Elevmateriale. Grunduddannelse Model og Formbygning

Transkript

1 Elevmateriale Grunduddannelse Model og Formbygning AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe

2 Indledning side 4 Fremstilling af modelværktøj... 5 Idefasen... 5 Fremstilling af model... 8 Materialelære Fyldstoffer Formbehandling Slipmidle...17 Værktøj Doserings udstyr...18 Afrensning af værktøj Skære- og slibe værktøj Formmaterialer...21 Værktøjsstøbning...22 Acrylic One Polyuretan Epoxy Formhåndtering 27 Beregning Formler for arealberegning...29 Rektangel...29 Trekant...29 Trapez...29 Cirkel...29 Omkreds...29 Cylinder...30 Gelcoat forbrug...30 Blandingsforhold...30 Matrixforbrug...31 Glasforbrug...31 Laminat tykkelse...31 Kontrol...33 Råvarekontrol...33 Proceskontrol...33 Færdigvarekontrol...33 Visuel kontrol...33 Kontrolmålinger...34 AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe

3 Indledning Denne bog kan bruges til hvordan du kan fremstille en model ved hjælp af din egen fantasi. Du skal bruge dine kreative evner til at designe dit helt eget design. Du skal ved hjælp af en skitse eller en simpel model tegne og skabe den færdige konstruktionstegning i SolidWorks. Herefter sender du din konstruktionsfil til en fræser som så frembringer en fysisk model af dit arbejde. Denne model skal efterfølgende anvendes til at termoforme dit eget produkt. Denne bog kan bruges til inspiration hvordan du kan fremstille en model ved hjælp af din egen fantasi. Du skal bruge dine kreative evner til at designe dit helt eget Du skal ved hjælp af en skitse eller en simpel model tegne og skabe den færdige konstruktionstegning i SolidWorks. Herefter sender du din konstruktionsfil til en fræser som så Denne model skal efterfølgende anvendes til at termoforme den færdige skal. AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe

4 Fremstilling af modelværktøj Grunduddannelse Model og Formbygning Idefasen Før selve arbejdet med at fremstille en model starter, skal idéen udvikles fra blot at være nogle tanker. Ideen skal omsættes fra en ide til et 3D objekt. Med andre ord skal det endelige produkts størrelse, geometri, funktion beskrives, og ikke mindst skal produktets virkemåde overvejes. Det er på dette tidspunkt, at al den gode fantasi og kreative evner skal bruges anvendes til at beskrive det nye design. Løse skitser på et stykke papir til det endelige produkt. fotografi eller en meget simpel model der bare viser størrelse mm. Grundige overvejelser skal allerede her afgøre om idéen ---er realiserbar på det pågældende grundlag. Tegnefasen Tegningen af modellen eller det færdige emne designes i et tegneprogram. Denne elektroniske fil der indeholder alle detaljer om det færdige emne, bruges til fremstilling af en prototype eller til fremstilling af det endelige produktionsværktøj. Den konkrete tegning fremstilles SolidWorks. Tegn din grundform og fortsæt indtil du har din færdige tegning. I det videre arbejde hvor produktets udseende og funktionalitet skal præciseres Din 3D tegning kan vendes og drejes i alle XYZ retninger således at den kan AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe 5

5 vurderes ud fra om alt er med på tegningen. Når en kunde får tegnet og udviklet et projekt er det i denne fase det skal overvejes om der er brug for at fremstille enten en, -funktionsmodel - en hurtig/uformel måde at få afprøvet de grundlæggende funktioner ved produktet. -Skuemodeller og prototyper er mere krævende med hensyn til materialestyrke, formbarhed og overfladefinish Modeller fremstilles industrielt oftest ved en maskinel bearbejdning. Arbejdet med at fremstille et nyt værktøj kan med fordel udføres efter nedenstående Idefasen Tegnefasen Prototype Modelfræsning Koncept og teknologi Det er nu du skal vurdere hvordan dit produkt skal fremstilles. Hvor kompleks er geometrien, skal modellen udformes med løse dele for at kunne afforme let og smidigt. Faldgruber i måden at producere på. Det er ikke nemt hvis du først skal udvikle helt ny teknologi. Det er dig der er eksperten. her tester du opfindelsens styrker, svagheder, muligheder og trusler. Prototypeudvikling Det er vigtigt, at ideen kommunikeres så tydeligt som muligt. En model vil ofte være en stor hjælp til forklaring af ideen. Der findes flere forskellige former for modeller, du kan enten fremstille en skuemodel, funktionsmodel eller en prototype. En skuemodel er en model, der i størrelse og form viser ideen, men uden at have dens funktion fx en telefon, der kan vise knap og displayplacering samt håndgrebet. En skuemodel er en god måde at visualisere og materialisere en opfindelse på, så den er lettere at forholde sig til for aftageren. En funktionsmodel viser opfindelsens funktion, men den behøver ikke nødvendigvis ligne. En funktionsmodel bruges oftest til at vise, at teknologien eller principperne i funktionen fungerer. En prototype er din opfindelse nøjagtigt vist, som den vil se ud som færdigt produkt eller løsning. Modelfremstilling Modeludvikling & Støbeteknik Industriel design En model kan således fremstilles af en lang række forskellige materialer, og med simpelt værktøj der er velegnet til formålet. Modellen behøver således ikke at blive fremstillet af avancerede materialer og dertil hørende fremstillingsprocesser. Ofte fremstilles modeller med mere eller mindre avancerede bearbejdningsmaskiner afhængig af geometri og materialevalg. De mest simple maskiner er en rundsav, fræser, drejebænk og slibeværktøj. Man kommer rigtig langt ved at dele modellen op i mindre dele hvor geometrien passer til værktøjet. AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe 6

6 Det hele samles til sidst til den ønskede model. Når der er dele af en model, der kræver andet end det forhåndenværende værktøj, skal man enten være meget kreativ eller også skal det fremstilles på mere avanceret bearbejdningsudstyr. En forholdsvis billig 3D printer kan nemt fremstille en printet model. Der er her åbenlyse fordele, først og fremmest kan designeren og en eventuel kunde meget hurtigt se produktet i virkeligheden, det er absolut nemmere at vurdere, om der er behov for ændringer. Når det kommer til funktionalitet er det nødvendigt at produktet fremstår i det rigtige materiale, således at styrke og funktionalitet kan afprøves. 3D printere der fremstiller modeller meget nøjagtigt og med meget høj finish og glans er meget kostbare. AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe 7

7 Fremstilling af model 3D print er forskellige typer teknologi der alle kan udnyttes til digital prototypeudvikling. Igennem 3D print kan man hurtigt fremstille modeller og prototyper af designforslag til eksempelvis ergonomiske test, til at kommunikere en produktløsning eller som visuelle mockups. 3D-print teknologier er teknologisk og materialemæssigt et meget bredt felt der konstant er under udvikling, det anvendes af industrielle designere i kombination med andre former for modelteknologier i mange forskellige sammenhænge. årene frem til at vi i dag kan fremstille en prototype i hjemmet eller på kontoret..men som har udviklet sig, og er i dag tæt på at blive en ting man kan have Additiv fremstilling, eller 3D printning, er en proces hvor du går ind og fremstiller et tredimensionelt objekt i et fast stof, af hvilken som helst form, ud fra en digital model. Til 3D printning anvendes en teknologi som er additiv, det vil sige, at der lag på lag lægges materiale, som for eksempel kan være plast eller metal, er lagt ned i i de faconer der er angivet i 3D tegningen. 3D printning er i sin teknologi meget forskellig fra den typiske bearbejdning i et modelværksted, hvor der fortrinsvis fjernes materiale. Den maskinelle bearbejdning foregår ved for eksempel at fræse, skære eller bore i det materiale modellen skal fremstilles i. Det kaldes også en subtraktiv proces. Ud fra denne metode kan en designer lave en prototype direkte fra det billede han har på skærmen. Denne teknologi kaldes stereolitografi, eller som før nævnt, tredimensionalt print. Denne teknologi kan gå hen og ændre den moderne tankegang og kreativitet, og kan have potentiale til at gå hen og blive en tredje industriel revolution. Det der gør, at dette fænomen kan gå hen og blive af så enorm succes er, at det er noget som forbrugeren selv har fuldstændig kontrol over. Eksempel på 3D CAD-tegning.Wikipedia Mange udviklingsafdelinger har deres egne 3D printere til rådighed. Dels for at få protyperne hurtigt frem og dels for at holde ny teknologi og nyt design inden for husets 4 vægge. 3D Print 3D-printerteknologien er opfundet i 1980'erne, og udviklet hurtigt igennem AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe 8

8 Computer Aided Manufacturing (forkortet CAM) er traditionelt betegnelsen for den software, der anvendes til programmering af NCmaskiner, også kaldet CNC-maskiner. CAM systemet anvender CAD systemets geometridata til at generere NC-kode med, ofte er det nødvendigt med en del teknologisk viden om den programmerede maskine for at kunne udnytte systemet optimalt. Systemet er ofte dedikeret til en bestemt type maskine. CAM systemet anvender en post-processor for at tilpasse sig den enkelte maskines CNC styring. Maskiner kan f.eks. være drejebænk, fræser, laser-skærer, gnist-maskine og rapid-prototype-maskiner. Et af de få danske produkter, der har haft kommerciel betydning indenfor CAM, er Toolchips, som sammen med Roland var førende med 3D fræsning på PC baseret hardware Der findes mange typer plast og mange forskellige printningsmetoder til fremstilling af elementer, hvilket kan gøre 3D-printning til et uoverskueligt projekt at begive sig ud i. Hvad enten du selv ønsker at printe din model eller du sender den til print hos et professionelt firma, er det en god idé at vide lidt om de mest anvendte materialer og metoder inden for materialeprintning. For en arkitekt kan en printet model vises frem til bygherren som så er det lettere at forklare store linier eller små detailer. Fræsede modeller Fremstilling af en model ved hjælp af en fræser, foregår ved at modellens konturer med varierende plane og krumme overflader fræses frem lag for lag. Dette er modsat den teknologi der anvendes når en model printes. Se forrige kapitel. Sideløbende hermed. En fræser virker principielt ved at et roterende værktøj fjerner øvrigt overflødigt materiale. Materialet der skal bearbejdes spændes fast i et fikstur eller spændes fast direkte på et fræseplan. Fra starten var fræseren stationær og fræseplanet kunne bevæges i X og Y retningen. Fræseplanet hæves og sænkes efter behov. Senere er fræseren blevet placeret på en ramme som samtidig kan bevæges i X, Y og Z retningen. Dette giver muligheder for at fræse mere effektivt. Fræseren bliver også monteret på en robot. Det giver en fuldstændig frihed AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe 9

9 til at fræse alle konturer i en model eller prototype. Selv underskæringer kan uden problemer. Ved metalfræsning kan der opnås god overfladekvalitet med overfladeruheder på 1-10 μm og tolerancer på ±0,05 mm. Fræseværktøjet Fræseværktøjet, fræseren, består af en række enkeltværktøjer, der kan sammenlignes med drejeværktøjer. De mest almindelige er endeplans- og valsefræsere, men derudover findes bl.a. ende-, sav-, skive-, vinkel-, spor- (T- og V-spor), hjørne-, skivenot- og faconfræsere. Endeplansfræseren anvendes til plan- og ansatsfræsning samt til fræsning af spor med 90 vinkel og kurver; den anvendes både horisontalt og vertikalt. Valsefræseren anvendes til planfræsning i horisontalfræsemaskiner. Fræsemaskinen Fræsemaskinen findes i forskellige typer med universalfræsemaskinen som den mest almindelige. Andre typer er horisontalfræsemaskinen, som har fræsespindlen vandret lejret, og vertikalfræsemaskinen, hvor spindlen er lejret lodret. Nyere fræsemaskiner er CNC-styrede og kan udføre både dreje-, fræse- og boreoperationer i samme opspænding. CNC-maskiner har stor fleksibilitet med flerdimensionale bevægelser og giver mulighed for hurtig omstilling til nye emnegeometrier. computer numerical control, CNC, styring af bearbejdningsmaskiner via en computerstyreenhed (kaldet CNCenheden), som aktiverer maskinens bevægelser ved hjælp af et NCprogram. Mens styreenheden afvikler NC-programmet, overføres signaler mellem styreenheden og maskinen, hvorved maskinens akser og motorer styres og reguleres på baggrund af sensorer på maskinen. En CNC-styret fræsemaskine udfører koordinerende bevægelser med spindler, der bevæger et fræseværktøj, som skal fjerne materiale fra emnet. Når et nyt emne med en anden geometri skal bearbejdes, udfærdiges et nyt NCprogram. Denne fleksibilitet medfører, at CNC er særdeles velegnet til små og mellemstore produktionsserier. Eksempler på anvendelse af CAD Det sker ved at vise emnet som gennemsigtigt og farvelægge forskellige dele afhængigt af spænding eller temperatur. Ved at lade computeren simulere og vise resultater grafisk kan et emne optimeres i form og materialevalg, inden det fremstilles. Herved opnås mindst muligt forbrug af råmaterialer og energi ved fremstillingen. Samtidig sikres, at det færdige produkts holdbarhed er som ønsket. I forbindelse med fremstilling af mekaniske emner benyttes den beskrivelse, som findes i it-læsbar form i CAD-systemet. Et emnes geometri, herunder placering af fx huller og udfræsninger, overføres via it til numerisk styrede værktøjsmaskiner og robotter, der skal foretage fremstillingen, se computer aided manufacturing. Se også automatisering og industrirobotter. nesting. 3) Computerassisteret NCprogrammering, som er generering af styredata for numerisk styrede bearbejdningsmaskiner og uden tvivl den mest kendte og mest benyttede CAM-anvendelse. Numerisk styrede bearbejdningsmaskiner (NC-maskiner) er styret af et såkaldt NC-program, som automatisk får maskinen til at udføre en proces med bevægelsesbaner, styring af AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe 10

10 procesparametre osv.; dette kan fx være drejning eller fræsning af et emne, Håndstøbning af et emne Mod der overføres til en bearbejdningsmaskine det kan være en fræser eller en drejebænk AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe 11

11 Materialelære Polymerisation Polymers Tooling Polymerisering er en kemisk reaktion, hvor flere molekyler med samme reaktive kombinationer er bundet sammen. Der dannes dobbeltbindinger uden at der dannes biprodukter. Termoplast fremstilles oftest på denne måde, således, at du som kunde modtager et færdigt produkt til viderebearbejdning. Vigtige parametre i forbindelse med at anvende Tooling Systems Viskositet og viskositetsændringer i forhold til tid/temperatur Pot life and gel time Eksoterm Krymp krymp ved en kemisk reaktion Krymp ifm afkøling Eksempel: PVC; PE; ABS; PS; UP Polykondensation Polykondesat Dannelse af højpolymere plast gennem en proces hvor de poly funktionelle bindinger gradvis skabes i en kontinuerlig sammenkædning hvor i der splittes simple molekyler som for eksempel vand og saltsyre Eksempel: Polyester; Melamin, Fenolplast Polyaddition Additionspolymer Kemisk reaktion, hvor makromolekyler danner en polyfunktionel binding Hvor der ikke forekommer nogen opsplitning af andre stoffer. Eksempel: Basis epoxy; Polyol Effekt af hærderens effektivitet AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe 12

12 Undgå volumetrisk ophobning! Brug maksimalt tilladte mængder fyldstof eller armeringsmateriale! Sikre en effektiv varmeafledning under den kemiske reaktion! Lad støbningen afkøle langsomt! Lad den støbte form blive så længe som muligt for at undgå yderligere svind! Forskellige materialers udvidelseskoefficient Alle materialer ændrer dimension under indflydelse af temperaturudsving Ved opvarmning, udvider materalet Ved afkøling krymper materialet Termiskudvidelseskoefficient = ISO (10-6 K-1) Aluminium 24 Steel 11 EP-unfilled EP-Steel/Alu EP- Glass fabric EP- Carbon fibre 8-12 EP/PU-flex > 100 Værkstedstemperatur 20 C. Maks hærdetemperatur 120 C. Materiale Aluminium Udvidelseskoefficient 0,024 mm/m/ C Længde mm Beregning 100 = 24mm 10 x 0,024 x Krympning Det samlede krymp er resultatet af det kemiske krymp og krymp i forbindelse med køling Konklusion så vidt muligt anvende en inaktiv hærder! Både elektrisk og termisk, plast (EP / PU harpiks) er fremragende isoleringsmateriale, men dermed også en dårlige varmeleder Varmeledningskoefficient = W / M K EP / PU - harpiks, ufyldt ca. 0.3 EP / PU - harpikser, fyldt ca. 1,3-1,8 AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe 13

13 Fyldstoffer er betegnelsen for de forskellige typer af pulver, mel, sand eller granulat, som blandes i matrix for at ændre på egenskaberne. Her er nogle eksempler: Aerosilpulver til justering af flydemodstand ( tixotropi ) Micro-ballon til fremstilling af let spartelmasse. Talkum til fremstilling af tung spartelmasse og støbemasse. Sand til fremstilling af støbemasse for eksempel polymerbeton. Aluminiumsoxyd Altså til at give matrixen de ønskede egenskaber AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe 14

14 Forbehandling af en model Forbehandling Voksslipmiddel PVA formsealer Silikoneslipmiddel Teflonbehandling Hvis det er et kritisk emne eller man ønsker optimal sikkerhed for slipeffekten, kan der påføres et lag PVA slipmiddel oven på de 6 lag voks. Denne slipmiddel er bestandig overfor styren, men kan opløses med vand ved afformningen. Formplejemidler er fælles betegnelsen for de voks- og slipmidler der anvendes for at vedligeholde formoverfladen så slipeffekten og finishen fortsat vil være den samme. Ved valg af slipmiddel er det vigtigt at tage hensyn til følgende: Er der opløsningsmidler i matrix? Ved hvilken temperatur foregår støbningen? Ønskes der en højglans eller en mat overflade? Hvilket formmateriale er anvendt ( polyester, epoxy, aluminium eller stål )? Voks er det traditionelle valg til GUP forme hvor der ønskes højglans, og hvor temperaturen under støbning ikke overstiger Klargøring til støbning af nye forme ( herunder også reparationer i en brugt form ) Man må sikre sig at formens gelcoat er tilstrækkelig udhærdet ( datablad ), herefter renses overfladen så den er fri for støv og snavs, og der påføres 5-6 lag voks med den anbefalede tids interval. Vedligehold af produktionsklare forme. En form der er i brug skal ikke nødvendigvis vokses efter hvert aftryk, men hvis der under afformning af emnet bemærkes en forøget vedhæftning er det ved tiden. Formen skal altid vokses hvis der har været stop i produktione hvor formen har stået åben, eller formoverfladen på anden måde er beskadiget. Der vil altid lægge sig støv i formen og ved en aftørring vil man let kunne beskadige det meget tynde vokslag. Det er vigtigt at anvende den samme vokstype og fabrikat, og yderligere at man følger producentens anvisning. Det efterfølgende er en generel vejledning. Voksen påføres med en blød klud eller en svamp i et rigeligt lag, og straks aftørres overskuddet med en ren klud. Herefter poleres overfladen blank igen med en ren blød klud. Det er vigtigt, at der ikke er voksrester der ikke er poleret idet det vil ses som matte pletter på det AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe 15

15 færdige emne og efterlade tilsvarende pletter på formen. Nu er formen klar til gelcoat, og hvis formen ikke skal anvendes straks, afdækkes den evt. med en plastfolie. AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe 16

16 Slipmidler anvendes når de traditionelle vokstyper ikke er effektive nok eksempelvis hvis formtemperaturen bliver for høj, eller man ønsker mange aftryk mellem hver påføring af slip. Disse slipsystemer består af rens, sealer og slipmiddel, som er tilpasset den aktuelle produktion. Nye forme, en generel vejledning. Formrens er en rensevæske der bruges for at fjerne al snavs og urenheder fra den nye formoverflade. Denne rensning skal sikre at den efterfølgende sealer kan hæfte på formen. Formsealer eller formforsegler fås i blanke eller matte varianter, og har til formål at lukke eller forsegle formoverfladen dvs. at små ridser og pinholes bliver fyldt så overfladen bliver tæt. Den påføres med hånden ( whipe on whipe off metoden ) eller den sprøjtepåføres, ofte i flere lag. Sealeren har ingen slipeffekt så der skal altid påføres et slipmiddel til sidst. Slipmiddel påføres med hånden ( whipe on whipe off metoden ) i flere lag, og vil danne en forbindelse til sealeren så slipfilmen bliver siddende på formen og derfor kan bevare slipeffekten efter mange aftryk. Vedligehold af produktionsklare forme. Efter et antal afstøbninger skal formen have påført et nyt lag slipmiddel, som beskrevet overfor. Det er vigtigt, at hvis sealeren er blevet beskadiget enten ved afformning eller hvis der er brugt metalværktøj eller lignenden i formen, er det ikke nok at påføre slip. De steder hvor sealeren er beskadiget eller skrabt af, skal formen behandles som en ny form. AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe 17

17 Værktøj Grunduddannelse Model og Formbygning Doserings udstyr For at afveje eller afmåle de flydende komponenter anvendes der forskelligt doseringsudstyr. De fleste leverandører opgiver mængder og blandingsforhold i vægtdele, så vægten er et helt nødvendigt udstyr. Det er bedst at anvende en vægt hvor selve vægten og displayet er adskilt. Derved er det lettere at dække selve vægten af med en beskyttende plastfolie, og displayet kan placeres hvor det ikke er så udsat for spild. Vægtens kapacitet og nøjagtighed skal afpasses efter hvor store mængder der skal vejes/blandes. Eksempelvis vil det give for stor unøjagtighed at afveje 150 gr. på en vægt der har en deling på 10 gr. afvigelsen vil være 5 gr. eller 3,3 %. Her skal anvendes en vægt med en deling på 1 gr. som ved korrekt anvendelse vil give en maksimal afvigelse på 0,3 %. Vægten kontrolleres jævnligt, og specielt skal der ses efter at der ikke er materialer ( spild af polyester, tape eller plastfolie ) der berører både vejepladen og selve vægten, eller bordet den står på. Til mindre portioner er engangssprøjter meget anvendelige. Fra mindre flasker, dunke eller bøtter kan ophældningen foregå direkte på vægten, men ved større emballager dunke og tromler anvendes der forskellige typer af haner eller pumper. Ovenstående pensler er gode til at lægge et tyndt lag støbemasse mod den formgivende part. Vær opmærksom på, at skalaen angiver volumen i ml. der skal derfor altid kontrolvejes hvis det drejer sig om polyester, gelcoat eller epoxy da deres densitet svinger fra 1,1 og op til 1,4 gr/cm³. AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe 18

18 Afrensning af værktøj. Hvis man ønsker at genanvende pensler og ruller, er det nødvendigt at afrense værktøjet omhyggeligt inden den anvendte matrix gelerer. Vær opmærksom på at det ikke er nok at stille ruller og pensler i rensevæske efter brug. Hærdeprocessen fortsætter inde mellem penselhårene og omkring akslen på rullen så de ikke kan bruges igen. må det kasseres. Kun metalruller kan opvarmes i en ovn så den hærdede plast forbrænder, og kun metallet er tilbage. Der findes forskellige rensemidler som kan opløse den delvis gelerede polyester og epoxy. Det gøres ved at anvende mindst to rensekar. Ved at vaske værktøjet omhyggeligt i det første rensekar fjernes de rester af epoxy der sidder på rullen, men rensevæsken vil hurtigt optage så meget epoxy, at der bliver en epoxyfilm tilbage når rullen tørrer. Derfor renses rullen i det andet rensekar med en renere rensevæske, rullen tørres af med aftørringspapir og hvis al epoxy er fjernet kan rullen bruges igen og igen. Færdighærdet gelcoat, polyester og epoxy kan ikke opløses med traditionelle rensemidler, så hvis værktøjet er hærdet AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe 19

19 Skære- og slibe værktøj. Alt traditionelt hårdt metalværktøj kan anvendes til slibning, boring og skæring i glasfiber-laminater,. Der er dog den ulempe at skæret meget hurtigt slides, så eksempelvis bor skal slibes meget tit. Man anvender derfor helst skæreskiver af stål med en belægning af diamantkorn, som giver en meget lang levetid på skæret. Disse diamantbelægninger anvendes desuden på stiksavklinger, bor, hulbor, slibeskiver og fræsestifter. Diamantbelægningen sliber sig vej gennem laminatet, så det er afgørende for effektiviteten, at de maskiner der bruges kan køre med den rigtige høje hastighed. For eksempel en ø 6mm. fræserstift skal have mellem Til slibning bruges der forskellige typer af maskiner og sandpapir. Til grovslibning bruges sliberondeller på rotationsslibere, og omd./min. og en ø 75mm. skæreskive omd./min. Diamantbelægningen kan ikke tåle at skære i træ, beton og metal, mens skumplast kernematerialer ikke ødelægger skæret. Der anvendes mest trykluftdrevne maskiner, og på grund af det meget fine slibestøv er de altid monteret med en sugekåbe, tilsluttet et eksternt vakum-sugeanlæg. til finere slibning bruges excenterslibere og til finish slibning vil det ofte være håndarbejde. AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe 20

20 Valg af kornstørrelse Grovslibning P 16 - P 60 Stor godsfjernelse. Emnets form kan ændres. Mellem Slibning P 80 - P 150 Nogen godsfjernelse. Efterlader en pæn glat overflade. Fin slibning P P 240 Fjerner meget lidt materiale. Fint udseende. Velegnet til lakering. Finish Slibning P P 600 Overfladen er velegnet til polering. Sikkerhed ved brug af skære- og slibemaskiner. Før en maskine tages i brug skal man: 1. kontrollere at skæreskiven ikke er beskadiget eller revnet, og at den er spændt forsvarligt fast. 2. kontrollere at afskærmningen er i orden og at vakum suget er startet og virker (ingen tilstopning i sugekåbe og slanger ) 3. vælge personlig sikkerhedsudstyr. Briller eller ansigtsskærm, der vil altid være risiko for at splinter af glasfiberlaminat eller partikler fra skære/slibeskive rammer ansigtet. støvmaske, små støvpartikler skal altid betragtes som sundhedsskadelig. arbejdshandsker, kanterne på glasfiberemner vil altid være fyldt med skarpe kanter og fiberspidser. høreværn. AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe 21

21 Formmaterialer Grunduddannelse Model og Formbygning Værktøjsstøbning Epoxystøbemasse Polyuretan Fremstilling af en genanvendelig silikone vakuumdug Silikone fremstilles af kvarts Tid er penge, og nogle gange markedsandel: udviklingstiden for nye biler, mobiltelefoner og computere bliver stadig kortere. "Der er ingen mening i at have den bedste teknologi eller en genial idé, hvis konkurrencen markedsfører en designer MP3- afspiller hurtigere," siger Dr. Gröer, en WACKER silikoner servicetekniker. Han tilbragte de sidste ti år arbejdet med rapid prototyping. ELASTOSIL M er velegnet til af store dele i små styktal, for Ligegyldigt om det er en kaffemaskine eller elbarbermaskine: display modeller og arbejdsmodeller der er behov for i den tidlige af planlægningsfasen af nye produkter, så egenskaber kan afprøves, og design og konstruktionsfejl kan rettes i god tid. "Og selv når en trendy ny drink er lanceret, er dens succes i et vist omfang også afhængig af flaskens konstruktionen," siger Gröer. Der kræves stadig kortere tid fra at komme fra første udkast til en egentlig serieproduktion: Gröer arbejde på WACKER er fokuseret primært på én type af rapid prototyping - vakuum støbning. WACKER leverer specielle siliconer til formfremstilling. De hjælper bilproducenter til at spare tid og penge under udvikling. ELASTOSIL M er også ideel til hurtig og effektiv produktion af prototyper i forme arbejdsmodeller af Serialproduktionsrelaterede Materialer Sensorer, dæksler og ventiler i motorrummet i en bil er som regel lavet af polyamid. Hele indretningen bliver mere og mere komprimeret, og de anvendte materialer presses til det yderste. "Så for at spare tid og penge på at teste, efterspørger bilproducenterne i stigende grad arbejder modeller og prototyper, der er lavet af materialer, der ligner dem, der anvendes i serie produktion", siger Gröer. " Der giver også problemer med vakuum støbning, fordi polyamid støbes ved en temperatur på ca 180 C. Det er meget mere end de sædvanlige moldmaking silikoner kunne modstå. Så WACKER eksperter i gang med at finde nye materialer: ". ELASTOSIL M 4670, for eksempel, er usædvanlig varmebestandighed, sammen med høj styrke, Shore hårdhed og dimensionsstabilitet Det er AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe 22

22 derfor en ideel moldmaking stof til polyamid støbning," bemærker Gröer. ELASTOSIL M 4670 er også velegnet til detaljerede gengivelser via polyamid casting. Det giver bilproducenterne muligheder for fremstille prototyper direkte i det materiale som skal anvendes til den endelige serieproduktion, ELASTOSIL M 4670 springer ikke bare et produktions step over, men antallet af tilretningsprocessen reduceres også før konstruktionen opfylder de tekniske specifikationer og designernes koncepter. Den ELASTOSIL M-serien er også velegnet til små batch produktioner, såsom komponenter til medicinskteknologi. Gröer mener, at dette marked vil vokse. "Personalisering tæller, og tendensen i retning af små serier fortsætter med uformindsket styrke," siger Groer. Fremstilling af en genanvendelig silikone vakuumdug Silikone til afstøbning af sten i naturen I mange hjørner af verden, har Dolf Seilacher gravet i sandet, mejslet 500- millioner-årige krebsdyr ud af rock og afdækket spor fossiler af protozoer, forhistoriske orme og snegle. Som en palæontologi professor i Tübingen, Tyskland, søger han efter spor, mønstre og rester af forhistoriske skabninger og fascinerende sedimentære strukturer. Silikone Fremstilling af en genanvendelig silikone vakuumdug Prototypefremstilling AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe 23

23 Acrylic One AcrylicOne er et to-komponent materiale der består af et mineralsk pulver og et vandbaseret akrylharpiks. Efter hærdning fremstår Acrylic One som et meget stærkt materiale. AcrylicOne er miljøvenlig, ugiftigt, brandsikker og er nem at bruge. Der kan tilsættes flere additiver til justeringorbedring af en aktuel anvendelsesproces. Det er muligt at forkorte eller forlænge anvendelsestiden, og samtidig kan Acrylic One også fortyndes eller fortykkes alt efter behov. Vigtige anvendelsesområder Arkitektur, indendørs såvel som udendørs Dekorationer og teaterscener Laminerede paneler Reproduktioner Støbning Model bygning Formkonstruktioner og understøttende forme Dækker polystyren Miljøvenlig Det er nemt at arbejde med Acrylic One, det anvendte værktøj rengøres nemt med vand. Med de miljøvenlige produktions og arbejdsproces passer Acrylic One perfekt ind i de fleste værksteder med almindelig ventilation. Sikkerhed ved brand Acrylic One kan også anvendes til beskyttelse mod brand i mange materialer. Acrylic One påføres ganske enkelt i et lag som danner en beskyttende skal. Acrylic One er testet i henhold til alle europæiske normer og retningslinjer og det opfylder kravene til B S1 d0. Det vil sige at det kan anvendes hvor der er krav om minimal røgudvikling og ingen dryp fra materialet. AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe 24

24 Polyuretan AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe 25

25 Epoxy AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe 26

26 Styr Udstødere For at kunne fremstille ensartede emner er det nødvendigt med en eller flere støbeforme.. Det vigtige er at overfladen og den geometriske form er den rigtige. Overfladen på en plug vil være bearbejdet, slebet, spartlet, lakeret, og poleret, for til sidst at blive vokset med en fast voks 6-8 gange, så den står helt fejlfri i overfladen. Herefter bliver der støbt en form af glasfiberarmeret epoxy uden på pluggen, og til dette anvendes der materialer der kan opfylde de materialetekniske krav, der er til en støbeform, så som: Glans Hårdhed Kemikalieresistens Varmebestandighed Stivhed Når selve formskallen er støbt, den kan evt. bestå af flere dele, Formen skal nu sikres en god udhærdning, det kan gøres ved at efterhærde med forhøjet temperatur, og derefter er formen klar til afformning, det vil sige at den fjernes fra pluggen. Formen mangler nu den endelige finish, som opbygges ved at vådslibe og polere til den ønskede overflade og glans. Formen vokses 4 6 gange og er nu klar til det første aftryk. Se afsnittet om klargøring til støbning. Der kan i en sådan støbeform fremstilles flere hundrede aftryk, forudsat at formen bliver vedligeholdt omhyggeligt. Se afsnittet om formpleje. Formhåndtering Vil man sikre at en form altid er produktionsklar og får en så lang levetid som muligt er der flere ting at tage hensyn til. Ved enhver håndtering er det vigtigt at undgå slag og stød på formens yderside. Selv små slag kan medføre, at den ret hårde gelcoat i formen revner eller krakelerer og der opstår en stjerneformet skade i formoverfladen. Revner i coatlaget kan også opstå ved forkerte belastninger, for eksempel ved kranløft hvor løftestropperne er forkert anbragt, så formen vrides eller bøjes. Afformning Når et emne er færdigstøbt, kan det afformes, hvis det er udhærdet i en sådan grad, at det kan tåle belastningen, uden der kommer hvidbrud i emnet. Mindre emner afformes ved at kanten løsnes hele vejen rundt om emnet. Det kan gøres med en trækile eller en plast spartel, det er vigtigt ikke at anvende metalspartler, stemmejern eller andre værktøjer der er hårdere end formgelcoaten. Selv små og næsten usynlige ridser vil give vedhæftning under den næste afstøbning i formen. Når emnet er løsnet kan man med trækiler forsigtigt sætte emnet i spænd, og hvis slipeffekten er god nok vil emnet frigøre sig fra formen. Hvis man på grund af emnets form ikke kan bruge kiler, kan man blæse trykluft ind mellem form og emne, for at løfte emnet op. Det vil tit være en fordel at forsyne formen med et eller flere huller til indblæsning af trykluft, da man derved helt kan undgå at bruge kiler og andet værktøj i formen. Hvis man bruger trykluft, må man være opmærksom på, at større forme/emner kan revne på grund af trykket. Indblæsningen skal derfor foregå med stor forsigtighed, og man skal hele tiden være opmærksom på hvordan og hvor emnet løsnes fra formen. Den trykluft der bruges må ikke indeholde olie, hvis den gør renses og vokses formen omhyggeligt før næste afstøbning, idet der ellers vil opstå skader i det næste lag gelcoat på grund af oliefilmen. AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe 27

27 I stedet for trykluft vil man i enkelte tilfælde kunne bruge vand til afformning. På det dybeste sted på formen monteres en slangestuds, og når emnet skal afformes tilsluttes en vandslange så det lille mellemrum mellem form og emne fyldes med vand og emnet løftes. Denne metode er yderst effektiv hvis der bruges PVA slipmiddel, som jo er vandopløseligt. Formen skal efter afformning straks tømmes for vand og tørres af med en blød klud, da der ellers hurtigt vil komme kalkskjolder på overfladen. der ikke er vand i formen. AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe 28

28 Beregning Ved alle typer af beregning af materialeforbrug er det nødvendigt at kende støbeformens areal. h = højde A = areal O = omkreds g = grundlinie r = radius = 3,14 Rektangel Formler for arealberegning A = højde x bredde Trekant A = ½ h x g Trapez A = 1 x h x (a + b ) 2 Cirkel Areal A = r² x Omkreds O = r + r x AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe 29

29 Kegle Grunduddannelse Model og Formbygning Krumme overflade A = 1 x h x x r² 3 Cylinder Krumme overflade A = 2 x r x x h Beregning af støbemasse forbrug 1 m² form med 100µ ( 0,1 mm ) forbruger 140 gr. (coatens vægtfylde 1,4 gr./cm³) Eksempel: Et lag på 800µ (0,8 mm) 8 x 140 x Formareal = gelcoat forbrug Blandingsforhold Gelcoatens blandingsforhold er Gelcoat 100 Hærder 28 Forholdstal 128 Eksempel: Der skal bruges 480 gr. gelcoat, hvor meget skal der afvejes af hver komponenet. Der skal bruges: Gelcoat 480 X 100 = 375,0 gr. 128 Hærder 480 X 28 = 105,0 gr. 128 I alt 480,0 gr. AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe 30

30 Matrixforbrug Grunduddannelse Model og Formbygning Måttevægt x 100 laminatvægt måttevægt = matrix forbrug pr. m² Glas % Eksempel: Formareal 4m² måttevægt 300 gr.pr.m² Glas % x gr. 300 gr. = 900 gr.pr. m² x 4 = 3600 gr. Glasforbrug Formareal x måttevægt pr. m² = glasforbrug Eksempel: Formareal 4 m² måttevægt 300 gr.pr. m² 300 x 4 = 1200 gr. glas Laminat tykkelse Måttevægt Glas % x 25 (25 = fordelingstal fast) Eksembel: måttevægt = 450g glas% 30 AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe 31

31 45030 x25 = 750 ( 450 / 750) = 0.6 mm. AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe 32

32 Kontrol Råvarekontrol Epoxy råvarerne kan før de anvendes kontrolleres på flere måder. 1. Da nogen typer epoxy og specielt epoxy-gelcoat har en begrænset holdbarhed, bør man inden brug kontrollere at lagertiden ikke er overskreden. Råvarerne har ofte en datomærkning på emballagen, og i det tekniske datablad kan man se lagertiden. 2. Gel tiden er variabel i forhold til den anvendte type hærder,og kan kontrolleres ved at tilsætte den anbefalede mængde hærder og måle tiden med et stopur. Mere præcist er det dog at anvende en geltimer. 3. Viscositeten kontrolleres som regel med en brookfield viscosimeter og resultatat sammenlignes med databladet. Proceskontrol Mens støbeprocessen udføres der løbende kontrol af: 1. Værkstedets temperatur. Dansk standard anbefaler minimum 18 ± 1,5 Færdigvarekontrol Kontrollen af det færdige glasfiberlaminat kan opdeles i Visuel kontrol Kontrol målinger Destruktiv prøvning Visuel kontrol I den visuelle kontrol undersøges for fejl som kan ses direkte på emnet. De fejl man ser efter er på gelcoatsiden ridser krakeleringer aftryk af voksaflejringer pinholes sugninger ( krymp ) farvefejl formfejl På laminatet ser man efter: farven på det udhærdede epoxy er laminatet fri for luftblærer er der epoxyansamlinger ( epoxyoverskud ) er der tør glasmåtte ( epoxymangel ) På efterbearbejdningen ser man efter: 2. Værkstedets luftfugtighed. Dansk standard anbefaler 60 til 80 RF 3. Afvejning af materialerne. 4. Kontrol af gelcoattykkelse med vådfilmsmåler. Kantskæringer, er de rette og fri for hakker, skarpe grater og spidser. Skære kanterne, har de fået coat? Fladerne, er coat overfladen tæt og fri for ujævnheder? AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe 33

33 Kontrolmålinger Under dette punkt foretages alle de målinger der ikke ødelægger emnet. Destruktiv prøvning Under dette punkt udtages/udskæres prøvestykker af emnet, til afprøvning. Gelcoaten Der kontrolleres for luftblærer ved, at banke på gelcoat kanter og flader de steder, hvor man har mistanke om at der kan være luft. Der bankes med en plastgummi- eller træklods som ikke skader overfladen. Udhærdningen måles med en barcol måler. Overfladens glans måles med en glansmåler ( glossmaster ) Gelcoat Tykkelsen kan kontrolleres med et paint scope. Laminatet Glas % bestemmes ved afbrænding af et prøvestykke. Trækstyrken bestemmes ved trækprøvning. Stivheden /modstanden i sandwichlaminater bestemmes ved trykprøve ( trepunkts nedbøjning Laminatet Laminattykkelsen måles med skydelære Er kanter og flader rette. Kontrolleres med vinkel, stål linieal eller retteskinne Dimensionerne kontrolmåles med lineal eller båndmål ( krymp ) AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe 34

34 Ordliste Accelerator Et stof der forøger hærdereaktionens hastighed. Balanceret væv Et vævet produkt, hvor halvdelen af vævets tråde er i kæderetningen 0 og halvdelen i skudretningen 90. Blære Gas- eller væskefyldt forhøjning af overfladen. Blødgøringstemperatur Den temperatur, ved hvilken et fast materiale ved opvarmning taber væsentlig i hårdhed eller stivhed (se også HDT) Debonding Brud i grænselaget mellem epoxy og fibre. Delaminering Adskillelse mellem de enkelte lag i et laminat. Fiberflytning Utilsigtet flytning af forstærkningsmateriale. Fiskeøje Lille, rund, kraterlignende materialeforhøjning. Gelcoat Et lag uarmeret epoxy påført en formoverflade og hærdet forud for pålægning af prepreg armeringsmaterialer. Geltid Tidsforløbet fra tilsætning af hærdemidler til geleringstidspunktet. EP Forkortelse for Epoxy. Grunduddannelse Model og Formbygning Heat Distortion Temperature (HDT) En blødgøringstemperatur, der angiver varmebestandighed, bestemt ved en veldefineret afprøvningsmetode. Hærdemidler Fællesbetegnelsen for de stoffer(initiator/hærder og accelerator) som tilsættes epoxy for at sætte hærdeprocessen i gang og forøge dens hastighed. Hærdeplast En plast, der under hærdeprocessen omdannes til et usmelteligt og uopløseligt materiale. Knitrepunkt det punkt på arbejdslinien, hvor der ved fortsat mekanisk belastning forekommer en tydelig stigning i akustisk emision(lyd). Knitretøjning Den til knitrepunktet svarende tøjning. Laminat Et lagvis opbygget produkt af glasfiberarmeret epoxy. Matrixbrud Brud i epoxyen Overfladebrud Brud i gelcoat, eller spærelagets overflade. Overflademåtte Tyndt, tæt, plant produkt af glasfibre eller syntetiske fibre. Pinhole lille hul gennem et overfladelag. Potlife Den tid hvor epoxyblandingen - efter tilsætning af hærdemidler - beholder så AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe 35

35 lav viskositet, at blandingen kan bearbejdes. Prepreg Forimprægneret fibermåtte. RF Forkortelse af Relativ Fugtighed Roving Bundt af kontinuerte, parallelle, ikke tvundne fibre. Tack Vedhæftning, - det klæber Tack off Ingen vedhæftning. Tex- værdi Vægten af 1000 m. af et aktuelt fiberbundt. Tiksotropi At et flydende materiale kan hænge på en lodret flade inden det hærder. Udhærdningsgrad Forholdet mellem det opnåede og det teoretisk mulige antal tværbindinger. Viskositet En væskes indre modstand mod flydning. Kærnematerialer PVC. - PMI. - honyecome - Honyecomb. Bitavleformet ( sekskantet ) kærnemat. Kan være af fenolpapir - alu. Grunduddannelse Model og Formbygning AMU-Syd Hærdeplastafdelingen Ribe 36