Прототипирование изделий из пластмассы

Послойное наложение расплавленной полимерной нити


Процесс прототииирования по технологии послойного наложения расплавленной полимерной нити (FDM, Fused Deposition Manufacturing*®) также начинается с созда­ния разделенной на слои ЗГКмодели, полученной в CAD-системе; толщина слоев со­ставляет 0,001-0,050 дюймов (0,025-0,13 мм). Для получения прототипа через экструзионную головку с контролируемой температурой подается нить из термопласта диаметром приблизительно 0,050 дюймов (0,13 мм). Перемещение головки в плос­кости х-у осуществляется с помощью компьютера . Горячий материал очень тонкими слоями наносится на неподвижное основание. Последующие слои ложатся на предыдущие, отвердевая и соединяясь друг с другом. При изготовлении изделий сложной геометрической формы автоматически генерируются опорные элементы для нависающих фрагментов модели. Установки работают с различными «моделирующи­ми» термопластами, которые используются и в производстве готовых деталей из пластмассы.
Схема технологии прототипирования послойным наложением расплавленной по­лимерной нити (слева); модель, изготовленная по этой технологии (справа) FZW-установки имеют относительно несложное устройство, а простота техноло­гии позволяет затрачивать на изготовление прототипов считанные часы (в зависимо­сти от размера модели). После изготовления прототип можно практически сразу использовать: ему не тре­буется длительная дополнительная обработка. Прототипирование склеиванием (ламинированием) слоев.
При изготовлении моделей прототипов ламинированием слоев (ЮМ, Laminated Object Manufacturing®) также используется лазер на основе двуокиси углерода, на­строенный па глубину одного слоя . Материал, в качестве которого используются бумага с декоративным покрытием, полимерный или композиционный материал, находится в рулонах, из которых подается в устройство, где лазер по заданной траекто­рии вырезает слои, соответствующие поперечным сечениям модели. Толщины листов, которые используются в дайной технологии, составляют 0,002-0,010 дюйма (0,051-0,25 мм). Модель изготавливается послойно (с нижнего слоя до верхнего). Отдельные листы укладываются один на другой и привариваются горячим валком . Имитация поверхности готового литьевого изделия из пластика на прототипе .
Часто необходимо, чтобы прототипы изделий из пластмассы, изготовленные механической об­работкой или собранные из разных деталей, имели бы тот же цвет поверхности, гля­нец и текстуру, что и готовое изделие. Большинство формованных изделий однород­но окрашены по всему объему и обладают блеском и текстурой, которые «создаются» при переработке пластмасс. Очень трудно имитировать такую же поверхность, используя тра­диционные методы декорирования прототипов. Конструктор может оценить внешний вид изделия, сделав контрольные отливки в форме дисков с различной окраской, текстурой и шероховатостью поверхности. Прототипы, предназначенные для марке­тинговых оценок, подвергаются отделке и традиционной технологии окрашивания .

Цвет и качество поверхности готового литьевого изделия из пластмасс


Требования к качеству поверхности матриц и пуансонов установлены стандарта­ми SPI   или другими нормативами.
Поверхность изделия из пластика не обязательно зеркально отображает рабочую поверхность формующего инструмента (особенно когда используются пластмассы с высокой вяз­костью или наполненные материалы). Естественные неровности рабочей поверхно­сти (такие как следы от впускных литников или видимые линии спая) меньше прояв­ляются на матовой или рельефной поверхности. Для оценки влияния реального состояния рабочей поверхности формующего инструмента и параметров процесса переработки на цвет PI качество поверхности готового изделия необходимо изгото­вить в опытной пресс-форме изделия из того же полимерного материала (со всеми требуе­мыми ингредиентами), который будет использован в серийном производстве. Если Society of Plastic Industry, USA — Американское общество индустрии пластмасс (производители пластмассовой продукции), США. есть предположения, что на поверхности изделия может произойти «выпотевание» и концентрация каких-либо ингредиентов (добавок) в виде налета или выделения капель и т. п., необходимо детально отработать технологию в лабораторных условиях, для чего используют стандартные формы для получения контрольных образцов или любую «старую» литьевую пресс-форму (желательно, чтобы была возможность получать изделие из пластмассы с участками различной текстуры).
Идеально, если есть возможность для сравнительной оценки изготовить набор изделий из пластмассы с разными текстурами и шероховатостью поверхности. Прототип даст воз­можность конструктору визуально оценить внешний вид изделия из пластмассы без изготовления пресс-формы. Контрольный про­тотип также может быть использован как хороший индикатор, отражающий влияние изменений условий переработки ( литья пластмасс) на внешний вид изделия из пластмассы. Кроме того, прототип ис­пользуют для оценки физических свойств и усадки материала.