Багато з тих, хто користується 3D-принтером не раз стикалися з необхідністю виробництва партії моделей в стислі терміни і потребою отримання вироби з більш міцності.
На жаль, 3D-принтер далеко не завжди здатний відтворити поставлене завдання, але він є найкращим претендентом на створення, так званої моделі-зразка. Надалі, на допомогу у вирішенні даного питання приходять матеріали компанії «Smooth-On», найпопулярнішого, мабуть, виробника матеріалів холодного відкидання.
У даній статті розглянуті найпоширеніші силікони, поліуретани і добавки. Так само торкнемося процесу створення форм, знаходження їм застосувань і, самостійно зробимо силіконову форму і модель.
Послідовність процесу створення вироби методом лиття часто однаковий: створюється модель, за допомогою якої відтворюватися силіконова форма, заповнюється матеріалом, на виході ми отримуємо готовий виріб. Однак, в залежності від складності моделі, необхідних властивостей, будь-який з етапів може значно змінюватися.
Приділимо готельне увагу процесу підготовки моделей, надрукованих на 3D-принтері. Організація «Smooth-On» звертає свою увагу на дану технологію і випустила спеціалізований лак «XTC-3D». Дана речовина помітно згладжує видимі огріхи, шари.
Методи створення форм
• Невелика заливка
Даний спосіб є найпростішим, при виготовленні. Модель поміщається в спеціальну герметичну ємність зі звичайного оргскла, пластику або іншого матеріалу, званого опалубкою, щільно фіксується, потім заливається силіконом. Даний спосіб застосовується для створення простих моделей, рельєфів і сувенірної та іншої продукції.
Даний метод схожий з попереднім, відмінність полягає лише в тому, що форма в подальшому розрізається, для полегшення знімання. При виготовленні, модель закріплюють в підвішеному стані за допомогою нитки, дроту або закріплюється на тонкій опорі. Такий метод відливання призначений для створення більш складної геометричної форми технічного вироби.
Даний спосіб полягає в приміщенні деталі на глиняну або пластилінову основу, ділить форму навпіл. На основі є спеціальні замки, що забезпечують поєднання двох форм. Навколо збирається опалубка і герметизується клеєм або пластиліном. Після цього форма перевертається, відбувається очищення глини або пластиліну, відбувається покриття силікону розділовим складом і заливка другої половини форми.
Даний спосіб виготовлення є найскладнішим. Його відмінність від попередніх полягає в тому, що модель розміщують на глиняну або пластилінову основу, яка розділяє форму навпіл.
У підставі розміщують спеціальні замки, які в подальшому забезпечують точне сполучення двох форм і виключає зсув. Навколо основи збирають опалубку, герметизують гарячим клеєм або пластиліном, після чого, в неї заливається перша половина форми. Після того як силікон затвердіє, форму необхідно перевернути, залишки глини або пластиліну зчистити, а сам силікон покрити спеціальним розділовим складом, тільки після цього заливають другу половину форми.
Методи заливки пластиків
Даний метод створює так звану «панчішну» форму і це відбувається, коли силікон в точності повторює форму об'єкта і має товщину від 3 мм до декількох сантиметрів. При створенні форми «в намазку» потрібно досить в'язкий, що не стікає силікон. Для зручної роботи рекомендується використовувати «тиксотропний» силікон, або звичайний, але з додаванням згущувача.
Матеріал необхідно наносити пензлем або шпателем в кілька шарів. Так само потрібно чергувати в'язкість і швидкість затвердіння, це необхідно для того, щоб форма була максимально деталізована і міцна. Після того, як ми закінчили виготовлення шарів, приступаємо до створення жорсткої зовнішньої оболонки, завдання якої полягатиме в тому, щоб тримати форму.
Методи заливки пластиків
Найпростішим способом заливки є звичайна заливка пластика в форму, він використовується для домашнього виготовлення, з його допомогою, досить просто можна досягти необхідної якості. У міру необхідності, можна використовувати установку високого тиску, що само собою, має на увазі повне видалення бульбашок повітря.
При такому процесі виготовлення, форма поміщається в камеру з підвищеним тиском (до 4 атмосфер). Форму необхідно залишити в камері до повного затвердіння.
Наведемо ще один метод, так звана заливка «в обкатку». Її використовують при створенні порожнистих виробів. У форму заливається пластик (приблизно 10% від загального обсягу), при цьому необхідно закрити всі отвори, через які здійснювалося заповнення, так як далі йде обертання форми в усіх площинах (вручну або автоматизовано). Під час обертання пластик рівномірно поширюється по стінках форми і застигає.
Даний вид силікону створений на основі платини. Застигання відбувається при кімнатній температурі, при цьому утворюється міцна, гнучка і деталізована форма. Матеріал цієї серії призначений для лиття силікону, поліуретану, смол і поліестеру. Хімічно чутливий і не здатний працювати з латексом, сірої та подібними сполуками. Цифра в назві відповідає твердості за шкалою «Шор А». Сам матеріал є двокомпонентним, а його частини змішують у співвідношенні 1: 1. Призначений для створення форм методом «суцільний заливки».
Призначений для створення форм методом "в намазку". Він має високу ступінь в'язкості, можливість модифікації властивостей за допомогою згущувача і прискорювача, з подальшим створенням якісної багатошарової форми. Двокомпонентний, змішується в співвідношенні 1: 1.
Силіконова паста з коротким часом життя: 1, 4 і 30 хвилин. Служить виключно для ручного змішування. Вкрай міцна і довговічна у використанні. У твердому стані безпечна для заливки шоколаду, карамелі та інших інгредієнтів.
Напівпрозорий силікон. Його особливість, (оптична прозорість), використовується в основному при створення складних форм - силікон відмінно проглядається, що дозволяє зробити розріз більш точним. Як і серія «Equinox», є безпечним при контакті з харчовими продуктами.
Відзначимо існування спеціальних силіконових добавок, що володіють самими різними ефектами, наприклад: Accel-T і Plat-Cat є прискорювачами затвердіння, Slo-jo - збільшує час життя силікону, Thi-Vex відповідає за збільшення в'язкості силікону і дозволяє наносити його на модель пензлем або шпателем, Silc-Pig - концентровані пігменти для фарбування.
Дана серія є основною для створення кінцевого виробу. Серія включає в себе близько 10 найменувань різних пластиків з властивостями, що дозволяють вибрати необхідний саме для вашого проекту матеріал. Як приклад розглянемо «Smooth-Cast 300», володаря короткого часу життя в 3 хвилини і часом затвердіння в 10 хвилин, це дозволяє швидко відтворити великі партії деталей. «Smooth-Cast 305», схожий з вищеописаним зразком, відмінність лише в часі життя, воно становить 7 хвилин. Зі збільшенням часу життя можна отримати більш якісний виріб, за рахунок дегазації змішаних компонентів. Розглянемо «ONYX», він володіє глибоким чорним кольором, досягти якого за допомогою барвника можна. «65D ROTO» служить для створення порожнистої моделі, за допомогою методу "в обкатку", незамінний для точного відтворення кольору, застигає без усадки і з максимальною точність копіює виріб.
- Силікон серії «TASK»
Серія спеціального призначення. Розроблено для застосування в промисловості і має специфічні властивості для конкретних завдань.
Для наочного прикладу ми перерахуємо фільтри за сферами застосування:
Smooth-Sil 940, серія Sorta Clear, серія Equinox, TASK 11.
• Архітектурні, заливка бетону і інших абразивних матеріалів:
Серія VytaFlex, серія Brush-On, серія Ez-Spray, серія PMC.
• Медичні: симуляція тканин і органів
Серія Dragon Skin, з добавками Slacker, Ecoflex 0030, Ecoflex Gel, Body Double.
Практично будь-які поліуретани і силікони, в залежності від завдань і вимог. Серії Mold Max, Mold Star, Smooth-Cast, TASK.
• Спецефекти і грим:
Skin Tite, Body Double, Dragon Skin, Alja-Safe, Ecoflex, Soma Foama, Rubber Glass, Encapso K.
Необхідно відзначити, що це поділ умовний, і не повно представляє широкий асортимент компанії Smooth-On
Розглянемо матеріали і обладнання, яке можна застосувати в домашніх умовах. Спробуємо створити найскладнішу, двоскладову форму.
• Платиновий силікон Mold Star 30
• Заливний поліуретан Smooth-Cast 300
• Лак для 3D-моделей XTC-3D
• Упаковка вінілових рукавичок
• одноразові пластикові стаканчики
• Ємність для змішування
• Термоклейвий пістолет
• Матеріал для опалубки (пластикові панелі)
• Скульптурна глина
• Кілька малярних кистей
Моделлю нам послужить досить поширене виріб - болт, надрукований на 3D принтері.
Ми створили його чорним PLA пластиком на Picaso 3D Designer з товщиною шару в 100 мікрон.
Потім робимо обробку, щоб відлита модель не перейняла слоистость надрукованого об'єкта. Болт обробляється лаком XTC-3D, потім шліфується для отримання гладкої поверхні
Наша модель готова до заливання, для цього поміщаємо її на глиняну основу, занурюючи її на половину так, щоб почати процес вирівнювання глини.
Край повинен бути рівним, прилягати до моделі, необхідно прибрати зайву глину, укласти модель в опалубку.
Стики пластика необхідно обробити клеєм і закрити опалубку, робимо в ній виїмки для замків.
Переходимо до процесу заливки силікону. Так як двокомпонентний силікон і поліуретан схильні до поділу на фракції, перед кожним використанням слід проводити ретельне перемішування, потім відміряє однакову кількість двох компонентів за обсягом і приступаємо до процесу змішування.
На щастя, для даної марки силікону дегазація в камері не обов'язкова, що значно спрощує процес виробництва.
Заливаємо силікон в опалубку, залишаємо застигнути на 6 годин, після закінчення яких, звільняємо модуль від опалубки і прибираємо глину, очищаючи її від залишків.
Тепер необхідно змастити силікон розділовим складом, при його відсутності ми можемо скористатися простим вазеліном.
Далі повторюємо процес, заливаючи другу половину форми.
Через шість годин наша форма готова. Використовуючи лезо, необхідно акуратно роз'єднати половинки, вийняти деталь.
І так, тепер все готово для заливки поліуретану. З'єднуємо дві половинки форми, елементи опалубки використовуємо для жорсткості, скріпити можна скотчем або гумками.
Необхідно перемішати обидва компонента, струшувати їх протягом 5-10 хвилин, після чого дати відстоятися. Далі так само як і з силіконом: відміряти рівну кількість за обсягом і змішати їх. Після того як ви зробили змішування, діяти потрібно швидко, тому що час життя складає всього 3 хвилини, по закінченню яких відбудеться схоплювання пластика.
На закінчення хочеться відзначити, що воістину великі можливості використання матеріалу «Smooth-On» відкриваються в сукупності з 3D-печаткою.
Тепер Ви можете отримувати вироби з більшої кількості матеріалів з різними властивостями, не обмежуючись виключно PLA і ABS. Варто відзначити, що дрібносерійне виробництво стає доступним: для цього необхідно роздрукувати 1 екземпляр і, обробивши його, Ви зможете в стислі терміни створити необхідну кількість копій в домашніх умовах. Для досягнення відмінного результату зовсім не обов'язково використовувати дороге обладнання.