никель
  • Вольфрам
  • Кобальт
  • Медь
  • Селен
  • Жидкий пластик
  • Эпоксидная смола
  • Воск (искусственный или натуральный)
  • Полиэфирная смола
  • Полиуретановый эластомер

Технология

Мелкосерийное производство путем литья в силиконовые формы имеет определенные особенности и состоит из нескольких этапов:

  1. Производство прототипа изделия. Речь идет о проектировании объемной модели на компьютере с последующей ее распечаткой на 3d-принтере или фрезеровкой на ЧПУ. Как вариант, может быть использован готовый прототип заказчика, но в 90% случаев он требует доработки.
  2. Подготовка мастер-модели. Иными словами, это усовершенствованный и подготовленный к производству формы для литья прототип изделия. Мастер-модель определяет качество всего тиража, поэтому к ее разработке выдвигаются серьезные требования. Специалисты наносят дополнительные составы для получения текстур, заклеивают клейкой лентой все отверстия, армируют металлическими элементами глубокие пазы и наносят клейкую ленту на будущую линию разъема формы.

Изготовление силиконовой формы для литья. Для производства формы или, как ее еще называют, матрицы мастер-модель помещается в опалубку – герметичную емкость из твердого материала, соответствующую габаритам изделия. Затем устанавливают систему трубок (литниковую систему), предназначенных для подачи в форму жидкого пластика. После этого силикон, который предварительно прошел дегазацию в вакуумной камере, заливают в опалубку. Наконец, емкость с силиконом примерно на сутки оставляют застывать в специальной камере, и только после этого получается готовая матрица.

Тестовая отливка и доработка формы. Если после тестовой отливки детали, полученное изделие отличается от мастер-модели, производится доработка формы. Как правило, модернизация силиконовой матрицы не занимает много времени, и в основном заключается в усовершенствовании литниковой системы и каналов вывода воздуха из формы при заливке, на основе полученного первого образца.

Производство форм. После того, как заказчик одобрил полученный после тестовой отливки результат, начинается мелкосерийное производство изделий. Количество силиконовых форм зависит от численности конечных изделий из расчета, что одна матрица способна дать 20-50 единиц качественной продукции в зависимости от особенностей геометрии и материала литья.

Завершается этот алгоритм непосредственным литьем пластмассы. 3dVision использует вакуумную технологию литья в силиконовые формы, в ходе которой используются двухкомпонентные полиуретаны с различными физико-механическими свойствами. Благодаря быстроте изготовления оснастки, данный метод уже через несколько дней позволяет получить небольшую партию пластиковых изделий.

Изготовление форм для литья из гипса

Наиболее используемыми материалами являются сам гипс и силикон.

Формы из гипса являются традиционными и привычными для многих поколений мастеров. Они более требовательны к уровню мастерства при изготовлении. В последние десятилетия их все больше теснят формы из силикона.

Формы, которые сделаны из силикона, отличаются высокой точностью, возможностью проработки мелких деталей, легкостью изготовления и снятия ее с отливки. Несколько дороже обходится исходный состав, но это компенсируется повышенной технологичностью и долговечностью.

При проектировании и изготовлении формы важно обращать внимание на:

  • Тщательность проработки деталей.
  • Способ соединения половинок формы и их последующей разборки
  • Способ фиксации половинок друг относительно друга
  • Расположение отверстий для литья. Оно должно позволить жидкому гипсу проникать во все уголки формы и полностью заполнять ее.
  • Конфигурация опоки должна давать пузырькам воздуха свободный выход.

Для фиксации частей опоки друг относительно друга обычно используют резиновые ленты. Для маленьких изделий подходят резинки для денег, для более крупных их вырезают из велосипедных или автомобильных камер.

Предназначение

Мелкосерийное производство деталей используют для создания небольших партий изделий.Например, изготовления корпусов уникальных приборов, макетов для проверки качества дизайнерских работ, дизайна упаковочных материалов, моделей для проведения презентаций. Выпуск продукции малым тиражом также необходим в случаях функционального тестирования деталей.

Небольшая партия отлитых изделий поможет исследовать отклик или провести сертификацию продукции одновременно с производством крупной партии. Подобный подход позволяет выпустить новый продукт на рынок в сжатые сроки при небольших затратах на изготовление.

Обращаясь в нашу компанию, заказчик может рассчитывать на добросовестное выполнение поставленной задачи. 3dVision сделает все возможное, чтобы обе стороны остались довольны итогом сотрудничества: вы получите мелкосерийную партию качественных изделий, а мы – нового клиента на большое количество проектов.

Основные правила работы с силиконом

Итак, с материалами для литья мы разобрались, теперь поговорим о самом процессе. Чтобы избежать брака и неудач работая с силиконом надо соблюдать два золотых правила, существенно облегчающего жизнь мастера:

    1. 1. Всегда строго и педантично следовать инструкциям, не допуская никакой самодеятельности.
    1. 2. Всегда тестировать на совместимость новые материалы, контактирующие с силиконом.

Для работы желательно приобрести вакуумную камеру с насосом, откачивающую воздух из смеси перед заливкой. Некоторые типы силиконов можно использовать и без предварительной дегазации, однако риск того, что в застывшей массе останутся пузырьки воздуха, достаточно велик.

Также неплохо обзавестись духовкой или сушильным шкафом для постотверждения готовых изделий. Подвергшейся термообработке силикон быстрее приобретает заявленные производителем физико-химические свойства. Нагревать изделия в духовке, предназначенной для пищевых продуктов я бы не рискнула, несмотря на то, что силиконы на платиновой основе считаются нетоксичными материалами.

Замечу, что изготовление силиконовых кукол требует значительных денежных затрат, однако экономить на материалах и оборудовании, ища дешевые аналоги и занимаясь самодеятельностью нельзя — результат таких экспериментов, как правило, плачевен и приводит к неизбежной порче отливок и форм.

Работать с силиконом надо только в виниловых перчатках, латексные использовать нельзя.

Помещение для литья нужно отапливать, температура в нем не должна опускаться ниже 22-23 градусов. Необходимый температурный режим один из важнейших факторов — при температуре ниже 18 градусов силикон может просто не застыть, а более высокая температура воздуха незначительно сокращает время жизни готовой силиконовой смеси.

А вот хранить силикон в жаре нельзя. Материал имеет ограниченный срок годности, сокращающийся от повышения температуры. Открытую банку надо использовать быстро, поскольку контакт с окружающей средой также может повлиять на его свойства. Алгоритм действий при работе с силиконом должен быть таким: достаем банки с силиконом из прохладного места, ждем, когда он прогреется до положенных 23 градусов, тщательно перемешиваем содержимое каждой из банок, соединяем в точной пропорции компоненты А и В, подвергаем готовую смесь дегазации, заливаем в форму и возвращаем оставшийся силикон в холодное помещение.

Вообще, следует помнить, что силикон очень капризный материал, не позволяющий вольностей в обращении.

Какие силиконы нужны для литья?

Итак, прежде всего сам силикон. При создании кукол я использую компаунды (двухкомпонентные силиконы) на платиновой основе от Smooth-On производства США, потому речь пойдет именно о них. Для работы потребуются силиконы двух типов: для литья самих кукол и для изготовления формы. Первых не так много, прежде всего это Dragon Skin Series и Ecoflex Series. Они обладают высокой степенью эластичности и позволяют наиболее реалистично передать эффект человеческой плоти.

Силиконы каждой из этих серий имеют различные технические характеристики: мягкость, время жизни (отрезок времени, когда силикон сохраняет текучесть), время застывания, вязкость и т.п. Какой именно силикон лучше использовать при создании кукол? Здесь ничего конкретного я сказать не могу — все зависит от конечной цели мастера. На мой взгляд, правильнее всего пойти по пути эксперимента, пробуя разные серии, чтобы на практике найти тот самый, единственный, позволяющий достичь нужного эффекта материал.

Силиконы серий Dragon Skin Series и Ecoflex Series бесцветны и полупрозрачны, поэтому для получения реалистичного цвета куклы их надо окрашивать при помощи специальных пигментов Silc Pig.

Второй тип силиконов используется для изготовления формы. Будьте внимательны — силиконы на основе платины можно лить только в формы, сделанные из платиносодержащего силикона. Силиконы с оловянным катализатором использовать нельзя. В противном случае, отливка не застынет. Силиконы, предназначенные для снятия форм, обладают меньшей степенью эластичности, большей твердостью, как правило, окрашены в яркие цвета или прозрачны. Яркая окраска одного из компонентов позволяет равномерно перемешать компоненты А и В перед заливкой, а прозрачные позволяют видеть находящуюся в форме модель (это удобно, если форма отливается целиком, а затем разрезается на части). К силиконам, предназначенным для снятия форм относятся такие серии, как: E-Series, Mold Star Series, Equinox Series, Rebound Series и тп.

Форму можно делать методом заливки, либо поэтапно нанося слои силикона кистью. Первый способ проще и быстрее, но требует большего расхода силикона. Второй более трудоемок, к тому же для него необходимо иметь различные дополнительные материалы. Наглядно увидеть процесс создания формы «в намазку» можно на официальном видео компании:

Особенности технологии

Экономическая выгода и целесооб разность при изготов лении партий до 1000 штук. Помогает получить обратную связь

Технология позволяет точно передавать фактуру поверхности, мельчайшие элементы

Производственные ограничения по габаритам: 600*600*600,по весу отливки: 3кг,отсутствие ограничений по литейным уклонам, равнотолщинности и замкам

Быстрая реализация Изготовление силиконовой формы занимает 2-3 дня — это важно для получения опытной партии

Используемые материалы

ABS подобный пластик, FAR-25 сертифицированный boeing
PP/HDPE подобный пластик

PC прозрачный пластик (с разными характеристиками, включая гибкий прозрачный)
Резиноподобные полимеры с гибкостью по Шору А от 40 до 80ед.

Этапы производства

1. Изготовление мастер моделей

Прежде всего, требуется мастер-модель, которая послужит основой для снятия гибкой формы и отливки дальнейшей партии. Мастер-модель должна иметь качественную хорошо детализированную поверхность, поскольку является эталоном всей партии.

Для изготовления мастер-моделей мы, в основном, используем промышленные 3D-принтеры для печати из гладкого и детализированного фотополимера или слегка шероховатого и прочного полиамида.

3D-печать позволяет быстро создать мастер-модель, а на более ранней стадии проверить прототип на собираемость и внести необходимые корректировки перед печатью итоговой мастер-модели.

Современное оборудование и технологии 3Д печати дают возможность изготовить деталь практически любой сложности и размера, при этом очень большие модели возможно печатать по частям и склеивать. Также в качестве мастер-модели может использоваться оригинальная деталь, предоставленная заказчиком.

2. Подготовка мастер-модели к снятию силиконовых форм

На втором этапе происходит постобработка мастер-модели и доведение ее до состояния, которое подходит для снятия силиконовой формы, а также для придания внешней поверхности той фактуры, которая была согласована с заказчиком.

В частности, для получения гладкой поверхности даже фотополимерные образцы, отпечатанные с высоким разрешением и точностью, необходимо многократно полировать, чтобы довести до идеального вида.

3. Изготовление силиконовых форм

Далее следует снятие силиконовой формы для литья.
Мастер-модель помещается в опалубку, формируются литейные каналы, и происходит заливка жидкого силикона. Благодаря свойствам силикона, гибкая форма прекрасно передает размер, форму и фактуру поверхности изделий.

4. Мелкосерийное производство изделий литьем в силиконовые формы

Затем начинается производство партии изделий с помощью заливки в силиконовую форму полиуретанов разного типа и цвета. Цвет при этом возможно точно согласовать по таблице RAL. Одну силиконовую форму можно использовать для отливки серии до 20-25 штук в зависимости от используемого типа полиуретана.

Узнать стоимость

Наши работы

  • Корпус прибора изготовленный по технологии вакуумного литья в силиконовую форму

  • Кронштейн

  • Макет изготовленный по технологии 3Д печати порошковым композитом

  • Корпус прибора изготовленный по технологии литья в силиконовую форму

  • Выполнили партию корпусов по технологии литья в силиконовые формы

  • 3Д печать на нашем производстве

  • Литье партии корпусов больших габаритов

  • Корпус прибора изготовленный по технологии вакуумного литья в силиконовую форму

Благодяра собственному производству, мы имеем возможность выполнять заказы в
срок от 5 дней. Стоимость и срок литья зависят от вида материала, габаритов изделия
и объема партии. Чем больше тираж, тем меньше стоимость единицы.

Область применения литья из гипса

Литье из гипса применяется как на промышленных предприятиях для изготовления деталей отделки помещений, так и в авторских мастерских. Мастера льют из гипса весьма широкий ассортимент

  • Авторские элементы декора помещений
  • Статуэтки и даже большие статуи, вплоть до моделей для последующего литья из металлов
  • Небольшие украшения
  • Игрушки
  • Детали для масштабных моделей техники

Этим перечнем область применения не ограничивается. Мастера придумывают все новые и новые области применения литья из гипса — везде, где нужно создать детали со сложными поверхностями и рельефом, а требования к прочности и износостойкости не являются критически важными.

Процесс литья из олова

Температура плавления олова всего 231 °C. А вот точка его кипения находится в пределах 2 300 °C. Температуру, при которой металл будет расплавлен, можно достичь в домашних условиях. То есть можно вполне, разумеется, при соблюдении определенных правил и техники безопасности, выполнять литье из олова дома.В промышленных условиях для литья олова применяют специальные центробежные литейные машины. Для изготовления форм применяют гипс, алебастр, эпоксидную смолу, силикон и разумеется, металл.

Процесс литья из олова в промышленности

Создание формы, это, пожалуй, самый ответственный процесс. Для начала необходимо создать эскиз будущей модели. После этого модель изготавливают из полимерной глины. Для нанесения мелких деталей необходимо использовать шило.Другой, не менее важный процесс – изготовление литьевой формы. При ее изготовлении необходимо обеспечить наличие правильного разъема. Он нужен для того, что бы можно было извлечь готовую отливку и при этом не нанести повреждений самому изделию.

Оснастка из силикона для литья из олова

Изготовление оснастки из силикона потребует большего количества материала и времени. Это вызвано тем, что ее необходимо подвергнуть процессу вулканизации. Но в результате всех хлопот будет получена многооборотная оснастка для литья оловянных изделий. В случае если будущая деталь будет достаточно сложной, то необходимо будет предусмотреть наличие закладных деталей. Нельзя забывать и о воздуховодах, через них, по мере заполнения формы оловом, должен выходить воздух.

https://youtube.com/watch?v=P_5SMZaFI9w

Важным элементом конструкции оснастки является отверстие, через которое будут выполнять заливку. Если оно будет маленьким, то металл будет поступать слишком медленно и процесс застывания может начаться до ее полного заполнения.Перед началом литья необходимо соединить полуформы вместе и поместить между листом фанеры. Лист должен быть толщиной не менее 12 миллиметров, размер должен превышать габариты металлоформы. По окончании сборки всю конструкцию стягивают жгутом.

Две полуформы между листами фанеры, стянутые жгутом

Технология литья не отличается большой сложностью, готовить металл к заливке имеет смысл после окончательной сборки формы. Для этого его необходимо хорошо прогреть. После того как на его поверхности появиться пленка желтоватого цвета можно считать, что олово готово к розливу. Если металл будет перегрет, то на поверхности расплава будет плавать синяя или фиолетовая пленка.Расплавленный металл заливают тонкой струйкой. При этом для удаления воздуха можно слегка постукивать корпусу.Открывать форму можно только после того, как отлитая деталь полностью остынет. Для изъятия отливки нужно использовать щипцы. Надо быть готовым к тому, что первое полученное изделие будет иметь некоторые дефекты поверхности.

Удаление излишек олова (облой)

Последовательность механической обработки выглядит следующим образом. Сначала удаляют облой. Так, называют излишки расплава, которые затекают в шов формы. Для этого применяют шабер. Для удаления литников применяют бокорезы. Для окончательной обработки швов используют абразивную шкурку с самым мелким зерном (нулевку).

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации