Силикон и вязкие материалы: как получить деталь с помощью 3D-печати

Печать вязкими материалами — силиконом, пастами, густыми смолами — требует особого подхода: такую массу нужно аккуратно выдавливать, а потом ещё и отверждать. Лабораторные методы, которые упоминались в новостях, пока для заказов не годятся. Но потребность за ними понятна: людям нужны мягкие, водонепроницаемые, гибкие детали. Рассмотрим три практичных способа их получить.

Способ 1. Печать из TPU

TPU — гибкий термопластик, по свойствам близкий к резине. Он печатается на обычном FDM-принтере с прямой подачей прутка (материал TPU). Что получается:

• прокладки, уплотнители, демпферы;
• гибкие чехлы, накладки, мягкие ручки;
• подошвы, колпачки, ножки для техники;
• сальники и сильфоны.

Твёрдость 95A — как у шины, 85A — как у подошвы кроссовок, 70–75A — как у мягкого ластика. Толщина стенки обычно 1,6–2 мм, слой 0,2 мм. Скорость медленная: 20–30 мм/с.

Способ 2. Мастер-модель + силиконовая форма

Если нужна деталь именно из силикона (например, пищевой силикон для формы, мыло, свечи) или из литьевой смолы, берут форму.

1. Мастер-модель. Печатается из фотополимера со слоем 0,03–0,05 мм (технология). Поверхность шлифуют и грунтуют, убирая слои.
2. Опалубка. Вокруг модели строят коробку: можно напечатать, можно склеить из пластика.
3. Заливка. Двухкомпонентный силикон смешивают, вакуумируют (при необходимости) и заливают. Время отверждения 6–24 часа.
4. Разрез и извлечение. Форму разрезают по заданной линии, модель вынимают.
5. Отливка. В форму заливают смолу, воск, гипс, мыло.

Сильные стороны: тираж из десятков отливок, материал на выбор, гладкая поверхность. Слабые: этап ручной, нужен опыт, для сложных деталей требуется разъёмная форма.

Способ 3. Печать оснастки под заливку

Иногда печатается не мастер-модель, а сама форма: корпус из PETG с полостью, в которую заливается эпоксидка или силикон. Это подходит для простых плоских изделий, но поверхность остаётся слоистой, поэтому внутреннюю полость шлифуют или покрывают лаком. Есть и вариант оснастки для заливки: рамки, шаблоны, держатели вставок.

Как выбрать

Чего учесть при проектировании мастер-модели

• Угол вытяжки 2–5 градусов на вертикальных стенках: деталь легко выйдет.
• Радиусы вместо острых углов: острые кромки рвут силикон.
• Линия разъёма проходит по естественному шву, чтобы шов был менее заметен.
• Усадка силикона невелика (меньше 0,5%), но смола при отверждении сжимается на 1–2%: размер корректируют.
• Литник и воздушные каналы закладывают в опалубку.

Пример: гибкая прокладка сложной формы

Нужна уплотнительная прокладка по контуру корпуса с двумя вырезами и четырьмя отверстиями. Фабричная вырубка стоит дорого и требует минимального тиража. Печать из TPU 85A решает вопрос за один вечер: модель повторяет контур корпуса, толщина 2 мм, слой 0,2 мм. Деталь выходит чуть шероховатой, но для уплотнения этого достаточно, а в местах крепления можно сразу сделать утолщения под шайбы. Для влажных мест поверхность дополнительно покрывают силиконовым герметиком.

Как выбрать силикон для заливки

Силиконы для форм делятся по твёрдости (от 10 до 40 единиц по Шору А) и по способу отверждения. Мягкие силиконы легче извлекают изделия с подрезами, но хуже держат форму при больших отливках. Твёрдые дают более точную геометрию, но для сложных деталей их приходится разрезать. Для первых опытов берут силикон средней твёрдости и простую модель без глубоких полостей. Обязательное требование — вакуумирование или медленная заливка тонкой струёй, чтобы не образовались пузыри на поверхности отливки.

Если нужно сделать

Для мягких деталей из TPU смотрите страницу изготовления деталей на заказ. Мастер-модели и оснастку напечатаем с нужной гладкостью, а если модель отсутствует, 3D-моделирование сделает её по образцу или чертежу. Цену оценивает калькулятор.