Изготовление мастер моделей

Процесс создания мастер моделей является наиболее трудозатратным. На различных предприятиях используют разные технологии их производства: на одних используется ручной труд специалистов модельщиков, на других - изготавливают на фрезерных станках с ЧПУ. Однако, эти традиционные методы требуют задействования  ручного труда, производственных мощностей, и значительных временных затрат.

В современных реалиях гораздо более эффективным является процесс создания мастер-моделей на 3D-принтерах. 

Специалисты студии RodinLabs имеют богатый опыт создания мастер-моделей для различных проектов. Студия 3D печати RodinLabs предлагает печать на инженерных FFF - Picaso PRO 250, Designer X, Designer XL, и на профессиональных SLA 3D-принтерах, что позволяет добиваться наилучшего результата.

Для создания больших партий предметов используется литье металла в гипсовые опоки или керамические формы. Другой способ - литье двухкомпонентного полиуретана в силиконовые формы. Традиционно металлические отливки получают по следующей схеме: 

1. Создание конструкторской документации

2. Изготовление мастер-модели

3. Изготовление песчаной формы

4. Заливка формы металлом

Мастер-модель — эталонная модель предмета необходимая для создания формы для литья. Мастер модель выполняется в натуральную величину и с заранее оговоренным качеством поверхности. Поверхность может быть матовой, глянцевой или похожей по текстуре на корку апельсина (шагрень). 

Процесс изготовления мастер-моделей на 3D принтерах: 

Современный 3D-принтер позволяет воплотить в жизнь любые задумки его владельца, а если в распоряжении есть несколько 3D-принтеров, то можно создать собственное мелкосерийное производство, но что делать, если нужно произвести партию изделий в несколько тысяч единиц?  

Чтобы получить отливку необходимого качества, прежде всего, нужна хорошо выполненная 3D-модель для создания литейной формы.

Разработка такой модели может быть крайне трудоемкой и потребовать немалого терпения и внимания к деталям. Наши специалисты по моделированию помогут вам создать необходимую модель или доработать имеющуюся. 

Обратите внимание на контуры модели, которые имеют более острый угол, по отношению к плоскости разделения пресс-формы. Другими словами, если посмотреть на форму сверху, вы должны видеть всю внутреннюю поверхность детали. Подобные “выступы” могут впоследствии привести к тому, что мастер-модель или слепок застрянут в форме. Тем не менее, преимуществом силиконовых пресс-форм является их эластичность – они в определенной мере поддаются сгибанию и скручиванию, что облегчает извлечение готового отлитого изделия. Это означает, что при создании формы можно делать незначительные выступы. Правильно отлитая модель достается практически самопроизвольно, после нажатия на форму.

Технология 3D печати мастер модели

Для изготовления пресс-форм из силикона в качестве мастер-модели подходит любой не пористый материал. Это означает, что можно использовать модели либо из привычных филаментов (ABS, поликарбонат РС и т.п.), либо из фотополимерной смолы. При печати по технологии FFF деталь неизбежно имеет видимую слоистость, что не представляет проблем при извлечении из формы, но, конечно, они будут видны на финальном слепке. В связи с этим, предпочтительно использовать изделия, напечатанные на SLA принтерах, либо по технологии FFF, но с постобработкой.

Помимо прочего, перед тем как использовать мастер-модель для изготовления пресс-формы, необходимо изучить ее поверхность на предмет наличия мелких дефектов, потертостей и полностью удалить остатки поддержек. В противном случае все эти изъяны поверхности будут скопированы в финальный слепок.

Подготовка к изготовлению литейной формы

Прежде чем сделать литейную форму из двух частей, нужно наметить ее разделительную плоскость. Заливочный канал и вентиляционные отверстия в форме создаются непосредственно перед заливкой.

Как правило, разделительная плоскость создается следующим образом:

Мастер-модель вдавливается в пластилин до предполагаемого уровня разделительной плоскости. Чтобы позже можно было выровнять обе половины формы, создаются специальные ключи. Это могут быть любые отверстия и канавки, которые добавят плоскости рельефа, это необходимо, чтобы не допустить соскальзывания половинок формы.

Также создается наружная оболочка, которая удержит жидкий силикон внутри и не даст ему разлиться. Такой корпус также можно распечатать на 3D-принтере.

Все внутренние стенки корпуса, поверхность пластилина и мастер-модели, должно быть покрыто специальным средством для разделения пресс-форм, иначе не получится извлечь мастер-модель из формы. Далее создается нижняя половина формы. Силиконовая смесь с добавлением отвердителя/активатора добавляется в угол корпуса. Нужно дать силикону растечься и заполнить все углы формы.

После этого нужно дать силикону полностью затвердеть, затем снять нижнюю половину формы с корпуса и удалить всю пластилиновую массу.

Когда форма и мастер-модель будут полностью очищены от пластилина, необходимо снова покрыть их разделительным средством, чтобы верхняя половинки формы не прилипли друг к другу. Далее заливается силиконовая смесь и формируется оставшаяся часть формы.

Литейный материал заливается в форму через специальный заливочный канал. Его размер имеет большое значение для качества конечного изделия в случае, если не используется метод центробежного литья. Для большинства материалов он должен быть не менее 3-5 см в длину. Исключением является металл. Для материалов с более низкой текучестью, таких как гипс, бетон или воск, ширина канала должна быть не менее 3 см, в остальных случаях достаточно ширины 1 см.

Также необходимо вырезать по крайней мере одно отверстие для вентиляции, чтобы воздух быстрее выходил из формы. Такие вентиляционные отверстия всегда должны располагаться над точкой, где заливочный канал соприкасается с полостью модели, а также во всех местах, где могут образоваться карманы с воздухом. Для стандартной процедуры литья характерно, что все вентиляционные отверстия также полностью заполнены литым материалом.

Процесс литья

Итак, получилась необходимая пресс-форма с заливочным каналом и вентиляционными отверстиями. Форму можно использовать повторно до 30-50 раз, в зависимости от необходимого уровня детализации контуров.

Теперь пришло время для самого литья. Опять же, необходимо использовать специальный разделитель для покрытия внутренних поверхностей формы.

Необходимо плотно скрепить обе половины формы и неспеша влить горячий материал. Далее нужно дождаться отверждения материала. Время этого процесса может меняться от температуры окружающей среды и типа используемого материала.

После извлечения изделия из формы, если это необходимо, оно отправляется на покраску. Специалисты студии Rodinlabs занимаются покраской и постобработкой изделий любой сложности. На первый заказ в нашей студии действует скидка 20%.

Кейс компании PepsiCo

Сложно переоценить важность скорости выхода продуктов на рынок в секторе потребительских товаров. Бренды постоянно стремятся разрабатывать новые дизайны упаковки, чтобы удовлетворить меняющиеся желания потребителей и выделиться на фоне конкурентов. Однако изменение дизайна упаковки обходится дорого, особенно в производстве напитков в бутылках. Создание классического металлического инструмента для выдувания бутылок в компании PepsiCo раньше означало несколько недель ожидания и тысячи долларов расходов. По словам Макса Родригеса, старшего менеджера отдела глобальных исследований, PepsiCo могла тратить до 10 000 долларов и около 4 недель на изготовление одного набора инструментов для создания металлических инструментов для выдувки. 

После внедрения 3D-печати и смены технологии время изготовления снизилось с 4 недель до 48 часов, а затраты с 10 000 до 350 долларов. Полный набор пресс-форм может быть изготовлен за 12 часов, на 3D-печать уходит 8 часов, а на постобработку или отверждение - 4 часа. Новые формы можно использовать для изготовления более чем 10 000 бутылок до выхода из строя. В результате затраты снижаются почти на 96% по сравнению с традиционной металлической оснасткой.