قالب سیلیکونی و پرینتر سه بعدی

قالب گیری سیلیکونی به کمک پرینتر سه بعدی

قالب گیری سیلیکونی یکی از روش های تولید قطعه است که نسبت به سایر روش های تولید انبوه برای تیراژ های پایین و متوسط صرفه ی اقتصادی بهتری دارد. به کمک قالب های لاستیکی و سیلیکونی می شود قطعات تزئینی و کاربردی متنوع را در دامنه ی گسترده ای ازانواع متریال ها تولید کرد. برای مصارف صنعتی و بهداشتی میتوان ازانواع رزین ها، پلی اورتان PU، موم یا وکس، ترکیبات گچ وسیمان و فلزات با دمای ذوب پایین نام برد. قالب های سیلیکونی آنقدر کاربردی هستند که حتی درصنایع غذایی نیز برای ساخت انواع شکلات و آبنبات وغیره استفاده می شوند.

اگرچه بسته به نوع متریال مورد نیاز، نوع سیلیکون مورد استفاده نیز تفاوت می کند اما مراحل کلی قالب گیری برای همه ی انواع متریال ها مشابه است. برای شروع به یک نمونه ی مادر یا نمونه ی اولیه نیاز است تا قالب سیلیکونی دورآن شکل بگیرد. این نمونه ی مادرمی تواند یک قطعه ی ازپیش ساخته شده باشداما درصورتی که طرح و ایده ی شما هنوز درمرحله ی طرح دیجیتالی است و نمونه ی فیزیکی ازآن ندارید، سریع ترین و بهترین راه به دست آوردن نمونه ی اولیه، ساخت آن قطعه با پرینتر سه بعدی است.

توجه داشته باشید که نوع سیلیکون مورد استفاده بستگی به نوع و دمای متریال درحالت مایع دارد، بنابراین قبل ازانجام هرکاری مطمئن شوید سیلیکونی که تهیه می کنید با متریال مورد نظر متناسب باشد. نمونه ی مادر ساخته شده با پرینتر سه بعدی نیز می تواند جنس های متفاوتی داشته و با تکنولوژی های مختلف پرینت شده باشد. برای مثال در ساخت نمونه ی اولیه ی جواهرات، به دلیل جزئیات بالا و ابعاد کوچک ازمتریال های رزینی و تکنولوژی Dlp یا SLA استفاده می شود و برای قطعاتی که ابعاد بزرگ تر دارند یا جزئیات پیچیده ای ندارند از متریال های پلاستیکی استفاده می شود. شاید برای شما این سوال به وجود آمده باشد که چرا قطعه ی نهایی را مستقیما با پرینتر سه بعدی نسازیم؟

استفاده از پرینتر سه بعدی برای ساخت قطعات در تیراژ پایین و متوسط از فرایند های رایج تولید است اما محدودیت هایی هم برای پرینتر های سه بعدی وجود دارد. اولین محدودیت صرفه ی اقتصادی است. اگر چه مراکز خدمات پرینتر سه بعدی مانند استودیو سه بعدی قطعات مختلف را با تنوع متریال و کیفیت بالا تولید می کنند اما با توجه به ماهیت تکنولوژی پرینت سه بعدی، افزایش تعداد در قیمت ساخت تاثیر چندانی ندارد. با این وجود در بسیاری از مواقع با درنظر گرفتن هزینه های قالب گیری وسایرهزینه های جانبی ممکن است تولید انبوه یک قطعه با پرینتر سه بعدی ازقالب گیری سیلیکونی هم به صرفه تر باشد. بنابر این بهتر است قبل از تصمیم گیری، مدل سه بعدی قطعه ی مورد نظر خود را در سامانه ی تعیین قیمت پرینت سه بعدی وبسایت استودیو سه بعدی بارگذاری کرده و هزینه ی پرینت سه بعدی آن را در تیراژ مد نظر بررسی کنید.

محدودیت دوم نوع متریال است. پرینتر های سه بعدی توانایی ساخت قطعه با طیف وسیعی از متریال ها را دارند با این حال بسیاری ازانواع متریال های رایج نیز درمحدوده ی تکنولوژی پرینت سه بعدی نمی گنجند و یا قیمت آن بسیار زیاد می شود و درغیراین صورت ممکن است امکان ساخت قطعه ی باکیفیت با آن متریال وجود نداشته باشد. برای مثال ساخت قطعات رزینی با پرینتر های سه بعدی کیفیت بسیار بالا اما قیمت بسیاربالا نیزدارد. ساخت قطعات با متریال های انعطاف پذیر با پرینترهای سه بعدی قیمت مناسبی دارد اما معمولا کیفیت بسیارخوبی ندارد و همچنین ساخت قطعات با متریال های فلزی ازطریق پرینترهای سه بعدی، هم قیمت بسیار بالا و هم کیفیت پایینی نسبت به قالب گیری دارد.

پس از تهیه ی نمونه ی اولیه درباره ی متریالی که قصد دارید در قالب تزریق کنید تصمیم بگیرید. برای مثال ما در ادامه از رزین اپوکسی استفاده می کنیم تا قطعه ی مد نظر خود را بسازیم. پس از مشخص شدن نوع متریال، نوبت به انتخاب نوع سیلیکون می رسد که برای رزین مورد استفاده ی ما، سیلیکون برند smooth on مناسب است.

مرحله ی بعدی انتخاب یک ظرف برای قراردادن نمونه ی مادر و ریختن سیلیکون در اطراف آن است. این ظرف هم می تواند با پرینتر های سه بعدی ساخته شده باشد تا درست اندازه ی قطعه ی شما ساخته شود تا سیلیکون اضافی مصرف نکنید و یا می تواند با لگوهای اسباب بازی ساخته شود تا به راحتی پس از خشک شدن سیلیکون قابل باز کردن باشد و یا هر ظرف دیگری که بتواند نمونه را در خود جای بدهد و به اندازه ی کافی فضا در اطراف آن باقی بماند. ما در ادامه چند نوع مختلف قالب سیلیکونی را به شما نشان می دهیم.

پس از آماده شدن این سه جزء اصلی قالبگیری سیلیکونی، رزین و سیلیکون را برای استفاده آماده کنید. هردوی این مواد به صورت دو قسمتی هستند، یعنی از یک بخش هاردنر یا فعال کننده و یک بخش اصلی تشکیل شده اند. ابتدا سیلیکون و هاردنرآن را با هم مخلوط کنید و خوب هم بزنید. نمونه ی مادر را طوری داخل ظرف قرار دهید که به صورت نیمه معلق باشد و پس از ریختن سیلیکون، دور تا دور نمونه با حداقل یک سانت از سیلیکون پوشش داده شود و فقط سطح کمی از نمونه توسط یک یا چند پایه به بدنه اتصال داشته باشد. مثلا میتوانید با چسب یا پین نمونه را به بدنه فیکس کنید و یا اگر ظرف قالب را با پرینتر سه بعدی می سازید قسمت هایی برای فیکس کردن نمونه در داخل ظرف تعبیه کنید.

پس از فیکس کردن نمونه در وسط ظرف، مطمئن شوید بعد از ریختن سیلیکون قسمتی از نمونه ی مادر از سطح سیلیکون بیرون زده باشد، این قسمت پس از سفت شدن سیلیکون و باز کردن قالب (درقالب های چند تکه) سوراخی برای تزریق رزین یا متریال دیگر به وجود می آورد و اگر این سوراخ ریز است، سوراخی دیگر باید وجود داشته باشد تا هوا از داخل قالب خارج شود. همچنین به خاطر داشته باشید بهتراست نمونه ی اولیه ی وهمچنین ظرف قالب، سطحی صاف و صیغلی داشته باشند و برای راحت تر شدن کار می توانید از اسپری جداشونده ی قالب سیلیکونی استفاده کنید. تمام سطوح نمونه و ظرف که با سیلیکون تماس خواهند داشت را اسپری بزنید.

حالا نوبت ریختن سیلیکون در ظرف و اطراف نمونه ی مادر است. پس از ریختن سیلیکون، با توجه به دستورالعمل استفاده مخصوص هربرند، ممکن است از چند ساعت تا چند روز خشک و سفت شدن سیلیکون زمان ببرد. پس از سفت شدن سیلیکون، کار ما با ظرف اطراف آن تمام شده و می توانید آن را از قالب سیلیکونی جدا کرده و دور بیاندازید یا اگر آسیب ندیده، برای پروژه های بعدی نگه دارید. البته این مرحله برای قالب های دو یا چند تکه کمی متفاوت است، به طوری که شما باید سیلیکون را طی چند مرحله ی مجزا در ظرف های یک اندازه بریزید و در هر مرحله صبر کنید تا سیلیکون خشک شود و سپس لایه ی بعدی سیلیکون را روی سیلیکون سفت شده ی قبلی بریزید و در نهایت پس از باز کردن ظرف قالب، یک قالب سیلیکونی که از دو یا چند صفحه تشکیل شده به دست می آید. قالب های دو یا چند تکه ای کار بیرون آوردن محصول نهایی را بسیار راحت میکنند و برای مدل های پیچیده و بزرگ استفاده می شود و همچنین نمونه هایی که تمام قسمت های آن نیاز به قالبگیری دارد.

پس از بیرون آوردن نمونه ی اولیه از داخل قالب سیلیکونی، نوبت به مخلوط کردن رزین وهاردنر می رسد. رزین را هم مشابه سیلیکون خوب هم بزنید. پس از هم زدن به احتمال زیاد حباب های فراوانی داخل رزین شکل می گیرند که شما باید با حرارت دادن رزین به کمک یک سشوارمعمولی، حباب ها را از بین ببرید. می توانید برای رنگ کردن رزین ازانواع رنگ های پودری یا مایع مخصوص رزین استفاده کنید. رزین اپوکسی مخلوط شده را با احتیاط داخل قالب بریزید و قالب را کاملا پرکنید. اگرقالب شما چند تکه است از چسبیدن کامل صفحه های قالب به یکدیگر مطمئن شوید تا رزین از لابه لای صفحات درز نکند. برای این کار میتوانید از کش پول استفاده کنید تا به راحتی قابل جدا کردن باشد.

پس ازریختن رزین در قالب، بسته به نوع و برند رزین استفاده شده ممکن است چندساعت تا یک روز زمان ببرد تا رزین کاملا سفت یا به اصطلاح پخت شود. پس از سفت شدن کامل رزین، قالب سیلیکونی را باز کنید و یا انتهای قطعه را گرفته و آن را از داخل قالب بیرون بکشید. قطعه ی ساخته شده ی نهایی درقسمت هایی که از قالب بیرون زده حتما نیاز به تمیز کاری دارد. همچنین می توانید قسمتی از قالب یک تکه را برش بزنید تا نمونه ی رزینی راحت تر و بدون آسیب دیدن بیرون آورده شود و برای استفاده ی دوباره از قالب، قسمت برش داده شده را با کش محکم روی هم نگه دارید. 

متریال های رزینی تنها متریال مورد استفاده برای قالبگیری سیلیکونی نیستند و شما می توانید از انواع مواد پلیمر، کامپوزیت، فلزات دمای ذوب پایین و حتی خود سیلیکون استفاده کنید اما توجه داشته باشید که با تغییر متریال، جزئیات فرایند قالبگیری تفاوت می کند و دستیابی به نتایج دلخواه قطعا نیازمند تجربه و تخصص کافی در این زمینه است.

 کلیه ی حقوق انتشار این مقاله برای وبسایت استودیو سه بعدی محفوظ است.