3DPNTUAHUB Rapid Tooling Pruca Face Shield

Το rapid tooling (ταχεία κατασκευή εργαλείων) αποτελεί μια διαδικασία κατασκευής εξαρτημάτων που συνδυάζει δύο βασικά πλεονεκτήματα, την μείωση του χρόνου κατασκευής και το χαμηλό κόστος. Συνήθης εφαρμογή είναι η κατασκευή καλουπιών από σχετικά απλά και φθηνά υλικά (ρητίνη, σιλικόνη κ.α.) τα οποία δεν απαιτούν πολύπλοκες κατεργασίες και είναι σε θέση να παράγουν μικρό σχετικά αριθμό εξαρτημάτων γρήγορα και εύκολα σε αντίθεση με συμβατικές μεθόδους (μεταλλικά καλούπια για injection molding) που απαιτούν σχεδιασμό και κατεργασίες υψηλές σε κόστος και χρόνο.
Ο συνδυασμός του rapid tooling με την τεχνολογία 3D Printing δίνει την δυνατότητα ταχείας κατασκευής λειτουργικών καλουπιών από σιλικόνη με δυνατότητα ταχείας παραγωγής εξαρτημάτων με μικρό κόστος.
Παρακάτω φαίνεται η κατασκευή του μοδέλου και του πλαισίου του καλουπιού με μεθόδους 3D Printing (FDM) και η χύτευση της σιλικόνης για την κατασκευή του καλουπιού.
Ενδεικτικές σιλικόνες για την κατασκευή του καλουπιού XIAMETER® RTV-3481 Base and XIAMETER® RTV-3081 Curing Agent, ΣΙΛΙΚΟΝΗ MC-2020 με καταλύτη. Οι σιλικόνες έχουν ενδεικτικό χρόνο πήξης περίπου 12 – 24 ώρες έως ότου το καλούπι να είναι λειτουργικό, εξαρτώμενο από το είδος της χρησιμοποιούμενης ρητίνες.

3D Printed καλούπι (1) και μοδέλο (2) για την χύτευση του καλουπιού σιλικόνης.

Καλούπι σιλικόνης κατά την χύτευση.

Παρακάτω φαίνεται η διαδικασία χύτευσης του τελικού εξαρτήματος της Prusa. Για το τεμάχιο μπορούν να χρησιμοποιηθούν πολυουρεθανικές ρητίνες όπως η PF-3701 / PH-3977 με ενδεικτικό χρόνο τήξης 45 λεπτών για ταχεία παραγωγή αντιγράφων.

Καλούπι σιλικόνης μετά την πήξη και απομάκρυνση από το καλούπι του

Διαδικασία χύτευσης πολυουρεθανικής ρητίνης δύο συστατικών (πορτοκαλί χρώμα) σε καλούπι σιλικόνης.

Καλούπι σιλικόνης και παραγόμενη προμετωπίδα μετά την απομάκρυνσής της από το καλούπι

Παραγὀμενες προμετωπίδες πολυουρεθανικής ρητίνης.

Σημαντική λεπτομέρεια αποτελεί το γεγονός ότι η ανωτέρω περιγεγραμμένη μεθοδολογία μπορεί εύκολα να επεκταθεί στην παραγωγή καλουπιών σιλικόνης χύτευσης πολλαπλών προμετωπίδων για σημαντική αύξηση της παραγωγικότητας της διαδικασίας.
Εναλλακτικά της χρήσης 3D Printing για την δημιουργία του πλαισίου για το καλούπι δοκιμάστηκε η κοπή ενός πλαισίου από ειδικό υλικό κατασκευής πρωτοτύπων (PU Modelling Board) στο CNC Router του εργαστηρίου Ταχείας κατασκευής πρωτοτύπων και εργαλείων.

Καλούπι χύτευσης καλουπιού σιλικόνης που παράχθηκε από κατεργασίες αποβολής υλικού (CNC routing). Διαφαίνονται οι οχετοί απορροής και αποφυγής εγκλωβισμού φυσαλίδων στο χυτό.

Καλούπι χύτευσης καλουπιού σιλικόνης που παράχθηκε από κατεργασίες αποβολής υλικού και μοδέλο παραγμένο από διαδικασία 3D Printing

Η ερευνητική ομάδα που ασχολήθηκε με τον σχεδιασμό και την ανάπτυξη των πρωτοτύπων αποτελείται από:

Χρήστος Βακουφτσής ΥΔ
Γεώργιος Βασιλείου, ΥΔ
Καλλιόπη Φουρίκη, ΥΔ
Κωνσταντίνος Τσιουμάνης, ΥΔ