Способ изготовления форм для пластика

Изготовление форм для литья пластмасс

Переработка пластика — прибыльный бизнес, не требующий большого вложения начального капитала. Кроме того, решается проблема утилизации полимерных отходов, скапливающихся на свалках и мусорных полигонах.

Компания «Имстек» предлагает изготовление форм для литья изделий из пластика. Комплектующие и оснастка поставляется из Китая и Тайваня.

Стандартные пресс-формы состоят из неподвижных матриц и подвижных пуансонов

Особенности литьевого процесса

Процесс литья пластмассовых изделий осуществляется в термопластавтоматах с ЧПУ и включает в себя следующие этапы:
1. Подготовительные работы:
• разработка рецептуры полимерного состава;
• расчет пропорций материала;
• настройка оборудования и программ литья;
• установка и закрепление пресс-форм.
2. Загрузку материала в бункер при помощи вакуумного загрузчика.
3. Нагревание полимеров до жидкого состояния.
4. Перемещение расплава шнеком по литниковым каналам в пресс-форму.
5. Остывание и извлечение готовых деталей.

При необходимости, выполняется механическая доработка изделий.

С чего следует начинать

Развитие бизнеса по переработке пластмасс следует начинать с выбора производственного помещения и подбора персонала.

1. Выбор соответствующего помещения

Помещение для бизнеса лучше взять в аренду. Это способствует быстрому запуску производственной линии.
Требования к помещениям для размещения производства для литья пластмасс:
• удаленность от жилых зданий;
• наличие в помещениях естественной вентиляции;
• соблюдение противопожарных норм;

Минимальная площадь производственного цеха — 50 м2, складского помещения — от 80 м2.

Необходимую площадь рассчитываем в зависимости от размеров и количества производимых изделий и исходя из собственных возможностей.

2. Подбор персонала

Успех предприятия и качество продукции напрямую зависит от профессионализма заведующего производством или технолога, осуществляющего руководство и контроль за соблюдением технологии литья.

В штате предприятия должен быть следующий персонал:
• проектировщики;
• операторы станков с ЧПУ;
• механики по обслуживанию станов и механизмов;
• специалисты по контролю за качеством продукции;
• грузчики и подсобные рабочие.

Для обслуживания малого производственного предприятия требуется штат специалистов и подсобных рабочих в количестве 6-8 человек. На работу нужно принимать проверенных и надежных специалистов, имеющий опыт работы и соответствующую квалификацию.

Основные виды сырья для литья пластмасс

Подбор полимерных составов для изготовления пластмассовых деталей — важнейший этап подготовки производства.

Для производства подойдут термопластичные и термореактивные полимеры, пенопласты:
• полистирол;
• полипропилен;
• полиэтилентерефталат;
• поливинилхлорид;
• полиэтилен высокого и низкого давления.

Материалы имеют различную структуру, температуру плавления и пластичность. При смене сырья перенастраивается оборудование.

Полимерные отходы проходят сортировку и дробление, промываются и высушиваются.

Рис. 1. Полимерное сырье.

Основные технологии литья

Для литья пластмасс используются следующие способы:
1. Экструзионный — выполняется с использованием литьевых машин методом выдавливания или выталкивания через формообразующую матрицу. Используется при изготовлении шлангов, кабельной продукции, погонажных изделий.
2. Инжекционный, при котором расплавленный полимер, под действием высокого давления, впрыскивается в форму. Применяется для изготовления тонкостенных деталей сложных конфигураций, пластиковых корпусов электроинструмента и оборудования, детских игрушек.
3. Выдувной — для создания полых изделий: пластмассовой тары, бутылок, банок, емкостей для лекарств, красок.
4. Термоформовочный — пластиковая продукция изготавливается методом прессования. Используется для изготовления одноразовой посуды, контейнеров, упаковки.
5. Интрузионный метод литья используется для литья толстостенных деталей. Сырье нагнетается при помощи вращающегося червячного шнека.

Кроме того существуют сложные технологии: соинжекционные, сэндвич, литье в поворотные или в многокомпонентные формы.

Такими способами изготавливаются многослойные, двухкомпонентные, разноцветные детали, изделия с четким разграничением цветов или наружным покрытиям.

Рис. 2. Виды литых изделий из пластмасс.

Технологии литья под давлением

Технология литья под давлением позволяет выпускать тонкостенные изделия различных конфигураций из термопластичных полимеров.

Процесс создания пластмассовых изделий в литьевых станках включает в себя:
• загрузку сырья в приемный бункер;
• перемещение гранул под собственным весом в шнековую зону;
• плавление полимеров до жидкого состояния;
• впрыскивание расплавленной массы под давлением в пресс-форму;
• остывание изделия с постепенным понижением давления и извлечение из полости формы.

Изготовленные предметы могут быть армированными, полыми внутри и многоцветными.

Выбор необходимого оборудования

Выбор оборудования зависит от типа изготавливаемых товаров.

Представляет собой литьевую машину с электрическим или гидромеханическим приводом для создания пластмассовых изделий под давлением.

Состоит из следующих конструктивных узлов:
• загрузочного бункера;
• блоков пластификации и подготовки сырья;
• пресс-формы для литья;
• узлов смыкания;
• модуля управления.

По типу механизма машины бывают:
• поршневыми;
• червячно-поршневыми;
• одночервячными;
• двухчервячными.

Прессовые механизмы могут располагаться горизонтально, вертикально, быть угловыми с горизонтальным или вертикальным прессом.

Рис.3. Термопластавтомат от компании «Имстек».

Для различных изделий задаются индивидуальные параметры по объему впрыска, скорости, температуре плавления.

Могут быть с раздельной или совмещенной пластификацией и иметь несколько узлов смыкания. Бывают одно или двухчервячными, поршневыми и червячно-поршневыми.

2. Пресс-формы
Представляют собой модули из неподвижной матрицы и подвижных пуансонов. Внутри имеют полость для впрыскивания расплавленных полимеров. Предназначены для создания серийных деталей.

Пресс-формы изготавливаются по техническому заданию заказчика, в точности повторяют очертания будущих отливок.

Готовые формы крепятся к элементам смыкания литьевых машин, в полость впрыскивается жидкая полимерная масса.

Рис.4. Пресс-формы для литья пластиковых изделий от компании «Имстек».

3. Вакуумный загрузчик сырья

Агрегаты для бесперебойной автоматической подачи полимерных гранул в термопластавтоматы или экструдеры. Состоят из приемных бункеров, насосов вакуумных, автоматического дозирующего модуля, очистителей выходящего из установки воздуха. Бывают моноблочные и раздельные.

Компактные моноблочные загрузчики могут размещаться непосредственно на литьевой машине.

Мощные раздельные загрузчики могут транспортировать сырье на значительные расстояния и большую высоту.

Компания «Имстек» поставляет загрузчики с индукционными двигателями, подключаемые к трехфазной сети 380 вольт и устройства, работающие от сети 220 вольт.

Подача сырья осуществляется методом вакуумного всасывания материала в приемный бункер, откуда воздух откачивается вакуумным насосом. Под давлением собственного веса оно поступает в модуль загрузки термопластавтомата, литьевой машины или экструдера.

Управление процессом загрузки осуществляется через автоматический блок управления. Выходящий из агрегата воздух очищается, проходя через воздушные фильтры.

Рис.5. Вакуумный загрузчик.

4. Холодильный агрегат

Предназначен для охлаждения готовых изделий при многосерийном производстве в термопластавтоматах.

Сокращает производственный цикл изготовления пластмассовых отливок из расплавленного сырья.

Автоматическая система управления обеспечивает точные температурные параметры.

Рис.6. Холодильный агрегат.

Домашнее литье пластика

Литье пластиковых изделий в домашних условиях применяется для изготовления ограниченных партий мелких изделий: сувениров, игрушек, посуды, всевозможных крышек или колпачков.

Для заливки полимерных материалов применяются силиконовые формы.

1. Оборудование для мелкосерийного литья

Малые партии товаров изготавливаются на настольных станках, легко размещающихся на малых площадях.

Для изготовления деталей на мини-станках необходимы пресс-формы и пластиковое сырье.

2. Самостоятельное изготовление пресс-форм из силикона

Пресс формы для пластиковых деталей можно изготовить из силикона в домашних условиях. Для этого потребуется прототип заданного изделия или мастер-модель, которая печатается на 3D принтере, или создается на станке ЧПУ. Готовая модель покрывается лаком и шлифуется до идеальной гладкости.

Мастер-модель устанавливается в опалубку, для создания половины формы. Объем заливается силиконом с отвердителем и помещается в камеру дегазации для удаления пузырьков. Сушатся силиконовые заливки в течение 6-8 часов, после чего модель вынимается из силикона.

Таким же образом создается вторая половина формы.

Рис. 7. Силиконовая форма разрезная.

Две половинки пресс-формы соединяются с помощью скотча, скоб или резинок, в них заливается жидкий двухкомпонентный полимер.

Для ускорения процесса сушки емкость с силиконом лучше подогреть, поместив в духовой шкаф с температурой 35-40°С.

При изготовлении сувенирной и брендовой продукции используются односторонние формы. Для их создания модель помещается в емкость из пластика, металла или оргстекла и заливается силиконом.

Рис. 8. Силиконовая форма односторонняя.

Пресс-формы из силикона четко копируют модель, заполняя все выемки и впадины.

Основные виды силикона для изготовления пресс-форм

По техническим параметром подходят составы:
1. Sorta Clear, с показателями твердости 18, 37, 40. Полупрозрачный материал, используемый для создания сложных разрезных форм.
2. Mold Star, твердостью 15,16,30. Двухкомпонентный пластичный состав, подходящий для изготовления тончайших деталей, отлично застывающий при температуре 18-22°С.
3. Rebound 25, 40. Двухкомпонентный состав. Наносится послойно на подготовленную модель с помощью кисти.

Все материалы могут использоваться с ускорителями застывания и пластификаторами.

Основные характеристики двухкомпонентных пластиков

В жидком виде двухкомпонентные пластики используются при изготовлении небольших серий пластмассовых изделий.

Составы могут различаться по цвету, фактуре, плотности и твердости готовых изделий.

Процесс полимеризации начинается после смешивания компонентов. Полную прочность изделие набирает через 10-15 минут.

Технология литья в силиконовые формы

Для литья деталей используется жидкий пластик, не требующий дополнительного разогрева.

Силиконовые формы очищаются от возможных загрязнений, две половинки соединяются и скрепляются между собой скотчем, резинками, скобами и прочими подручными материалами.

Компоненты разводятся в емкости, при необходимости добавляются красители.

Через литники в форму подается двухкомпонентный раствор тонкой струйкой.

После застывания готовые изделия извлекаются.

Метод подходит для создания небольших партий деталей.

Технология литья с использованием ручного станка

Ручные станки используются в домашних условиях, лабораториях, СТО или нанебольших предприятиях. Они не требуют много места и могут размещаться на обычном столе.

Литье выполняется в следующем порядке:
• сырье загружается в бункер, откуда под действием собственного веса попадает в шнековую зону;
• при помощи шнека материал равномерно перемешивается, плавится и подается в пластификационный модуль;
• в зависимости от конструкции станка, материал выдавливается через литьевую насадку или впрыскивается в пресс-форму под давлением;
• готовые изделия охлаждаются и извлекаются в приемный бункер.

В качестве сырья для мини-станка подойдут любые термопластичные полимеры.

Источник

Литье пластмасс в силикон — доступное мелкосерийное производство в домашних условиях

Многие из тех, кто печатает на 3D-принтере сталкиваются или с необходимостью получить партию моделей в короткие сроки, или скопировать удачно получившуюся деталь, или получить изделия с прочностными характеристиками, превосходящими таковые у пластиков для домашней 3d-печати.

3D-принтер далеко не всегда способен выполнить такие задачи, но отлично подойдет для создания единственного образца, или мастер-модели. А дальше на помощь нам приходят материалы производства компании Smooth-On, наверное, самого популярного производителя материалов холодного отверждения.

В этом обзоре мы сравним самые основные и популярные силиконы, полиуретаны и добавки к ним, кратко посмотрим на основные способы создания форм и изделий, подумаем, где это может найти применение и, наконец, создадим свою силиконовую форму и модель.
Перед написанием этого поста мы прошли трехдневный тренинг у официального дилера Smooth-On в России, чтобы разобраться во всех тонкостях литья в силикон.

Процесс создания изделий методом литья практически всегда одинаков: создаем модель, с её помощью создаем силиконовую форму, заливаем в нее материал, получаем изделие. Но в зависимости от модели, необходимых свойств, количества отливок, каждый этап может кардинально меняться. Существует несколько способов как создания формы, так и готового изделия.

Пару слов о подготовке моделей, напечатанных на 3D-принтере. Компания Smooth-On обратила своё внимание на эту технологию и выпустила специальный лак под названием XTC-3D. Он прекрасно сглаживает характерные для напечатанных моделей огрехи, видимые слои, которые обязательно перейдут на силиконовую форму, и придает поверхности гладкость и глянцевый вид.
Подробный обзор XTC 3D Вы можете прочитать здесь.

Методы создания форм

Самый простой способ: модель помещается в опалубку (специальную герметичную емкость из обычного оргстекла, пластика или другого материала), фиксируется в ней и заливается силиконом. Хорошо подходит для простых двухмерных моделей, рельефов, сувенирной и брендинговой продукции.

Аналогичен предыдущему, только модель размещается с учетом того, что форма будет разрезаться полностью или частично для облегчения съема. Модель может быть подвешена с помощью проволоки или размещена на тонкой опоре. Способ предназначен для более сложной геометрии, технических изделий, сложных фигур.

Это один из самых сложных способов. Заключается в помещении модели на глиняную или пластилиновую основу, которая делит силиконовую форму пополам.

На основе размещаются специальные замки, которые будут обеспечивать точное совмещение двух форм и отсутствие смещений. Вокруг основы собирается опалубка, герметизируется горячим клеем или пластилином, и в неё заливается первая половина формы. Затем, после отверждения силикона, форма переворачивается, глина или пластилин счищаются, силикон покрывается разделительным составом, и заливается вторая половина формы.

• Метод «в намазку»

Этим методом создаются так называемые «чулочные» формы, когда силикон точно повторяет форму объекта и имеет толщину от 3 мм до нескольких сантиметров. Для создания формы «в намазку» необходим достаточно вязкий силикон, который бы не стекал с модели.
Можно использовать как специально предназначенные для этого силиконы, называемые тиксотропными, так и обычные, но модифицированные с помощью загустителей.

Силикон наносится кисточкой или шпателем в несколько слоёв, в которых чередуется вязкость и скорость отвердевания, чтобы форма была максимально детализированной и прочной. После того, как все слои готовы, с помощью специального состава создается жесткая внешняя оболочка, которая будет держать форму.

Методы заливки пластиков

Самый простой метод заключается в обычной заливке пластика в форму, он подходит для домашнего использования и позволяет достичь приемлемого качества. Но, по необходимости, для более качественного результата возможно использование установок высокого давления, что позволит практически полностью убрать пузырьки воздуха.

Для этого форма вместе с залитым пластиком помещается в камеру, в которой создается повышенное до 4 атмосфер давление. Форма должна оставаться в камере все время отвердевания полиуретана. При таком давлении пузыри уменьшаются до почти невидимых глазу размеров, что значительно повышает качество изделия.

Еще один метод, так называемая заливка «в обкатку», используется для создания полых изделий. В форму заливается небольшое количество пластика, около 10% от общего объема, отверстие для заливки закрывается, и начинается вращение формы по всех плоскостях, вручную или на специальной ротационной машине. При этом пластик отвердевает на стенках формы, создавая полую модель, что позволяет существенно снизить вес изделия и экономить материал.

• Серия Mold Star 15, 16, 30
Силиконы для создания форм на основе платины. Застывают при комнатной температуре, образуют прочную, гибкую и очень детализированную форму. Предназначены для литья силикона, полиуретана, смол, полиэстера, воска и других материалов. Химически чувствительны и не способны работать с латексом, серой и некоторыми другими соединениями.
Самые базовые и основные силиконы, способные решать большинство задач. Цифра в названии отражает твердость по шкале Шор А. Обладает низкой вязкостью, что позволяет в большинстве случаев работать без оборудования для дегазации. Материал двухкомпонентный, части смешиваются в удобном соотношении 1:1 по объему. В основном предназначены для создания форм методом сплошной заливки.

• Серия Rebound 25, 40
Серия силиконов для создания форм методом «в намазку», который состоит в том, чтобы наносить силикон кистью или шпателем на поверхность модели. Обладает высокой вязкостью, возможностью модификации свойств с помощью загустителей и ускорителей для создания качественной многослойной формы. Двухкомпонентный, смешивается в соотношении 1:1 по объему.

• Серия Equinox 35, 38, 40
Силиконовые пасты с временем жизни 1, 4 и 30 минут. Предназначены для ручного смешивания, по консистенции напоминают густое тесто. Цифры соответствуют твердости по Шору А. Обладает крайне высокой прочностью на разрыв и долговечностью. В отвержденном состоянии является безопасным для заливки шоколада, карамели и других ингридиентов.

• Серия SortaClear 18, 37, 40
Серия полупрозрачных силиконов. Такая особенность, как оптическая прозрачность, используется для создания сложных разрезных форм — изделие прекрасно просматривается, что позволяет сделать точный разрез. Как и серия Equinox, является безопасным при контакте с пищевыми продуктами.
Также к силиконам существует большое количество добавок, обладающих самыми разными эффектами. Accel-T и Plat-Cat являются ускорителями отверждения, Slo-jo — увеличивает время жизни силикона, Thi-Vex увеличивает вязкость силикона и позволяет намазывать его кистью или шпателем на модель, Silc-Pig — это концентрированные пигменты для окрашивания.

• Серия Smooth-Cast
Самая основная и популярная серия полиуретанов для создания конечных изделий. Линейка включает в себя более 10 наименований различных пластиков с самыми разными свойствами, позволяющими подобрать материал именно для Вашего проекта. Например, Smooth-Cast 300 обладает коротким временем жизни в 3 минуты и временем отверждения в 10 минут, что позволяет быстро воспроизводить большие партии деталей. Smooth-Cast 305 аналогичен предыдущему, но «живет» уже 7 минут, что позволяет провести дегазацию смешанных компонентов и получить еще более качественное изделие. ONYX обладает глубоким черным цветом, которого не достичь с помощью красителей, 65D ROTO предназначен для создания полых моделей с помощью метода «в обкатку», 325 незаменим для точного воспроизведения цвета, 385 отверждается практически без усадки и максимально точно копирует изделие.

• Серия TASK
Серия полиуретанов специального назначения. Разработана для промышленного применения и обладает специфическими свойствами для конкретных задач.
Для Вашего удобства мы сформировали специальные фильтры по сферам применения:

• Пищевые:
Smooth-Sil 940, серия Sorta Clear, серия Equinox, TASK 11.

• Архитектурные, заливка бетона и других абразивных материалов:
Серия VytaFlex, серия Brush-On, серия Ez-Spray, серия PMC.

• Медицинские: симуляция тканей и органов
Серия Dragon Skin, добавки Slacker, Ecoflex 0030, Ecoflex Gel, Body Double.

• Прототипирование:
Практически любые полиуретаны и силиконы, в зависимости от задач и требований. Серии Mold Max, Mold Star, Smooth-Cast, TASK.

• Спецэффекты и грим:
Skin Tite, Body Double, Dragon Skin, Alja-Safe, Ecoflex, Soma Foama, Rubber Glass, Encapso K.
Стоит отметить, что это деление все же условное, и дано, чтобы примерно представить возможности широкого ассортимента компании Smooth-On.

Мы будем использовать только те материалы и оборудование, которые можно применить в домашних условиях. Мы попробуем создать самую сложную в изготовлении двухсоставную форму.

Нам понадобятся:
• Платиновый силикон Mold Star 30
• Заливочный полиуретан Smooth-Cast 300
• Лак для 3D-моделей XTC-3D
• Упаковка виниловых перчаток
• Несколько одноразовых пластиковых стаканчиков
• Емкости для смешивания
• Термоклеевой пистолет
• Материал для опалубки (пластиковые панели)
• Скульптурная глина
• Несколько малярных кистей

В роли мастер-модели выступит модель довольно популярного среди печатников тестового болта. Мы распечатали его черным PLA пластиком на Picaso 3D Designer с толщиной слоя 100 микрон. Сделали мы это специально для того, чтобы продемонстрировать эффект XTC 3D, поскольку далеко не каждый 3D принтер может печатать с качеством 50 микрон.

Далее — обработка, чтобы отлитая модель не переняла слоистость напечатанного объекта. Обрабатываем болт лаком XTC-3D (подробнее об этом процесс можно прочитать тут), а затем шкурим, чтобы получить гладкую матовую поверхность.

Теперь модель готова к заливке силиконом. Помещаем её на глиняную основу, с помощью которой мы создадим силиконовую форму из двух частей.

Модель должна быть погружена в глину ровно наполовину, так что начинаем процесс выравнивания глины. Края должны быть максимально ровными и полностью прилегать к модели, от этого зависит качество разделения силиконовых половинок. Убираем лишнюю глину и заключаем модель в пластиковую опалубку.

Все стыки пластика обрабатываем термоклеевым пистолетом и закрываем опалубку, окончательно обрабатываем глиняную основу, делаем в ней выемки для замков.

Все готово к заливке силикона. Поскольку двухкомпонентные силиконы и полиуретаны склонны к разделению на фракции, перед каждым использованием их необходимо тщательно перемешивать в емкости.
После перемешивания отмеряем равное количество двух компонентов по объему и приступаем к смешиванию.

Для данной марки силикона дегазация в вакуумной камере необязательна, что очень удобно: исключены появления пузырьков, которые могут испортить нашу форму. Медленно заливаем силикон в опалубку, в самую нижнюю её точку.

И оставляем застывать. Время застывания для этой марки силикона составляет 6 часов. По истечении этого времени освобождаем модель от опалубки.

Затем убираем глину, тщательно очищаем модель от её остатков, смазываем силикон разделительным составом. В случае его отсутствия, можно использовать и обычный вазелин, но качество будет немного хуже.

И дальше полностью повторяем процесс, заливая вторую половину силиконовой формы.

Спустя еще 6 часов силиконовая форма готова. С помощью лезвия аккуратно разъединяем половинки, вынимаем деталь и оцениваем, что у нас получилось.

Хорошо видны замки, закладывавшиеся в глиняной основе, хорошая детализация, несмотря на то, что разделительная линия проходила по довольно сложным местам, вроде вдавленных букв.

На самом деле, для данной модели это не самый оптимальный способ создания формы. Но нам было интересно протестировать именно этот метод, несмотря на сложности.

Итак, все готово к заливке полиуретана. Соединяем две половинки формы, используя элементы опалубки для жесткости, скрепляем с помощью резинок, скотча или другим способом, и приступаем к подготовке полиуретана.

Хорошо перемешиваем оба компонента, встряхивая их в течение 5-10 минут. После этого даем немного отстояться, чтобы вышли образовавшиеся пузыри. Все остальное точно так же, как и с силиконом: отмеряем равное количество по объему и смешиваем их. А дальше действовать нужно быстро: время жизни этого полиуретана составляет всего 3 минуты, а время начинает идти сразу, как вы смешали два компонента вместе. Так что мешаем быстро, но аккуратно, чтобы не создавать лишних пузырьков, и сразу заливаем в форму.

Примерно через 3 минуты, в зависимости от объема материала, произойдет быстрое схватывание пластика, а через 10 минут деталь готова к извлечению.

Модель готова. Переданы абсолютно все детали оригинала.

Хочется отметить, что поистине огромные возможности использование материалов Smooth-On открывает в совокупности с 3D-печатью.
Теперь Вы можете получать изделия из огромного количества материалов с самыми различными свойствами, а не ограничиваться лишь классическими PLA и ABS. К тому же, доступным станет мелкосерийное производство: распечатав всего один экземпляр и должным образом его обработав, Вы сможете в довольно короткие сроки создать необходимое Вам количество копий в домашних условиях. Для достижения приемлемого результата вовсе не обязательно использование дорогостоящего оборудования.

В случае если Вам необходимы услуги мелкосерийного производства Top 3D Shop к вашим услугам.

Источник