Мастер-модели и матрицы на FDM 3D принтере
На днях отформовал пилон цельноповоротного V-обрасного оперения на радиопланер в матрице, напечатанной на экструзионном 3D принтере из PLA пластика. Матрица работает великолепно! Держит давление без проблем (я тестировал её до 40 psi, скорее всего можно и 60 psi давить без проблем. Конкретно эту деталь я давил 25 psi). Деталь выскакивает без проблем почти сама, на матрице на поверхности покрытой полиэфирной грунтовкой никаких сколов и ничего, похоже, что переиспользовать матрицу можно бесконечное число раз. Матрица достаточно сложная, состоит из 3 частей, 4 вкладышей для формовки отверстий под подшипники, направляющих, крепления для раздувочного шарика. Я представляю, как бы это было геморройно, дорого и затратно по матерриалам, затратно по времени, и, в то же время, возможно, не так аккуратно, делать эту матрицу по мастер-модели или на ЧПУ. Обычный 3D принтер позволяет сделать крайне сложные композитные детали высокого качества чуть ли не в домашних условиях без особой грязи, пыли и траты дорогих матерриалов!
А вот и деталь из матрицы с 3Д принтера
Вобщем, теперь мастер-модели, ЧПУ, выклейку и прочий гемор и трата денег для изготовления матриц теперь можно забыть, как страшный сон из далёкого детства.
Вот процесс изготовления матрицы на экструзионном 3D принтере из PLA пластика.
Делаете CAD модель вашей детали, по ней делаете CAD модели деталей вашей матрицы.
Секции части матрицы должны иметь отверстия под штырьки, которыми они будут соединяться во время склеивания, возможно поверхность для приклеивания усилительного ребра из фанеры ны тыльной поверхности. Учтите ещё элемент на матрице для выравнивание её частей во время склеивания по горизонтали.
Еси вы хотите матрицу без завалов по линиям соединения, то делаете CAD модель с припуском (с буртиком толщиной и высотой несколько миллиметров, который вы потом срежите на роутере после вышкуривания внутренней поверхности матрицы). Если вам пофиг на завалы и прочие косметические недочёты то можно забить на это и делать матрицу без припусков как есть.
Печатаете секции частей матрицы из PLA пластика
Склеиваете части одной половинки матрицы на ровной поверхности выравнивая их ещё и по горизонтали. Не забудьте про вклейку штырьков.
i.ibb.co/…/image-2023-12-28-081328909.pn… (1.2 MB)
Приелеиваете фанерное ребро-усиление
Склеиваете вторую так же половинку уже на первой половинке выравнивая их по направляющим штырькам.
Так же потом приклеиваете усиливающее фанерное ребро. После этого я ещё положил толстую стеклотканевую рогожу со смолой поверх фанерных рёбер и задней стороны частей матрицы, чтобы ребро не откололось от пластика и было защищено от влаги, если я буду мыть матрицу водой.
Вышкуриваю PLA пласник внутри по рабочей поверхности
Маскирую матрицу, чтобы была выдна только рабочая поверхность и задуваю полиэфирной грунтовкой.
Далее выхажываю рабочие поверхности шкурками с водой предварительно задув из индикационным слоем. Я шкурил сначала 400, а потом 600 наждачкой вроде и всё. Более мелкая наждачка не имеет смысла, если вы планируете использовать воск+PVA так как после задувания PVA на поверхности будет текстура грубее 600 бумаги.
Далее срезаем припуск на роутере. Фреза роутера должна режущей кромкой резать по направлению изнутри к борну матрицы, чтобы избежать сколов грунтовки. Фреза должна быть острой и двигаться нужно достаточно быстро, чтобы рез был чистый без оплавления PLA пластика
Подшкуриваем контактные поверхности матриц, чтобы они прилегали плотно без зазоров
К рёбрам матрицы делаю фанерные полочки для струпцин
Мазюкаем и располировываем несколько слоёв разделительного воска, а затем задуваем PLA. Я задуваю PLA высоким давлением (30-40 psi) с низкой подачей PLA, чтобы была мелкодисперсная пыль на поверхности, и так делаю много-много тонких едва напылённых слоёв (слоёв 10) с просушкой между каждым слоем. Задуваю в прохладном помещении, чтобы минимизировать образовывание паутины из PVA в воздухе, а сушить слои PVA переношу в сушилку под вентилятор при 35 градусах цельсия.
Ну а дальше закладываю деталь из карбона
Раздувочный шарик так же крепится к трубке, сидящей внутри половинок детали, напечатанной на 3Д принтере.
Собираю матрицу с ламинатом, скручиваю не особо сильно струпцинами и пошагово подаю давление до полного (я давил эту деталь 25 psi финальным давлением)
Извлекаю заклатные, разделяю части матрицы и извлекаю деталь
Извлекаю шарик (всовываю гибкую трубку из полиэтиленового пластика до самого конца внутрь детали в шарик, наматываю на неё шарик и вытягиваю)
Срезаю облой, смываю водой PVA и вуяля, идеальная композитная деталь! На матрице ни сколов, ничего, готова к повторному использованию!
Отформовал хвоствую балку длинной более метра в матрице с 3Д принтера сделанной точно так же - матрица работает идеально! Давил давлением 35 PSI. Тестировал матрицы с 3Д принтера и фюзеляжа и балки давдением до 60 PSI на сухую - держат такое давление без проблем!
3Д печать позволят без всякого геморроя сделать на матрицах удобные фишки типа каналов для излишков смолы, крепления под натяжной шнур для раздувочного шарика и так далее.
Какой же это кайф делать детали без всего этого гемора с мастер-моделями или ЧПУ фрезерами.
Извлёк фюзеляж из матрицы с 3Д принтера. Давил 45 psi. Матрицы работают идеально.
Здорово! Люто одобряю изыскания в этом направлении! Как-то пробовал делать нечто подобное из монтажной пены. Пена неравномерно сохнет, да и липкая сволочь.
Отформовал карбоновый лючёк отсека механизма привода цельноповоротного оперения в матрице, напечатанной на 3D принтере в вакуумном мешке - матрица работает идеально!
В этот раз сделал матрицу без напыления полиэфирной грунтовки, а просто ошкурил прямо напечатаную рабочую поверхность - результат такой же, как и при напылении полиэфирной грутновки. Так что если у вас достаточно аккуратный и болшой 3D принтер и матрицу можно напечатать одним куском, можно делать матрицу без слоя полиэфирной грунтовки и закладывать прямо на ошкуренную напечатанную поверхность.
Процесс прост - напечатал матрицу с припуском периметра на стрезание завалов роутером после ошкуривания рабочей поверхности (бортик-продолжение поверхности выстотой 3мм и толщиной 2 мм). Печатал, как обычно, “PLA+” пластик, 3 слоя периметр, 0.4мм стандартный экструдер.
Ошкурил тщателно рабочую поверхность 120 шкуркой чтобы убрать текстуру печати и все неровности
Далее ошкурил рабочую поверхность последовательно 220, 320 и 400 шкурками с индикаторным слоем, чтобы придать рабочей поверхности гладкость
Далее срезал бортик-припуск при помощи роутера, чтобы убрать завалы от 3D печати и от ошкуривания
Матрица готова! Далее стандартно, нанёс воск
Напылил PVA
Нарезал карбона, пил-плая, разделительной плёнки с отверстиями, пропиточного слоя
Уложил карбон, смолу и весь бутерброд с матрицу
Засунул в вакуумный мешок под вакуум 50%
Через сутки извлёк матрицу
Аккуратно и последовательно слой за слоем отодрал сначала пропиточный слой, потом разделительную плёнку и, наконец, пил-плай, так, чтобы не отодрать деталь из матрицы
Стрезал излишки углеткани по периметру роутером
Извлёк из матрицы делать, смыл водой PVA и вуаля! Ещё одна карбоновая деталь прямиком из напечатанной матрицы без шума и пыли! Никаких мастер-моделей, каких-то фрезеров и прочего! Матрицу можно использовать бесконечное число раз, так как пластиковая поверхность не прилипает к смоле и не изнашивается!
Напечатал матрицу фонаря. Деталь из матрицы сидит, как влитая.
Отформовал качалки для цельноповоротного V-образного оперения по технологии компрессионой формовки из “кованого” углеволокна в матрице, напечатаной на FDM 3Д принтере из PLA пластика.
А вы бы это тоже на ЧПУ-фрезере фигачили, или просто нажали бы кнопку РАСПЕЧАТАТЬ на компьютере?
Напечатал матрицы в высоком разрешении, чтобы не шкурить их. Печатал соплом 0.2мм с высотой слоя 0.06mm, стенка в 8 слоёв (толщина 1.6мм), заполнение 15%.
В матрице есть закладые под оси качалки и под бронзовые резбовые вкладыши.
Намазюкаиваю матрицы и закладные разделительным воском. Обвязываю резбовые вкладыши и ось качалки угреволоконной нитью
Заполняю пространство половинок матрицы рублёным углеволокном и пропитываю эпоксидкой
Собираю половинки матрицы и сжимаю струпцинами
Через сутки извлекаю деталь
Отрезаю лишнее
И вуаля, готовая качалка
Заложил секции V-образного цельноповоротного оперения в матрицах, напечатаных на 3D принтере. Каждая секция длинной пол метра. Матрицы работают идеально.
Процесс, как обычно. Делаю CAD модель деталей матрицы с припуском по передней кромке на срезание после вышкуривания для избежания завалов, печатаю детали матрицы
Вышкуриваю плоскости прилегания и обратную сторону, куда будет клеится усиление
Вырезаю усиления частей матриц из фанеры толщиной 20мм
Нарезаю стекловолоконную рогожу, которая будет лежать сверху и снизу фанеры
На плоскости прилегания клею временные технологические шайбы вырезанные на лазере из оргстекла одинаковой толщины на двухсторонней липкой ленте (толщина дожна быть больше высоты припуска по передней кромке матрицы, чтобы матрица стояла на этих шайбах на плоской поверхности и не задевала эту поверхность).
Кладу слой стеклорогожи с эпоксидкой на обратную сторону матрицы,
Кладу эпоксидку размешанную с тиксотропным силикатом в виде толстеньких дорожек
Кладу сверху фанеру и поверх фанеры ещё ожин слой толстой стеклорогожи с эпоксидкой. Сами матрицы прижмаю к плоской поверхности грузами. Грузы не должны давить на фанеру - она должна быть расслабленой и лежать, как ей лежится без всяких грузов, грузы давят только на напечатанную матрицу.
После отверждения смолы срезаю и ошкуриваю излишки стеклоткани
Ошкуриваю рабочую поверхность матрицы
Шпаклюю глубокие артифакты после печали полиэфирным праймером
Ошкуриваю прошпаклёванные места после отверждения полиэфирного праймера
Протираю рабочие поверхности матрицы спиртом
Маскирую поверхности матрицы кроме рабочих поверхностей матрицы
Задуваю полиэфирным праймером рабочие поверхности
Вышкуриваю рабочие поверности пользуясь индикаторной краской. Уделяю особое внимание задней кромке.
Срезаю припуск по передней кромке на роутере. Оставляю небольшой припуск под чистовое ошкуривание припуска вровень с плоскостью матрицы, ошкуриваю припуск по передней кромке вровень по плоскости матрицы.
Развёртываю отверстия для вкладышей под штыри (я печатал из слегка меньшего диаметра)
Нарезаю бальзу для ядер ламината
Вышкуриваю клин по периметру бальзовых ядер ламината
Нарезаю шаблоны для углеткани
Нарезаю углеткань для обшивки и полок лонжеронов. Стабилизирую от расползания однонаправленную углеткань полок лонжеронов приклеивая к ней тонкую стеклоткань на клее-спрее 3M-77
Навакшиваю матрицы и задуваю PVA
Развожу долгоиграющую смолу и выкладываю слои ламината
Кладу отдирочный слой, перфорированную разделительную плёнку и пропиточный слой
Засовываю матрицы в мешок под вакуум
После отверждения смолы сдираю пропиточный, разделительный и отдирочный слои отдирая их вдоль поверхности, чтобы не деламинировать детать от матрицы раньше времени
Срезаю лишнее вокруг штыря
Ошкуриваю нахлёст на передней кромке вровень в плоскостю матрицы специальным сухариком, напечатанным на 3D принтере (он скользит по плоскостям матрицы и шкурит только нахлёст на передней кромке, чтобы не сошкурить лишнего)
Нарезаю стенки лонжеронов из Депрона, которые на 1мм толще, чем номинальная толщина стенки
Вставлю депроновые стенки лонжерона в углетканевый носок
Размечаю внутренние поверхности оперения и вклеиваю депроновые направляющие, чтобы стенка лонжерона не соскльзнула в сторону
Готовлю трубочки под штыри из тонкого алюминия. Обматываю их кевларовой нитью приклеивая концы нити суперклеем, чтобы не размоталась
Развожу долгоиграющую смолу, пропитываю депроново-кабоновые стенки ложерона смолой
Обезжириваю внутренние поверхности оперения спиртом и смачиваю смолой поверхности склейки внутреннойстей оперения
Замешиваю смолу, рубленное углеволокно и тиксотропный силикат и кладу это добро в места будущей вклейки резьбовых вкладышей
Замешиваю смолу, микросферу и тиксотропный силикат, завёртываю смесь в полиэтиленовый пакетик и выдавливаю это на места склейки. Укладываю внутренности оперения приматывая алюминиевую трубочку под шрырь к стенке лонжерона кевларовой нитью. Сама трубочка надета на металлический штырь-направляющую смазанную восковым разделителем.
Закрываю матрицы и стягиваю струпцинами
После отверждения смолы извлекаю оперение из матриц
Срезаю и сошкуриваю лишнее с оперения. Смываю PVA с опрения водой.
И вуаля, готовое оперение!
Отслоить отсатки PVA с матрицы о они готовы к новой закладке!
Тяжёлый, но красивый труд мастера…
Илья, а сколько итоговый вес оперения вышел?
Около 200 грамм ( каждая секция по 100 грамм). В носу будет мотор с редуктором на полкило 3000 ватт, плюс остальное добро, предположительно должно попасть с центровку.