Celal Selim Yıldırım
Prototip Sorumlusu
Fardizayn Tasarım Teknopark Tic. Ltd. Şti. / Ar-Ge Böl.
www.farplas.com
Gebze Kocaeli
Ocak 2007

ÖZET

Bu işlem, üretilecek parçanın modelinin üretilmesinden sonra yapılan ve parçanın değişik sayılarda eşlerinin üretilmesine yönelik bir işlemdir. Bu amaca yönelik olarak parçanın modeli HPÜ (Hızlı Prototip Üretim) sistemleri kullanılarak hızlı bir şekilde üretilebilir. Elde edilen prototip, parçanın silikon kalıbının üretilmesi işleminde ana model olarak kullanılır. Bu işlem için aşağıdaki adımlar uygulanmaktadır.

1. SİLİKON KALIPLAMANIN AŞAMALARI

1. HP sistemlerle elde edilen prototipin istenilen boyut ve ölçülerinde olması gerekir. Bu,  ölçümler yapılarak kontrol edilir. Ayrılma yüzeyinin belirlenmesi için etrafı işaretlenir.

Şekil 1.1 Ayırma yüzeyinin belirlenmesi (1)

2. Model dörtgen şeklindeki kalıplama kutusuna uygun şekilde yerleştirilir. Gerekli yolluk ve geçitlerin uygun pozisyonlara gelmesine dikkat edilir.

3. Hazırlanan kalıplama kutusuna silikon dökülür ve sertleşmesi için ısıtma bölümüne alınır.

Şekil 1.2. Isıtma bölümü (2)

4. Isıtma bölümünde dökülen silikon sertleştirilir.

5. Sertleşen silikon daha önceden belirlenmiş ayrılma düzleminden ayrılır. Modelin çıkartılması ile dökmek istediğimiz parçanın şeklinde bir boşluk elde edilmiş olur.

Şekil1.3 Kalıp ayırma işlemi (2)

6. Silikon kalıba dökülmek istenilen parçanın malzemesinin farklı komponetleri ayrı kaplarda hazırlanır.

Şekil 1.4 Reçinelerin Hazırlanması (3)

7. Hazırlanan malzeme komponetleri silikon kalıp içerisine vakum altında dökülür.

Silikon kalıplarına vakum altında dökümün yapıldığı sistemin resmi şekil 5'de verilmiştir.

Şekil 1.5 Bir Vakum Altında Döküm Sistemi (3)

8. Döküm işlemi tamamlandıktan sonra kalıp döküm bölümünden alınarak ısıtma bölümünde kurutulur.

2. BİR ve BİRDEN ÇOK PARÇALI KALIP METODU İLE SİLİKON KALIP HAZIRLANMASI

Silikon kalıp ile çoğaltma işleminde ana modeldeki kusurlar parmak izlerini ve çizikleri de içerecek şekilde tam olarak kopyalanır. Silikon kalıba döküm işleminde ana modelin bu kusurları barındırmaması zorunludur. Modelin mükemmel durumda olması için özen gösterilmelidir.

2.1  Silikon kalıbı üretilecek ürünün ayrılma yüzeyleri bant sayesinde belirlenir. Eğer üretilecek parça karmaşık geometrik yapıya sahip (kompleks) bir parçaysa üzerinde bazı modifikasyonlar yapmak gerekir. Bu yöntemlerden bazıları aşağıdaki gibidir:

a) Metal insert kullanarak; parçadaki deliklerde silikonun zayıf kalacağı yerler olursa metal insert kullanmak uygundur.

Şekil 2.1 Kalıp Ayırma Hattı (3)

b) Maça olarak ayırma yapılacak olan yüzeyler silikonun esnekliği göz önüne alınarak uygun kalınlıklar yeterli ise bant yöntemi kullanılarak maça yerleri belirlenir.

Şekil 2.2 Parçalı Kalıp Sisteminde Ayırma Hattı (1)

c) Eğer üründe çok zayıf kalacak yerler varsa burası özel bir teknikle çevrilir (kutu içine alınır). Bu bölge önceden dökülür. Daha sonra tekrar silikon hazırlanır, önceden dökülmüş olan bölge parçadaki yerine yerleştirilmeden önce; İkinci dökeceğimiz silikonla temasını önlemek için fırça yardımı ile silikonla temas edecek yüzeylere SİLİKON BARİER  sürülür.

Şekil 2.3 Silikon Barier Kullanım Alanları (3)

d) Bir başka yöntemde ise yine bant kullanılarak uygun bölge çevrilir. Kutuya yerleştirdikten sonra veya sabitliyebiliyorsak parça üzerindeyken metal parçalar sabitleme pimi, bir başka değişle destek pimi vazifesi görecek şekilde maçaların içine yerleştirilir.

Şekil 2.4 Metal Destek Kullanım Yerleri (3)

e) Büyük lens kalıplarında silikonun dayanımını arttırmak için tel örgülerle veya metallerle kalıbın dayanımını arttırmak gerekir. Aksi taktirde kalıbın ortasında çökmeler meydana gelecektir.

2.2 Üretilecek silikon kalıbı için kap hazırlamak aşağıdaki aşamalardan geçer:

a) Hazırlanan parça modeli için gerekli ölçülerdeki kutunun iç yüzeyinin temiz olması önemli noktalardan biridir. Parça konumlandırılması açılı bir şekilde yapılır, dolumun en üst seviyede oluşacak havayı rahat atması için uygulanır. Diğer bir husus ise ayırma yüzeyi ile kap içine dik şekilde bantlar çekilir. Bunu yapmamızdaki amaç, parçanın sabit kalması ve ayırma yüzeylerine rahat ulaşabilmek içindir (1).

Şekil 2.5. Parçanın Kap İçinde Konumlandırılması (3)

b) Genel olarak kap ölçüleri yanlardan 25mm ve yükseklikte parçanın durumuna göre en üst yüzeyden 50-100mm fazla olacak şekilde tercih edilir.

2.3 Üretilecek olan ürünün özelliklerine göre silikonu tercih edip hazırlamak aşağıdaki gibidir:

a) Yaklaşık olarak 5 adet temel silikon hammaddeleri vardır. Bunların karışma oranları 100:10 olup sertleşme dereceleri 40°C ve fırında bekletme zamanları 9-10 saattir.

Not: Kalıplar gündüz akşama kadar hazırlanıp silikonları dökülür. Akşam sertleşmesi için fırına verilirse gündüz parça dökmeye hazır hale gelmiş olurlar (1). (Bu bilgi deneyimlerle elde edilmiştir.)

Şekil 2.6. Kap İçine Silikonun Dökülmesi (3)

b) Hazırlanan karışım ilk önce el mikseri ile 5 dakika kadar karıştırılır. Sonra vakum casting de 10-15 dakika hava kabarcıkları en aza inene kadar tutulur. Kutu içerisine döküm yapılır. Döküm esnasında hava ile temasa geçtiğinden dolayı tekrar vakum yapılır. Son olarak fırınlanır.

Şekil 2.6. Vakum Esnasında Oluşan Hava Kabarcıkları (1)

2.4 Isıtma bölümünde dökülen silikon sertleştirilir.

Genel olarak bekleme süresi 9-10 saattir.

Şekil 2.7. Sertleşmesi İçin Fırına Yerleştirilen Kalıplar (1)

Şekil 2.5'deki model kullanılarak dökülen silikon kalıbın kür olduktan sonraki durumu

2.5  Kalıbın ayrılmasında aşağıdaki yöntemler takip edilir (2):

Yukarda belirtilen aşamalar fazla kompleks olmayan parçalar içindir. Parçamız kompleks bir yapıya sahipse aşağıdaki adımlar izlenir (1):

Şekil 2.17 İlk Önce Maçaları Kalıptan Ayırınız.

Şekil 2.18 İkinci Adımda İlk Yöntemdeki Gibi Kalıp Ayırma Şeridinden Ayırınız

2.6 Kompenentlerin hazırlanması katolog değerlerine göre belirlenir. A ve B kabı olmak üzere iki tane kabımız vardır. B kabı ana malzeme, A kabı ise ana malzemenin setleştiricisidir (hardener). Malzemeleri hazırlarken toplam gramaj %20 kadar yüksek tutulur. 

Şekil 2.19 Kompenentlerin Hassas Terazide Ölçülerek Hazırlanması (3)

3.  VAKUM ALTINDA DÖKÜM

Kalıp bütün işlemler tamamlandıktan sonra vakum makinesinin döküm bölümüne konulur.

Şekil 3.1 Bir Vakum Altında Döküm Sistemi (3)

A ve B kompenentleri; Malzeme hazırlama bölümünde karıştırıcının olduğu yere B gelecek şekilde, A kompenenti de diğer kısma yerleştirilir.

a) B kabı 10-15 dk kadar karıştırılır. Bu arada vakum devrededir.

b) A kabı B kabına dökülecek konuma getirilir ve mikser  kapatılır.

c) Dökülmeye başladığı an mikser açılır 10s kadar beklenir ve kaldırılır.

d) Toplam 50s kadar karıştırılır (potlife başlamış olur) bkz. MCP katolog

e) Mikser kapatılır.

f) B kabı döküm bölümüne konumlandırılır.

g) Vakum kapatılır.

h) "Slow" tuşuna bir kere basılır ve kapatılır.  

i) B kabı kendi ilk konumuna getirilir.

j) Malzeme çıkıcılardan taşmaya başladığı an tekrar "slow" yapılır.

k) 8 saniye kadar sonra "fast" yapılarak işlem tamamlanır.

Ürünün farklı pigmentte üretilmesi isteniyorsa B kabına bir iki damla pigmentten damlatılır.

Reçineler aynı olmak üzere iki kalıp çift dağıtıcı kullanılarak dökülebilir.

Tablo1. Silikon Kalıp ve Prototip Üretiminde Kullanılan Malzemeler ve Özellikleri (1)

3.1 Döküm işlemi tamamlandıktan sonra kalıp döküm bölümünden alınarak ısıtma bölümünde kurutulur.

Kurutma işlemi genellikle 70°C'lik fırında olup kalıp bekletme süresi kullanılan kompenent'e göre değişiklik gösterir.

Genelde uygulama alanı küçük bir döküm kalıbında plastik veya metal prototiplerin vakum ya da yerçekimi yardımıyla dökülmesidir. Normalde kullanılan döküm malzemeleri PU, polyester, epoksi, kalay alaşımları (200°C), pewter (230°C) ve çinko alaşımları (400°C)'dir.

Döküm kalıbı boyutu bir kaç parçadan yüzlerce parçaya kadar değişebilir. Parçaların karmaşıklığına göre çok parçalı kalıplara ihtiyaç duyulabilir. Esasında çok parçalı kalıplar bu teknolojinin avantajlarından biridir.

Bu işlem, parça yüzeylerinin tam doğrulukta kopya edilmesini sağlar. Kür (cure) işleminden sonra kalıp ayrılır ve asıl model çıkartılır. Asıl modelin bozulmamış olarak çıkması büyük bir avantajdır. Çünkü bu sayede diğer çoğaltmalarda da kullanılabilir. Daha sonra kalıp birleştirilerek tekrar vakum odasının içerisine konulur ve iki karışımlı reçine bu kalıba dökülür. Reçine kür yapıldıktan sonra kalıp ayrılır ve orjinal parçanın kopyası elde edilmiş olur.

Karışım işlemi sırasında hapsolan hava, kür edilmiş üründe boşluk oluşmaması için ortamdan uzaklaştırılmalıdır. Karışmış malzemeleri en az 22mm civa basıncı altında vakumlamamız gerekir. Kabarcıklar yok oldukça parça genişleyerek ve kendini çekerek neredeyse orjinal seviyesine döner. Köpürme durduktan yaklaşık 2 dakika sonra gazların çıkma işlemi biter.

SONUÇ

Silikon kalıplama işlemi, modeli oluşturulmuş parçaların çoğaltılması için uygun bir yöntemdir. Silikon kalıbın üretimi yaklaşık 2 saat ve her parça için 40 dk. zaman gereklidir. Bu yöntemde prototipi üretilmiş bir parçanın asıl malzemesinden veya ona yakın bir malzemeden üretilmesi mümkündür. Böylelikle hızlı bir şekilde parça çoğaltılması yapılabilmekte veya benzer malzemeden parçalarla testler yapılabilmektedir. Silikon kalıpların ömürlerini, önemli oranda parça geometrisi ve kalıba dökülecek malzemenin aşındırıcılığı belirlemektedir. Ortalama olarak bir silikon kalıba yaklaşık 25 adet döküm yapmak mümkün olmaktadır.

KAYNAKLAR

1) Fardizayn Tasarım Teknopark Tic. Ltd. Şti / Ar-Ge Uygulamaları, 2006

2) www.aytasarim.com.tr, 2006

3) www.mcp-group.com, 2006