Dervų liejimas: nuo CAD iki inžinerinio lygio plastikinių dalių - 💡 Fix My Ideas

Dervų liejimas: nuo CAD iki inžinerinio lygio plastikinių dalių

Dervų liejimas: nuo CAD iki inžinerinio lygio plastikinių dalių


Autorius: Ethan Holmes, 2019

Sintetiniai polimerai atlieka svarbų vaidmenį beveik visuose komerciniu būdu pagamintuose gaminiuose planetoje. Plastikai yra ne tik visur, bet labai įvairiapusiški: kai kurie iš jų yra neįtikėtinai ištempti, o kai kurie yra sunkūs kaip nagai; kai kurie yra skaidrūs, o kiti - visose vaivorykštės spalvose; kai kurie gali išgyventi ekstremalias temperatūras, o kiti gali sustabdyti kulkos vidurį.

Kai visa tai galvojate, sunku patikėti, kad net ir mėgėjams, kurie yra įpratę prie 3D gamybos, inžineriniai plastikai vis dar yra tabu. Žinoma, mes galime turėti 3D spausdintuvus, tačiau prieinamų PLA ir ABS ekstruderių išvestis net nesiekia arti pigių injekcinių formų dalių. CNC gamyklų savininkai taip pat neturi jokio pagrindo pasipriešinti: dauguma jų vengia visiškai plastikų, arba naudojasi nebrangiomis, bet prastai veikiančiomis medžiagomis, tokiomis kaip akrilas arba HDPE.

Keista, nėra jokios priežasties, kodėl dalykai turi būti tokie. Yra gana saugi, nebrangi ir be rūpesčių technika, kuri leidžia jums dirbant neįtikėtinai kietas ir tiksliąsias dalis per kelias valandas. Vienintelė problema yra ta, kad beveik visus turimus vadovus apie šį procesą, vadinamą dervų liejimu, rašo menininkai, kartu su kitais menininkais. Jų požiūris į inžinerinius projektus paprastai nėra geras planas.

Vienos formos liejimo formos

Jei laikotės įprastų patarimų, kaip kopijuoti rankomis pagamintas dalis, jums bus nurodyta, kad originalus elementas padengiamas arba panardinamas į lanksčią medžiagą, pvz., Alginatą arba silikoninę gumą. Kai tai bus padaryta - ir apvalkalas yra visiškai išgydytas - jums bus paprašyta atidaryti šį guma atspaudą ir gauti originalų modelį. Tuomet jūs taip pat užpildysite tuščiavidurį tuščiavidurį su kitu termoreaktyviu junginiu, kuris užima pradinę dalį, ir užfiksuoja visą dalyką.

Šis procesas veikia, tačiau turi daug trūkumų, ypač jei norite gauti nuspėjamus rezultatus - ir norite juos greitai gauti. Pvz., Gali būti apmokestinama sukurti atitinkamą dėžutės formą ir tada tinkamai pritvirtinti ir orientuoti originalų modelį. Tai gali būti lygiai taip pat sudėtinga pašalinti originalią dalį nepažeidžiant modelio, apvalkalo ar abiejų. Heckas, netgi kai pelėsiai vėl sugrąžinami, nepažeidžiant gautos dalies matmenų tikslumo, yra gana sudėtingas iššūkis.

Laimei, visos šios problemos gali būti vengiamos dirbant su kompiuteriu suprojektuotomis dalimis: viskas, ką jums reikia padaryti, yra pridėti norimą geometriją prie CAD sukurto pelėsių ertmės, sudarant teigiamą pelėsį, žinomą kaip modelis, ir tada gaminkite juos kartu vieną žingsnį. Vėliau kalbėsime apie sudėtingesnius pavyzdžius, bet dabar imkime dalį su plokščiu dugnu ir ribotais mažesniu. Tokiu atveju modelis gali būti toks pat nereikšmingas, kaip:

Suprojektuoti paprastą vienos dalies gumos formą.

Įdėjus dėžutę aplink dalį, 3D spausdinimas turi gana nedidelį poveikį, tačiau tai daro didžiulį teigiamą skirtumą CNC frezavimo darbams. Taip yra todėl, kad galite greitai mašinuoti modelį ant viršgabaritinės atsarginės medžiagos dalies, daugeliui jo nepažeistos būsimam naudojimui. Tai taupo pinigus, laiką ir pašalina nerimą dėl detalės tvirtinimo, kad jis nenukristų nuo įrankio.

CNC malūnas apdaila sudėtingą formą planetinei pavarų dėžei ant atsitiktinės atsarginės medžiagos bloko. Tokių įrankių apdirbimas būtų daug sudėtingesnis ir praktiškesnis.

Pavyzdžiai gali būti pagaminti iš bet kokios medžiagos, kuri lengvai apdoroja ir kuria nuspėjamus rezultatus. Su 3D ekstruderiais tai paprastai reiškia PLA. CNC gamyklose apdirbamas vaškas ir HDPE turėtų veikti gerai, nors visada rekomenduoju labiau nuspėjamą ir pigesnę alternatyvą: vidutinio tankio prototipų plokštės. Mano mėgstamiausia veislė yra „RenShape 460“ - lengva ir pakankamai ilgaamžė medžiaga, kuri gamina kaip sviestas, bet suteikia nuostabų smulkmeną:

„CNC“ apdorotas modelis „RenShape 460“. Ši medžiaga kainuoja keletą centų už kubinį colį ir iš tikrųjų yra pigesnė už apdirbamą vašką.

Neigiamų formų gamyba

Su modelio ertmėmis, kurios yra pasirengusios eiti, turime rasti tinkamą medžiagą, kuri sudarytų lankstų, neigiamą pelėsį. Meno taikymuose tokie pelėsiai dažniausiai yra pagaminti iš latekso, alginato, polisulfido gumos arba iš alavo apdorotų silikonų. Visos šios parinktys turi reikšmingų trūkumų - nuo prastos jėgos iki pastebėto toksiškumo - ir prisideda prie suvokimo, kad formavimas yra nepatogus reikalas.

Tiksliai dirbant, vienintelis naudingas pasirinkimas yra dviejų komponentų, platinos išvalymo silikonai. Šios medžiagos yra netoksiškos ir be kvapo; Be to, jų polimerizacijos būdas užtikrina neįtikėtinai didelį matmenų tikslumą. Gauta guma yra nepaprastai kieta, pasižymi puikiomis atkūrimo savybėmis, atspari chemikalams ir pasižymi savaime nelipniu paviršiumi, kuris lengvai išsiskiria nuo modelio ir nuo galutinių dalių. Trumpai tariant, platinos silikonai yra vienas geriausių polimerų, kuriuos galite žaisti namuose.

Silikono supilimas į apdirbtą modelį.

Bėgant metams bandžiau apie dešimtis skirtingų formų gumos, daugelis iš jų - iš populiarių, mėgėjų orientuotų gamintojų - ir maloniai pasakyti, kad labai lengva baigtis pernelyg klampu, pernelyg trapiu. , arba pernelyg minkštas mažoms dalims. Sudėjau išsamų vadovą, kaip pasirinkti tik tinkamą formuluotę; jei neturite laiko tam, manau, kad du produktai iš tikrųjų palieka konkurenciją dulkėse: lengvai užpilami, mažai klampūs kvantiniai silikonai QM 262 ir beveik nesugriaunami, permatomi Silicones Inc XP-592. Abu šie produktai kainuoja apie 15 JAV dolerių už svarą ir paprastai būna 10–12 kg.

Pasirinkus formavimo kompoziciją, visas liejimo procesas yra beveik nesąžiningai paprastas: derva maišoma keletą minučių, supilama į pelėsią ir keletą valandų padengiama plokščiu plastikiniu lakštu. Tai tikrai apie tai.

Sūdyta silikoninė forma. Atkreipkite dėmesį į nepriekaištingą sub-milimetro detalių surinkimą, įskaitant mažas iškyšas ir plonas sienas.

Na, norint būti sąžiningu, reikia dar vieną žingsnį į priekį: užtikrinti puikų sudėtingų detalių atgaminimą be kramtymo nagais, išmintinga gauti dulkių šalinimo įrenginį. Terminas gali būti baisus, tačiau prietaisas nėra: nedidelis ir gana tylus vakuuminis siurblys kainuoja apie 100 JAV dolerių, o susilpnėjęs polikarbonato vakuuminis indelis parduoda mažiau nei 60 JAV dolerių. Dvi ar trys minutės vakuume užtikrina, kad tarp pelėsių ir vis dar skysčio dervos nėra oro.

Vakuuminis degazavimas padeda išvengti oro įstrigimo greitai, lengvai ir patikimai.

Taip pat galite naudoti keletą kitų hacks, pvz., Gumos padengimą šepetėliu ar švirkštu, tačiau atvirai kalbant, išskyrus labai paprastas geometrines detales, tai tiesiog nėra verta savo laiko.

Galutinių dalių liejimas

Kai tik neigiamas pelėsis yra paruoštas eiti, galite pradėti kurti galutines dalis. Darbo eiga yra labai panaši į pirmiau aptartus veiksmus: dviejų komponentų derva (pasirinktinai pigmentuota su paprastai prieinamais, labai mažais kaštais) yra gerai sumaišoma, supilama į lanksčią formą, trumpai degazuojama vakuume ir galiausiai padengiama tai padarys plokščias nelipno plastiko lakštas - polipropilenas arba HDPE.Tai yra: polimerizacijos reakcija įsijungia, o po kelių valandų galinės dalys gali būti pašalintos iš pelėsių.

Galutinės dalys kelyje; šiandienos spalva yra mėlyna. Pelėsiai padengiami polipropileno lakštu ir pasveriami, kad būtų užtikrintas plokštumas ir išvengta blykstės. Kadangi pelėsiai yra pagaminti iš gana standžios gumos, jis užtikrina puikų matmenų tikslumą net ir esant didelėms apkrovoms.

Pats liejimo procesas yra paprastas, tačiau tinkamo plastiko pasirinkimas gali būti iššūkis: daugelis populiarių hobių, parduodamų pagal hobio prekinius ženklus, yra smirdantis, kenksmingas, žymiai susitraukia, išgydo per greitai arba per lėtai, arba paprasčiausiai gamina trapias dalis. Nesvarbu, ar gaminate dekoratyvinį popieriaus svorį, bet funkcionaliam mechaniniam surinkimui tai tikriausiai bus. Kad išvengtumėte nemalonių staigmenų, turite likti neaiškių epoksidų ir poliesterių; poliuretanai yra daug geresnis pasirinkimas. Ši nepaprastai universalių polimerų šeima gali tiksliai priartinti beveik visus kitus plastiko ar gumos tipus - taip pat puikiai atspari ir matmenų tikslumas.

Deja, dauguma poliuretano kompozicijų, parduodamų menininkams ir kitiems DIYers, beveik ar kitaip garantuoja nusivylimą. Kad išvengtumėte bendrų kliūčių, galite pažvelgti į šį išsamų vadovą; Trumpai tariant, aš primygtinai rekomenduoju laikytis „Innovative Polymers“, mažai žinomo gamintojo iš Mičigano. Neatrodo, kad jie nukreipti į mėgėjų auditoriją, tačiau jie pasižymi nepaprastai daugybe geriausių darbų saugių plastikų, reikalingų reikiamiems darbams (ir taksi - jūsų spėjimas yra toks pat geras, kaip mano!). Visų pirma, jų IE-3075 derva nesutampa: ji yra išskirtinai stipri ir standi, beveik visais būdais pralenkianti nailoną arba ABS. Kaip svarbu, labai lengva dirbti ir pigiai pigiau, parduodant mažiau nei 8 JAV dolerius už svarą.

Mikroprocesorinės dalys, pagamintos iš „Innovative Polymers IE-3075“ (dažytos oranžinės spalvos) ir OC-7086 (skaidrus vanduo). Tikslumas - CAD modelis iki galutinės dalies - yra geresnis nei 5 µm.

Naujoviški polimerai taip pat pasižymi palyginamų, atsparių UV spinduliams atsparių kristalų skaidrių dervų (pvz., TD 283-18), nesugriaunamų, ištempiamų gumos, pasižyminčių puikiu atsparumu dilimui ir pjovimui (HP-21xx serija), asortimentu ir daug daugiau . Tikrai, jei esate Šiaurės Amerikoje ir norite eiti su dervų liejimu, tai yra nusikaltimas, kad nesikreipkite į juos.

Atsargumo žodis yra tvarkingas: nors šiame straipsnyje paminėtos dervos yra saugesnės nei dauguma meno kūriniuose naudojamų formuluočių, jos vis dar grindžiamos gana reaktyviomis cheminėmis medžiagomis ir turi būti elgiamasi pagarbiai. Prieš pradėdami bet kokius liejimo projektus, susipažinkite su gaminio saugos duomenų lapais ir peržiūrėkite sveiko proto dirbtuvių saugos patarimus.

Bet kas apie sudėtingesnes dalis?

Geras klausimas! Mes anksčiau matėme šią temą, bet atėjo laikas pasivyti. Geometrijoms, kurių negalima lengvai įdėti į vienos dalies formas, pvz., Nes jos neturi plokščios dugno, arba dėl to, kad jos turi ryškias perversmas - reikia sukurti formą, susidedančią iš dviejų ar daugiau blokuojančių bitų. Idėja gali skambėti bauginanti ir apima truputį 3D problemų sprendimą, tačiau daugeliu atvejų užduotis nėra tokia sunki, kaip atrodo. Toliau pateikiamas vienas iš daugelio galimų būdų:

Dviejų dalių neigiamo pelėsių modelių kūrimas. Prie pertvaros linijos taip pat pridedama labai plona sprue, kad derva būtų pilama švirkštu.

Tiesą sakant, kelių dalių formos gali supaprastinti jūsų gyvenimą. Tiesiogiai pagaminta pirmiau parodyta dalis būtų sunku, nes pigūs 3D spausdintuvai linkę kovoti su perėjimais, o pradinio lygio trijų ašių CNC malūnai negali susidoroti su perversmu (nebent rankiniu būdu sukite ruošinį pjovimo viduryje). darbas). Padalijimo modelis leidžia šią problemą išnykti: visoms atskiroms formoms būdingos paprastos figūros, o vėliau jas sujungiant į monolitinę dalį su sudėtingesne geometrija.

Galutiniai žodžiai

Dervų liejimas nėra sidabro kulka, tačiau jis suteikia patrauklių privalumų net ir vienkartinėms dalims, ir jis negauna pripažinimo, kurį jis nusipelno DIY 3D bendruomenėje. Kai gausite pakabinimo procesą, pridėtinė pridėtinė vertė gali būti stebėtinai maža - ir daugeliu atvejų šis metodas gali iš tikrųjų supaprastinti jūsų projektus, dirbant su 3D spausdintuvų ir CNC Mills apribojimais.

Mainais už truputį ilgesnį maršrutą, dervų liejimas suteikia galimybę greitai ištraukti dalis, kuriose yra beveik bet kokių mechaninių savybių, nuo tikros gumos iki egzotinių kompozitų. Tiesą sakant, net jei apsiribojate vieninteliu poliuretano dervos tipu, jūs vis dar gausite lankstumo laipsnį: užpildai, pvz., Frezuoti stiklo pluoštai arba stiklo mikrosferos, gali būti naudojami gaminant roko kietus kompozitus arba ultralengvas sintaksines putas tik šaukštą prekių miltelių įmaišykite į mišinį.

Geriausia, jei jūs turite neigiamą pelėsį arba du, galite dauginti savo dalis dideliais kiekiais, beveik be jokių išlaidų, ir daug greičiau, nei kada nors galėtumėte spausdinti ar mašina. Norėdami pakeisti savo išvaizdą, jums reikia tik dažų lašelio ir geros maišymo. Joks kitas požiūris net nesutampa.

Mikrominiatūrinė planetinė pavarų dėžė pagaminta naudojant šiame straipsnyje aptartus procesus ir produktus, o ne daug daugiau.

Šis pranešimas iš pradžių buvo paskelbtas 2013 m. Gegužės 2 d., O „WordPress“ komentarai dabar uždaryti.



Jums Gali Būti Įdomu

Doug Repetto „Pėsčiųjų stalų“ seminaras MoMA, šį penktadienį!

Doug Repetto „Pėsčiųjų stalų“ seminaras MoMA, šį penktadienį!


Aš, mano skara ir konkurso nugalėtojai

Aš, mano skara ir konkurso nugalėtojai


„Intern's Corner“: cigarų dėžutės gitara

„Intern's Corner“: cigarų dėžutės gitara


ATNAUJINTA: LED šuoliai - „išrado„ Thinkgeek “?

ATNAUJINTA: LED šuoliai - „išrado„ Thinkgeek “?