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:
Создание конструкторской документации
Изготовление мастер-модели
Изготовление песчаной формы
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).
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.
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.
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.