Izdelava plastičnih protoripov v silikonske kalupe
Transcription
Izdelava plastičnih protoripov v silikonske kalupe
Izdelava plastičnih prototipov z vakuumskim ulivanjem Osnovni princip izdelave prototipov izdelanih z vakuumskim ulivanjem (angl. Vacuum casting) temelji na ulivanju dvokomponentnih poliuretanov v slikonske kalupe, cel proces pa se vrši v vakumski komori. Postopek izdelave temelji na pramodelu (angl. Masterpart), na podlagi katerega se izdela silikonski kalup. Vanj se gravitacijsko ulije izbran dvokomponentni material, ki ga izberemo na osnovi zahtevanih oz. želenih tehničnih lastnosti izdelka. Poenostavljeno rečeno, gre za dejansko kopiranje nekega objekta. Bolj ko je pramodel natančen in gladkih površin, boljši je ulitek. Kdaj in zakaj izbrati tehologijo vakuumskega ulivanja? Prototipi in ‘nulte’ serije izdelkov izdelanih z vakuumskim ulivanjem so namenjene vsem, ki se soočajo s potrebami po visokokakovostnih prototipih. Gre za izdelke, ki se z svojim izgledom in tehničnimi lastnostmi zelo približajo končnim serijskim izdelkom. Širok nabor Nosilec naprave za satelitsko cestninjenje Prototip signalizacijske svetilke Izolacija navitja materialov omogoča izdelavo funkcionalnih, dejansko uporabnih izdelkov, od samostojnega kosa, simulacij 2K brizganih izdelkov do zahtevnih sestavov . Izdelava samo enega CHEMETS, Kranj, d.o.o., Trg Prešernove brigade 5, 4000 Kranj tel.: +386 4 235 44 70, fax: +386 4 235 44 77 www.chemets.si primerka ali pa manjše serije je največji atribut omenjene tehnologije, ki več kot uspešno zapolnjuje vsem znano in predvsem finančno ter časovno obremenjujočo vrzel med CAD datoteko in prvimi brizganimi izdelki. Takšni prototipi so uporabni v namene mehanskih testiranj, testiranju trga, marketinških predstavitev, promocij izdelka, prodaje končnih izdelkov pred izdelavo serijskih orodij za brizganje itn. Postopek izdelave silikonskega kalupa Najpomembnejši element za izdelavo kalupa je model oz. pramodel. Le-ta je lahko katerikoli predmet, vendar pa se je pri izbiri potrebno ozirati na nekatere zakonitosti, katere nam kasneje olajšajo delo. Kot pramodel niso uporabni predmeti barvani z barvami na nitro osnovi, saj se silikon okoli takšnega pramodela ne strjuje. Prav tako so problematični porozni modeli, ker silikon v vakuumu zalije tudi najmanjše pore v modelu, zato takega modela ni možno izvleči iz kalupa. V redkih primerih, ko nam ne preostane drugega tak pramodel predhodno pobarvamo s kitom za brizganje in ga obrusimo. Taki pramodeli so največkrat izdelani po postopkih 3D print (mavčni prah), SLS (lasersko sintranje) in FDM (ABS 3D print). Pomembna lastnost silikonskih kalupov je, da z njihovo uporabo vedno dobimo popolno kopijo pramodela, torej tudi njegove eventuelne slabe površine ali netočne mere zaradi ročne obdelave. Kot opozorilo, silikonski kalup na polirani površini skopira tudi prstni odtis ali pa lasersko označen logotip. brušenjem, poliranjem ali peskanjem. Prav tako pri njihovi uporabi ne prihaja do raznih kemijskih reakcij s silikonom. V drugi fazi postopka izdelave kalupa se na pramodel nalepi pozitiv dolivnega kanala in eventuelno odzračevalnih poti. Za zahtevnejše votle kose se predvidi in doda armirne elemente, kot npr. žica, razni kovinski vložki. Sledi izdelava zunanjega okvira kalupa. S pomočjo dodanih podpornih elementov se pramodel ‘obesi’ v prostor na sredini pripravljenega okvirja. Kalup je pripravljen na ulivanje silikona. Iz dvokomponentnega silikona je potrebno pred ulivanjem v prazen kalup odstraniti čim več zračnih mehurčkov. V ta namen se ga pred in po ulivanju vakuumira - za določen čas izpostavi vakuumu. Napake v silikonskem kalupu, nastale zaradi mehurčkov zraka, se odražajo v slabih ulitkih. Silikon se trdi približno 12 ur. Po končanem procesu strjevanja, se silikonska kocka z zalitim pramodelom odstrani iz okvirja. Modelar s skalpelom razreže silikonsko kocko po namišljenih delilnih ravninah. Pri enostavnih pramodelih gre za razrez na dve polovici, pri zahtevnejših modelih pa je tak razrezan kalup lahko tudi iz več kot deset delov. Sledi še zadnja faza. Iz razrezanega kalupa se odstrani pramodel in tako dobimo odprtino, popolnoma enake oblike kot pramodel z dodanim livnim sistemom. Potrebno je še sestavljanje delov kalupa, fiksiranje le-teh in silikonski kalup je pripravljen na ulivanje dvokomponentnih materialov. Zaradi omenjenih razlogov se priporoča uporabo tehnologij, ki omogočajo izdelavo prototipov finih površin. Najprimernejši sta prototipni tehnologiji SLA in PolyJet. Pramodeli izdelani po omenjenih postopkih so predvsem mersko zelo natančni (plasti do 0,0016mm) in niso porozni. Različne površine modela dosegamo z CHEMETS, Kranj, d.o.o., Trg Prešernove brigade 5, 4000 Kranj tel.: +386 4 235 44 70, fax: +386 4 235 44 77 www.chemets.si Pramodel, pripravljen na ulivanje silikona Razrezan kalup Ulivanje silikona Primer ulitka Vakuumsko ulivanje Primer silikonskega kalupa Izraz vakuumsko ulivanje nam pove, da gre za gravitacijsko litje dvokomponentnih materialov v vakuumski komori oz. vakuumu. Vakuum je pri celotnem postopku izdelave tovrstnih izdelkov najpomembnejši faktor, saj nam zagotavlja popolno zalitost materiala v kalup. Vakuumska črpalka dobesedno izsesa ves zrak iz kalupa in okolice in ustvari podtlak okoli 0,5 mbar. Prav tako v izdelkih ni mehurčkov raznih plinov, ki nastanejo pri reakciji A in B komponente materiala. Postopek ulivanja v kalup se prične z natančnim odmerjanjem A in B komponente materiala (dvokomponentni poliuretan). V osnovi gre za CHEMETS, Kranj, d.o.o., Trg Prešernove brigade 5, 4000 Kranj tel.: +386 4 235 44 70, fax: +386 4 235 44 77 www.chemets.si mešanico izocianata in poliola, odmerjenega po navodilih proizvajalca. Posamezne komponente se dozira posamično, v dve ločeni posodi. V eno se po potrebi dodaja razne pigmente, odvisno od barvnih zahtev. Obe posodi se ločeno vstavi v mešalni mehanizem v komori. Po določenem času vakumiranja obeh ločenih komponent se prične z mešanjem. Premični podstavek posode ene od komponent jo prelije v posodo z drugo. Rotirajoča mešalna lopatica premeša tekoči material, vseskozi v vakuumu. Vsak material ima zaradi hitre reakcije obeh komponent določen čas (angl. Gel time), v katerem mora priti do ulivanja v kalup. Časi ulivanja so odvisni od materiala in določeni od njihovih proizvajalcev. Ulivanje v kalup poteka po istem principu kot zlivanje komponent. Premični podstavek posode z materialom zlije material v lijak kateri je s cevjo povezan s kalupom, lociranim v vakuumski komori pod mešalnim mehanizmom. Material steče v kalup in popolnoma zalije vse odprtine. pri strjevanju so določeni s strani proizvajalcev materialov. Življenjska doba enega kalupa se giblje od deset do cca. štirideset ponovitev ulivanja. Razlog za to je največkrat agresivnost tekočega materiala kateri z vsako ponovitvijo malenkost poškoduje kalup. Druga postavka je tehnična zahtevnost kosa, saj se kos iz kalupa vzema ročno in silikon včasih ne vzdrži mehanskih obremenitev. Vedno je življenjska doba odvisna od same geometrije ulitka. Sledi samo še razstavljanje kalupa in odrezavanje livnega sistema. Končane plastične izdelke lahko po potrebi dodatno brusimo, poliramo, peskamo, barvamo... Na določene materiale je možen tudi nanos raznih krom in drugih efektov. Lastnosti materialov, ki jih naročnik lahko izbira za svoje prototipe oz. izdelke s postopkom vakuumskega litja: Po ulivanju vsak material potrebuje določen čas da se strdi oz. da pride do zahtevane trdnosti. Čas strjevanja močno variira glede na vrsto materiala, od 15 minut do nekaj ur, včasih tudi dni. Podatki o časih in zahtevanih posebnih pogojih trdota Shore A in D vsebnost steklenih vlaken barve, prosojne in neprosojne po RAL, PANTONE, HKS temperaturna obstojnost elastičnost trdnost Prototip komandnega sklopa Prototip gumene manšete CHEMETS, Kranj, d.o.o., Trg Prešernove brigade 5, 4000 Kranj tel.: +386 4 235 44 70, fax: +386 4 235 44 77 www.chemets.si Naprava za satelitsko cestninjeje Prototip leče Prototip čitalnika Urbana Prototip rezalnika sadja, 2K zalivanje Primer mehkega materiala CHEMETS, Kranj, d.o.o., Trg Prešernove brigade 5, 4000 Kranj tel.: +386 4 235 44 70, fax: +386 4 235 44 77 www.chemets.si Izvleček iz tabele največ uporabljanih materialov za vakuumsko ulivanje CHEMETS, Kranj, d.o.o., Trg Prešernove brigade 5, 4000 Kranj tel.: +386 4 235 44 70, fax: +386 4 235 44 77 www.chemets.si