Пошаговое руководство: изготовление прочных силиконовых форм дома

Формы — негативные отпечатки деталей для заливки материалом — неотъемлемая часть производства. Большинство пластиковых деталей в мире делаются литьем под давлением.

Но если металлические формы дороги и доступны только профи, гибкие силиконовые формы доступны и их можно сделать дома или в офисе. Применение واسع: профессиональное вакуумное литье прототипов, малосерийное восковое литье ювелирных изделий, домашние нужды — выпечка, кондитерство.

Статья рассматривает простой процесс изготовления силиконовой формы, её применение и преимущества для профи и любителей, а также советы для домашнего использования.

Что такое силиконовая форма?

Форма — емкость с полостями. Жидкий материал вливается внутрь и затвердевает (охлаждением или иным способом), образуя твердую деталь формы полости.

Формы делают из инструментальной стали, алюминия, а также из силиконов — полимеров на основесилоксана, из которых делают гибкие чехлы, прокладки, контактные линзы.

Силиконовые формы менее долговечны металлических, но дешевы, просты в изготовлении и высокоэластичны. Эта эластичность и низкое сцепление материалов с силиконом облегчают извлечение отливок.

Как сделать силиконовую форму

Процесс удивительно прост и требует немного компонентов. Профессиональное оборудование дает больше возможностей, но есть и множество домашних применений.

Необходимые компоненты:

• Жидкий силикон: продается в двух компонентах, смешиваемых непосредственно перед использованием.
• Емкость: больше мастера-образца, но не намного. Часто коробку делают под заказ из дерева или картона.
• Мастер-образец: оригинальный объект для копирования. Может быть существующим (пластиковая игрушка) или свежесделанным (3D-печать).
• Разделительное средство: спрей для предотвращения прилипания формы к емкости и отливочного материала к форме. (Не для пищевых применений.)
• Отливочный материал: от полиуретана до расплавленного шоколада.
• Глина (опционально): только для двухчастных форм.

Процесс изготовления силиконовой формы:

1. Получите или сделайте мастер-образец: позитив оригинала деталей. Существующий твердый объект или новый, изготовленный на оборудовании. Для лучших результатов мастер не должен иметь сложных полостей или нависов.
2. Разместите образец(ы) в емкости: Емкость часто делают под образец (дерево, картон). После нанесения разделительного средства внутри, кладут образцы плоской стороной вниз или подвешивают. При множестве образцов (форма для эскимо) распределяют равномерно. Обрызгивают разделительным средством. Для двухчастной формы половину емкости заполняют глиной, вставляя образцы наполовину.
3. Смешайте и влейте силикон: Смешайте компоненты по инструкции, влейте медленно. Уровень должен быть на 1–1,5 см выше верха образца, чтобы форма не рвалась. Полимеризация занимает часы (указано на флаконе). В 3ERP удаляем пузыри воздуха и полимеризуем в духовке при средней температуре.
4. Извлеките застявшуюся форму: Аккуратно извлеките форму из емкости. Для двухчастной: удалите глину, оставив форму с образцом, торчащим наполовину. Верните форму в емкость вверх дном (образец вверх). Нанесите разделительное средство на форму и образец, залейте вторую половину силиконом, ждите полимеризации, извлеките.
5. Извлеките мастер-образец из формы: Аккуратно извлеките образец(ы). Для двухчастной формы сначала разделите половинки.
6. Отливайте детали: В зависимости от материала — просто наносите разделительное средство и вейте жидкость. Профессиональное вакуумное литье: форма помещается в машину, удаляющую пузыри из отливочного материала.

3 способа сделать мастер-образец

Мастер-образец определяет результат силиконового литья. Важен качественный, детализированный образец, легко поддающийся формовке. Важен долгий срок службы, если нужно несколько форм (малосерийное производство вакуумным литьем).

При изготовлении с нуля есть три метода.

Метод I: Ручной

Нецифровые технологии использовались тысячелетиями. Мягкие материалы (глина) для лепки вручную и ручными инструментами. Специалисты могут резать образцы из дерева или других материалов.

Преимущества: не требуется дорогое оборудование; идеально для копирования искусства и ремесленных изделий.

Недостатки: может быть неточным; нужны навыки специалиста.

Метод II: 3D-печать

Цифровые технологии и CAD сделали создание образцов эффективным и доступным неспециалистам. 3D-принтеры, особенно высокоточные стереолитографские (SLA) с гладкими поверхностями, широко применяются для мастеров.

Преимущества: используют цифровые файлы (скачиваются из интернета); точность и повторяемость; принтеры для неиндустриальных условий; минимальная пост-обработка при SLA.

Недостатки: дорогое оборудование; не обеспечивают самые жесткие допуски; очень короткий срок службы образца из-за хрупких смол.

Метод III: ЧПУ-обработка

ЧПУ — еще одна цифровая технология для мастер-образцов. Позволяет использовать высокопрочные материалы для более прочных и долговечных образцов. ЧПУ обеспечивает более жесткие допуски, но менее доступно для неспециалистов и неприменимо дома/в офисе.

Преимущества: высокая точность; долгий срок службы образцов; совместимость с термостойкими материалами.

Недостатки: дорогое и недоступное оборудование; требуется некоторая пост-обработка.

Профессиональное применение силиконовых форм

Малосерийные производители вроде 3ERP используют силиконовые формы для разных целей. Можно создавать формы гипсовых статуй и рукотворных произведений для легкого воспроизведения.

Силиконовые формы помогают и в других процессах. Один из них — вакуумное литье: силиконовые формы заполняют полиуретаном в вакууме для высококачественных пластиковых деталей и прототипов. Хорошо для малосерийного производства, дешевле литья под давлением в малых объемах. Срок службы силиконовой формы — около 20 отливок при вакуумном литье; для высокоточных деталей используют ЧПУ-мастер.

Другое применение — восковое литье, древняя техника для металлических деталей (ювелирка, промышленные детали). При литье в потерянную восковую модель (инвестиционное литье) силиконовые формы заполняют расплавленным воском для копий мастера. Восковые модели покрывают керамикой, сжигают в печи. Оставшаяся керамическая структура становится новой формой для заливки жидкого металла.

Профессиональное изготовление силиконовых форм требует специализированного оборудования: вакуумные машины для литья, печи для полимеризации силикона.

Домашнее применение силиконовых форм

Не нужен завод или мастерская. Силикон для форм легко доступен, и следуя инструкциям, можно создавать формы для домашних нужд.

Отливочные смолы продаются в розницу и безопасны при соблюдении инструкций. Любой может использовать силиконовую форму для создания ремесленных фигурок, пластиковой ювелирки, мыла, свечей и декоративных изделий.

Популярное применение — еда и напитки. Силикон безопасен для холодильника, морозилки, микроволновки и духовки — ценный материал для кухни. (Многие кухонные приспособления из силикона.) Формы для эскимо, льдинок, печенья/тортов, декоративных шоколадок и конфет.

Силиконовые формы отличны для детских занятий: цветные мелки, мелаки, ластики.

Преимущества силиконовых форм

Силиконовые формы высокоэффективны по многим причинам:

• Долговечны: многократное использование перед деградацией, особенно если толстые и в ненапряженных условиях.
• Гибки: резиноподобные — легко извлекать отливки без повреждения детали или формы.
• Теплостойки: используются в горячих и холодных условиях без деградации или деформации, подходят для готовки.

3ERP — специалист по прототипированию и малосерийному производству с опытом в силиконовых формах, вакуумном литье, инвестиционном литье и многом другом. Получите бесплатный расчет для следующего проекта.