Formowanie próżniowe (vacu)
Wstęp
Jedną z technik na samodzielne wykonywanie detali potrzebnych do waloryzacji modeli redukcyjnych jest formowanie próżniowe. Jest to obróbka tworzywa w stanie plastycznym za pomocą odsysania powietrza (wytworzenia podciśnienia). Do wytworzenia elementów tą metodą potrzebne są źródło ciepła do doprowadzenia tworzywa do stanu plastycznego oraz urządzenie umożliwiające wytworzenie podciśnienia. Elementy wytwarza się poprzez kopyto, będące matrycą pożądanego kształtu.
Zgodnie z powiedzeniem iż „potrzeba jest matką wynalazków”, zaprojektowałem i wykonałem urządzenie do formowania próżniowego w warunkach domowo-warsztatowych. Pragnę przedstawić urządzenie, jak i opisać sposoby jego wykorzystania w modelarstwie redukcyjnym.
Budowa urządzenia do formowania próżniowego
Pierwszym etapem przy projektowaniu własnego urządzenia jest określenie potrzeb i założeń. Urządzenie będzie wykorzystywane w warunkach warsztatowych i domowych, czyli musi być małe i przenośne. Podciśnienie będzie wytwarzane łatwo dostępnym w każdym gospodarstwie domowym urządzeniem – odkurzaczem. Narzuca to wykonanie podłączenia do odkurzacza w pewnym standardzie, aby z łatwością można było przytwierdzić rurę ssącą. Określić musimy także jakie elementy planujemy wytwarzać, co wiąże się z dobraniem odpowiedniej wielkości powierzchni roboczej naszej maszynki a także dostępnymi półproduktami, czyli arkuszami tworzywa. Po nakreśleniu założeń możemy przystąpić do właściwego projektowania.
Założyłem, że najwygodniejszą formą będzie pudełko, wykonane ze sklejki. Będzie ono lekkie i poręczne. Elementy jakie będę wykonywał to głównie części do modeli w skali 1:48. Dlatego też wymiar powierzchni roboczej jaki przyjąłem to 100 x 150 mm. Wysokość pudełka, po sprawdzeniu średnicy rury od odkurzacza ustaliłem na 60 mm.
Cały zestaw będzie składał się z:
- Pudełka z panelem perforowanym
- Ramki do mocowania arkuszy tworzywa
- Zacisków
Potrzebne materiały zakupiłem w jednym z marketów budowlanych. Można kupić tam sklejkę i płytę HDF wraz z docięciem na wymiar. Zastosowałem na ścianki boczne i spód sklejkę grubości 8 mm a na panel górny płytę HDF grubości 3 mm.
Prace rozpocząłem od wykonania perforacji (szeregu otworów) w panelu górnym. Wykorzystałem jako szablon blachę z otworami rozstawionymi co 10 mm. Otwory wierciłem wiertłem średnicy 4 mm. Zostawiłem z każdej strony margines od krawędzi aby zbytnio nie osłabić płyty.
Następnie w przednim panelu wywierciłem otwór na wąż od odkurzacza. W moim przypadku był to otwór o średnicy 35 mm. Do jego wykonania wykorzystałem wiertła do drewna. Gotowe elementy pudełka złożyłem zaczynając od wykonania „wanny” ze sklejki. Do połączenia użyłem kleju do drewna wikol oraz małych gwoździ.
Po wyschnięciu „wanny” zamocowałem także za pomocą kleju i gwoździ górny perforowany panel z płyty HDF. Zmontowane pudełko wyszlifowałem, pomalowałem podkładem do drewna i farbą olejną. Takie wykończenie zapewni mu trwałość i estetyczny wygląd.
Pozostało wykonanie ramki do mocowania tworzywa. Składać się ona będzie z 2 identycznych części (jedna będzie dolną a druga górną ramką). Aby była ona trwała wykonałem ją z blachy grubości 2 mm. Ramka ma wymiary zewnętrzne większe od pudełka, aby swobodnie można było założyć klipsy mocujące tworzywo. Natomiast otwór wewnętrzny ma wymiary mniejsze od pudełka aby ramka leżała na jego powierzchni, zapewniając właściwe doleganie ramki do panelu pudełka. Gotową ramkę pomalowałem w celu zabezpieczenia przed korozją. Do zaciskania będę wykorzystywał metalowe klipsy do papieru.
Gotowy zestaw pozostawiłem do całkowitego wyschnięcia na 24 godziny.
W tym czasie zająłem się gromadzeniem materiału do formowania i przygotowywaniem kopyt, czyli modeli do wykonywanych kształtów.
Formowanie próżniowe w praktyce
Podstawowym materiałem do produkcji elementów techniką formowania próżniowego jest polistyren w arkuszach o różnej grubości o handlowej nazwie HIPS. Na rynku dostępne są grubości od 0,25 mm w zwyż. Ja używam maksymalnie arkuszy grubości 1 mm. Są one koloru białego. Aby wykonać osłony przezroczyste stosuję z kolei okładki do bindowania, idealny materiał do tego celu.
Proces technologiczny rozpocząć należy od przygotowania kopyta, które będzie wzorcem dla wykonywanego elementu. Kopyto można stworzyć od podstaw bądź wykorzystać do jego wykonania gotowe elementy. Należy pamiętać tylko o tym aby wykonać je z materiału odpornego na temperatury i twardego. W czasie formowania kopyto będzie miało kontakt z rozgrzanym tworzywem i poddane będzie podciśnieniu. W zupełności wystarczy na jego wykonanie plastik z modeli wtryskowych, żywica czy utwardzona modelina. Wykonując kopyto należy jego powierzchnię zewnętrzną, która będzie odciskać się w materiale dobrze przygotować. Musi ona być gładka i bez ubytków czy rys. Każdą drobinę czy niedoskonałość powierzchni będzie widać na wykonanym elemencie. Pamiętać także należy aby zostawić naddatki na obcięcie materiału po obróbce. Często będzie to po prostu przedłużenie dolnej części kopyta.
Kolejny krok to przygotowanie materiału do tłoczenia. Musimy pamiętać, że im wyższy ma być element, tym nastąpi większe rozciągnięcie się materiału i zmniejszenie grubości. Jeżeli dobierzemy zbyt cienki materiał to podczas formowania może nastąpić jego rozerwanie bądź zbytnie pocienienie grubości, co spowoduje nieprzydatność elementu. Materiał docinamy w formaty wielkości zewnętrznej wielkości naszej ramki do mocowania.
Przed właściwym formowaniem pozostaje już tylko przygotowanie stanowiska do pracy. Potrzebne nam będzie źródło ciepła – kuchenka gazowa, źródło podciśnienia – odkurzacz oraz szczypce. Przyda się też pomocnik do włączania odkurzacza. Zabieramy się do pracy.
Ustawiamy pudełko na równej powierzchni, podłączamy do niego rurę od odkurzacza, z którego wcześniej wyjęliśmy worek. Na środku pudełka kładziemy nasze kopyto. Mocujemy pomiędzy ramki arkusz tworzywa i zaciskamy klipsami.
Odpalamy palnik w kuchence, nad który, z dużą ostrożnością trzymamy ramkę przez szczypce. Tworzywo nagrzewamy do momentu gdy będzie ono miękkie. Można to zauważyć wykonując ruchy ramką, tworzywo powinno w tym momencie falować. Jeśli przegrzejemy to albo plastik pożółknie i zbrązowieje, bądź się rozerwie. Odbarwienie szczególnie niepożądane jest podczas formowania elementów przezroczystych. Alternatywą dla nagrzewania tworzywa nad palnikiem jest rozgrzanie go do stanu plastyczności w piekarniku. W tym przypadku piekarnik należy rozgrzać do temperatury około 150 st. C.
Gdy tworzywo osiągnie już stan plastyczny następuje kulminacyjny moment, wymagający refleksu i wprawy. W jak najkrótszym czasie powinno położyć się ramkę na pudełku. W momencie gdy ramka przylgnie do pudełka należy włączyć odkurzacz. Odsysane powietrze zassie tworzywo wokół kopyta. Po kilku sekundach można wyłączyć odkurzacz i zdjąć ramkę z pudelka i wyjąc arkusz tworzywa z wytłoczonym elementem.
Pozostaje tylko dokładne obejrzenie elementu, czy nie ma na nim żadnych wad powierzchni i przebarwień. Jeśli są powtarzamy operację po wcześniejszym usunięciu przyczyny psującej element – czy to zabrudzenia na kopycie, czy zbytnie nagrzanie tworzywa. Jeśli cały proces przebiegnie prawidłowo powinniśmy uzyskać gotowy element formowany próżniowo. Pozostaje tylko odcięcie naddatków tworzywa i obróbka wykańczająca.
Podsumowanie
Własnoręcznie zbudowany zestaw do formowania próżniowego może poszerzyć znacząco możliwości waloryzacji i budowy modeli. Jego prosta i tania konstrukcja powinna zachęcić do wyposażenia weń swojego warsztatu. Technologia wyrobu elementów także nie jest skomplikowana, a materiały do produkcji są tanie i łatwo dostępne. Formować można dowolne elementy, poczynając od wiatrochronów, osłon paneli po całe fragmenty modeli redukcyjnych. Ograniczeniem jest jedynie rozmiar zbudowanego pudełka i dostępnego materiału.
