صب الراتنجات: الانتقال من CAD إلى الأجزاء البلاستيكية الهندسية - 💡 Fix My Ideas

صب الراتنجات: الانتقال من CAD إلى الأجزاء البلاستيكية الهندسية

صب الراتنجات: الانتقال من CAD إلى الأجزاء البلاستيكية الهندسية


مؤلف: Ethan Holmes, 2019

تلعب البوليمرات الاصطناعية دورًا في كل عنصر تم تصنيعه تجاريًا على هذا الكوكب تقريبًا. البلاستيك ليس فقط في كل مكان ، ولكن متعدد الاستخدامات للغاية: بعضها للمد بشكل لا يصدق ، في حين أن بعضها صعب كأظافر. بعضها واضح وضوح الشمس ، والبعض الآخر يأتي في جميع ألوان قوس قزح. يمكن للبعض أن ينجو من درجات الحرارة القصوى ، والبعض الآخر يمكنه إيقاف رصاصة في منتصف الرحلة.

عندما تفكر في كل هذا ، من الصعب تصديق أنه حتى بالنسبة للهواة الذين اعتادوا جيدًا على التصنيع ثلاثي الأبعاد ، فإن المواد البلاستيكية الهندسية لا تزال من المحرمات. بالتأكيد ، قد نمتلك طابعات ثلاثية الأبعاد ، ولكن الإخراج من أجهزة بثق PLA و ABS ذات التكلفة المعقولة لا يقترب حتى من قوة أو تنوع الأجزاء المصبوبة بالحقن الرخيصة. ليس لدى أصحاب مصانع CNC أي سبب للتخريب: فمعظمهم يخجلون تمامًا من المواد البلاستيكية تمامًا ، أو يلجأون إلى مواد رخيصة الثمن ولكن ضعيفة الأداء مثل الأكريليك أو HDPE.

الغريب أنه لا يوجد سبب يجعل الأمور بهذه الطريقة. هناك تقنية آمنة للغاية ومنخفضة التكلفة وخالية من المتاعب ، والتي تمكنك من صنع أجزاء دقيقة ودقيقة بشكل لا يصدق في ورشة العمل الخاصة بك ، في غضون ساعات. المشكلة الوحيدة هي أن جميع الدروس المتاحة تقريبًا حول هذه العملية - والمعروفة باسم صب الراتنج - كتبها فنانين ، مع فنانين آخرين في الاعتبار. إن تطبيق مناهجهم في المشاريع الهندسية ليس عادة خطة جيدة.

افتعال أنماط لقوالب جزء واحد

إذا اتبعت النصيحة المعتادة لتكرار الأجزاء المصنوعة يدويًا ، فسيُطلب منك تغليف العنصر الأصلي أو غمره في مادة مرنة ، مثل الجينات أو مطاط السيليكون. بمجرد الانتهاء من ذلك - ومعالجة الصدفة بالكامل - سيُطلب منك قطع هذا النقطة المطاطية المفتوحة واستعادة النموذج الأصلي. عند هذه النقطة ، سوف تملأ الفراغ المجوف أيضًا بمركب آخر بالحرارة يأخذ شكل الجزء الأولي - ويغلق كل شيء مغلقًا.

تعمل هذه العملية ، ولكن لها عدد من العيوب ، خاصةً إذا كنت ترغب في الحصول على نتائج يمكن التنبؤ بها - وتريد الحصول عليها بسرعة. على سبيل المثال ، قد يكون فرض ضريبة على إنشاء مربع مناسب للقالب ثم إرفاق وتوجيه النموذج الأصلي بداخله بشكل صحيح. قد يكون من الصعب إزالة الجزء الأصلي دون تدمير النموذج أو الهيكل أو كليهما. هيك ، حتى وضع القالب مرة أخرى دون المساس بالدقة الأبعاد للجزء الناتج هو تحد كبير من تلقاء نفسه.

لحسن الحظ ، يمكن تجنب كل هذه المشاكل عند التعامل مع الأجزاء المصممة بالكمبيوتر: كل ما عليك القيام به هو إرفاق الشكل الهندسي المرغوب فيه بتجويف القالب المرسوم باستخدام CAD ، لتشكيل قالب إيجابي يُعرف باسم النموذج - ثم تصنيعه معًا في خطوة واحدة. سوف نتحدث عن أمثلة أكثر تعقيدًا في وقت لاحق ، ولكن الآن ، لنأخذ جزءًا من القاع المسطح والقطع المحدود المحدود. في مثل هذا السيناريو ، يمكن أن يكون النموذج تافهاً كما يلي:

تصميم نمط بسيط لقالب المطاط جزء واحد.

إضافة مربع حول الجزء له تأثير متواضع إلى حد ما على الطباعة ثلاثية الأبعاد ، ولكنه يحدث فرقًا كبيرًا وإيجابيًا في أعمال الطحن باستخدام الحاسب الآلي. ذلك لأنه يمكنك بسرعة وضع نمط فوق قطعة كبيرة من مواد المخزون ، مما يجعل معظمها سليمًا للاستخدام في المستقبل. هذا يوفر عليك المال والوقت ويزيل القلق بشأن تثبيت الجزء بحيث لا يطير بعيدًا عن أسفل الأداة.

مطحنة CNC تنهي قالب معقد لصندوق تروس كوكبي أعلى كتلة عشوائية من مواد المخزون. تشكيل هذه التروس مباشرة سيكون أكثر صعوبة وإهدارا.

يمكن صنع الأنماط من أي مادة تعالج بسهولة وتنتج نتائج يمكن التنبؤ بها. باستخدام أجهزة بثق ثلاثية الأبعاد ، يعني هذا عادةً جيش التحرير الشعبى الصينى. بالنسبة لطواحين CNC ، يجب أن يعمل الشمع عالي الدقة و HDPE بشكل مقبول ، على الرغم من أنني أوصي دائمًا ببديل أكثر قابلية للتنبؤ به وأرخص: ألواح النماذج الأولية متوسطة الكثافة. تنوعتي المفضلة هي RenShape 460 - مادة خفيفة الوزن ومتينة إلى حد ما تحاكي الزبدة ، ولكنها تقدم تفاصيل رائعة بشكل مذهل:

صورة مقربة لنمط مُصنّع باستخدام الحاسب الآلي في RenShape 460. تكلف هذه المواد بضعة سنتات لكل بوصة مكعبة وهي في الواقع أقل تكلفة من الشمع القابل للضبط.

إنتاج قوالب سلبية

مع وجود تجويف نقش جاهز للعمل ، نحتاج إلى العثور على مادة مناسبة تشكل قالبًا سلبيًا ومرنًا. في التطبيقات الفنية ، تصنع هذه القوالب عادةً من المطاط اللاتكس أو الجينات أو بولي سلفيد أو سيليكونات الصفيح. كل هذه الخيارات لها جوانب سلبية كبيرة - تتراوح من ضعف القوة إلى سمية ملحوظة - وتسهم في إدراك أن صناعة القوالب هي قضية فوضوية.

في العمل الدقيق ، الخيار الوحيد الجدير بالاهتمام هو السيليكون المكون من مكونين من البلاتين. هذه المواد غير سامة وخالية من الرائحة. علاوة على ذلك ، فإن طريقة البلمرة الخاصة بهم تضمن دقة الأبعاد العالية بشكل لا يصدق. يتميز المطاط الناتج عن ذلك بصلابة شديدة ، ويظهر خصائص ارتداد ممتازة ، ومقاوم للمواد الكيميائية ، ويأتي بسطح غير لاصق بطبيعته ينفصل بسهولة عن النموذج وعن الأجزاء النهائية. باختصار ، تعد سليكات البلاتين واحدة من أروع البوليمرات التي يمكنك اللعب بها في المنزل.

صب السيليكون في نمط تشكيله.

على مر السنين ، جربت أكثر من عشرة من قوالب صناعة القوالب المختلفة ، كثير منها من مصنّعين رائعين للهواة - وبتعبير لطيف ، من السهل جدًا أن تنتهي بمجموعة متنوعة من اللزوجة ، وهشة للغاية ، أو لينة جدا للأجزاء الصغيرة. لقد وضعت دليلاً مفصلاً لاختيار الصياغة الصحيحة فقط ؛ إذا لم يكن لديك وقت لذلك ، فأعتقد أن هناك منتجين حقًا يتركان المنافسة في الأتربة: الكم سهل الامتصاص ، اللزوجة المنخفضة QM 262 ، Silicones Inc XP-592 غير القابلة للتدمير شبه الشفافة. تكلفة كل من هذه المنتجات حوالي 15 دولارًا لكل رطل ، وعادة ما تأتي في مجموعات 10-12 رطلاً.

مع اختيار تركيبة القوالب ، تكون عملية الصب بأكملها بسيطة بشكل محرج: يتم خلط الراتينج لعدة دقائق ، وتصب في القالب ، ومغطاة بطبقة مسطحة من البلاستيك لبضع ساعات. هذا حقا عن ذلك.

العفن سيليكون الشفاء. لاحظ التقاط لا تشوبه شائبة من التفاصيل ملليمتر ملليمتر ، بما في ذلك نتوءات صغيرة وجدران رقيقة.

حسنًا ، لكي نكون منصفين ، هناك خطوة أخرى تستحق أن نأخذها في الاعتبار: لضمان استنساخ ممتاز للتفاصيل المعقدة دون أن تقضم أظافرك ، فمن الحكمة الحصول على جهاز تفريغ تفريغ الهواء. قد يكون المصطلح مخيفًا ، لكن الجهاز ليس كذلك: تبلغ تكلفة مضخة الهواء الصغيرة والهادئة نسبيًا حوالي 100 دولار ، بينما تبيع جرة تفريغ محشوة بالبولي كربونات بأقل من 60 دولارًا. دقيقتان أو ثلاث دقائق تحت الفراغ يضمنان عدم وجود هواء محصور بين القالب والراتينج الذي لا يزال سائلاً - وقد انتهيت.

تساعد عملية التفريغ بالفراغ على تجنب انحباس الهواء بطريقة سريعة وسهلة وموثوقة.

يمكنك أيضًا استخدام العديد من الاختراقات الأخرى ، مثل تطبيق المطاط بفرشاة أو محقنة - ولكن بصراحة ، باستثناء الأشكال الهندسية البسيطة جدًا ، فإن الأمر لا يستحق وقتك.

صب الأجزاء النهائية

بمجرد أن يصبح القالب السلبي جاهزًا للعمل ، يمكنك البدء في صنع الأجزاء النهائية. يشبه سير العمل إلى حد كبير الخطوات التي تمت مناقشتها أعلاه: راتنج مكون من عنصرين (مصبوغًا اختياريًا بأصباغ منخفضة التكلفة متوافرة بشكل شائع) يخلط تمامًا ، ويصب في القالب المرن ، ويتم تفريغه لفترة وجيزة تحت فراغ ، ثم يتم تغطيته أخيرًا باستخدام ورقة مسطحة من البلاستيك غير عصا - البولي بروبلين أو الكثافة القيام به.هذا هو: يبدأ تفاعل البلمرة ، وفي غضون ساعتين ، يمكن إزالة الأجزاء النهائية من القالب.

الأجزاء النهائية في طريقهم ؛ لون اليوم أزرق. يتم تغطية القوالب بورقة من مادة البولي بروبيلين ووزنها لضمان التسطيح وتجنب الفلاش. بما أن القالب مصنوع من مطاط صلب إلى حد ما ، فإنه يحافظ على دقة أبعاد ممتازة حتى تحت الحمل الثقيل.

عملية الصب في حد ذاتها بسيطة ، ولكن اختيار البلاستيك المناسب يمكن أن يكون تحديًا: فالعديد من الراتنجات الشعبية التي يتم بيعها في إطار العلامات التجارية للهوايات كريهة الرائحة أو ضارة أو تظهر انكماشًا كبيرًا أو علاجًا سريعًا أو بطيئًا للغاية أو ببساطة إنتاج أجزاء واهية. قد لا يهم ما إذا كنت تقوم بوزن ثقيل مزخرف - ولكن بالنسبة إلى مجموعة ميكانيكية وظيفية ، فمن المحتمل أن يحدث ذلك. لتجنب المفاجآت غير السارة ، يجب أن تبقى بعيدًا عن الإبوكسيات والبوليستر. البولي يوريثان خيار أفضل بكثير. يمكن لهذه العائلة المكونة من بوليميرات متعددة الاستخدامات تقريبًا تقريبًا تقريبًا تقريبًا جميع أنواع البلاستيك أو المطاط - وتوفر مقاومة ممتازة ودقة الأبعاد أيضًا.

للأسف ، يكاد يكون من المؤكد أن معظم التراكيب المصنوعة من مادة البولي يوريثان التي يتم تسويقها للفنانين وغيرهم من أصحاب الأعمال اليدوية يخيب أملهم بطريقة أو بأخرى. لتجنب المزالق الشائعة ، يمكنك إلقاء نظرة أخرى على هذا الدليل المتعمق ؛ ولكن باختصار ، أوصي بشدة بالتمسك بالبوليمرات المبتكرة ، وهي شركة تصنيع غير معروفة من ميشيغان. لا يبدو أنهم يستهدفون جمهور الهواة ، لكنهم يحملون مجموعة رائعة من البلاستيك عالي الجودة وآمن لورشة العمل للتطبيقات التي تتطلب مطالبًا (وللتصنيف - إن تخمينك جيد مثل لي!). على وجه الخصوص ، لا يحتوي راتنج IE-3075 على أي تطابق: إنه قوي وصلب بشكل استثنائي ، ويتفوق في الأداء على نايلون أو ABS المقولب بالحقن في كل شيء تقريبًا. بنفس القدر من الأهمية ، من السهل للغاية العمل مع الأوساخ الرخيصة ، وبيعها بأقل من 8 دولارات للرطل.

أجزاء صغيرة الحجم مصنوعة من البوليمرات المبتكرة IE-3075 (برتقال مصبوغ) و OC-7086 (ماء صافٍ). دقة - نموذج CAD إلى جزء الانتهاء - أفضل من 5 ميكرون.

تحتوي البوليمرات المبتكرة أيضًا على مجموعة من الراتنجات الصافية البلورية الصافية والمقاومة للأشعة فوق البنفسجية (على سبيل المثال ، TD 283-18) ، ومجموعة من المطاط غير القابل للتدمير والمطاط مع التآكل الرائع ومقاومة القطع (سلسلة HP-21xx) ، والكثير غير ذلك . حقًا ، إذا كنت في أمريكا الشمالية وترغب في المضي في عملية صب الراتينج ، فمن المخلف عدم تجربتهم.

توجد كلمة تحذير: على الرغم من أن الراتنجات المذكورة في هذه المقالة أكثر أمانًا من معظم التركيبات المستخدمة في العمل الفني ، فهي لا تزال تعتمد على مواد كيميائية تفاعلية إلى حد ما ، وتحتاج إلى معالجتها باحترام. قبل البدء في أي مشاريع صب ، تعرف على أوراق بيانات سلامة المنتج و استعراض نصائح السلامة ورشة عمل الحس السليم.

ولكن ماذا عن الأجزاء الأكثر تعقيدًا؟

سؤال جيد! لقد ألقينا نظرة سريعة على هذا الموضوع في وقت سابق ، ولكن حان الوقت للحاق بالركب. بالنسبة إلى الأشكال الهندسية التي لا يمكن صبها بسهولة في قوالب أحادية الجزء - على سبيل المثال ، لأنها لا تحتوي على قاع مسطح ، أو لأنها قد أوضحت اختصارات متقلبة - تحتاج إلى إنشاء قالب يتكون من اثنتين أو أكثر من البتات المتشابكة. قد تبدو الفكرة مخيفة ، وتتضمن حل مشكلة ثلاثية الأبعاد بعض الشيء - لكن في معظم الحالات ، المهمة ليست صعبة كما تبدو. يظهر أحد الأساليب الممكنة العديدة أدناه:

خلق أنماط لقالب سلبي من جزأين. يضاف أيضًا ذراع رفيع جدًا بالقرب من خط القطع للسماح بسكب الراتينج باستخدام محقنة.

في الواقع ، قد تبسط القوالب متعددة الأجزاء حياتك. سيكون من الصعب تصنيع الجزء الموضح أعلاه مباشرةً ، لأن الطابعات ثلاثية الأبعاد منخفضة التكلفة تميل إلى التغلب على الأحمال الزائدة ، في حين لا يمكن لمطاحن CNC ذات المحاور الثلاثة المبتدئين التعامل مع الاختزال (ما لم تقم بتدوير الشغل يدويًا في منتصف القطع وظيفة). يجعل منهج الانقسام المقطعي هذه المشكلة تختفي: فكل القوالب الفردية لها أشكال بسيطة ، ويتم دمجها لتلقي جزءًا متآلفًا مع هندسة أكثر صعوبة في وقت لاحق.

الكلمات الأخيرة

إن عملية صب الراتينج ليست رصاصة فضية - ولكنها توفر مزايا رائعة حتى بالنسبة للأجزاء الفريدة ، ولا تحصل على التقدير الذي تستحقه في مجتمع DIY 3D. بمجرد أن تتوقف عن العملية ، يمكن أن يكون مقدار الحمل المتدني منخفضًا بشكل مدهش - وفي كثير من الحالات ، قد يؤدي النهج في الواقع إلى تبسيط مشاريعك ، والتغلب على القيود المتأصلة في الطابعات ثلاثية الأبعاد وطواحين CNC.

في مقابل أخذ المسار الأطول قليلاً ، يمنحك صب الراتينج القدرة على تحريك الأجزاء بسرعة مع أي خصائص ميكانيكية تقريبًا ، من المطاط الحقيقي إلى المركبات الغريبة. في الواقع ، حتى لو قصرت نفسك على نوع واحد من راتنجات البولي يوريثين ، فإنك لا تزال تحصل على درجة مذهلة من المرونة: يمكن استخدام الحشوات مثل الألياف الزجاجية المضروبة أو المجهرية الزجاجية في صنع مواد صلبة صلبة أو رغاوي تركيبية خفيفة فقط بواسطة رمي ملعقة من مسحوق السلع في المزيج.

والأهم من ذلك كله ، بمجرد أن يكون لديك قالب سالب أو اثنين ، يمكنك نسخ أجزاءك بكميات كبيرة دون أي تكلفة تقريبًا ، وأسرع بكثير مما كنت تستطيع طباعته أو تشغيله آليًا. لتغيير مظهرها ، تحتاج فقط إلى قطرة من الصبغة وإثارة جيدة. لا يوجد نهج آخر حتى يقترب من ذلك.

صنع علبة التروس الكوكبية المصغرة باستخدام العمليات والمنتجات التي تمت مناقشتها في هذه المقالة - وليس غيرها.

نُشر هذا المنشور في الأصل في 2 مايو 2013 وتم إغلاق تعليقات WordPress الآن.



قد تكون مهتمة

تحديث طبق ستانفورد ...

تحديث طبق ستانفورد ...


النيران ، الواقع الافتراضي ، والورق اليدوي في صانع أوزاركس ميني فير

النيران ، الواقع الافتراضي ، والورق اليدوي في صانع أوزاركس ميني فير


الأثاث النحت المجنون "يزيل" أمام عينيك

الأثاث النحت المجنون "يزيل" أمام عينيك


جعل هذا من السهل الشر المقيم T- فيروس الدعامة لجهودكم تأثيري

جعل هذا من السهل الشر المقيم T- فيروس الدعامة لجهودكم تأثيري






المشاركات الأخيرة