При создании чего-нибудь своими руками часто возникает необходимость изготовления различных деталей, потому что готовые не подходят или недоступны.

С круглыми и не очень круглыми деталями справится токарный станок, плоское и граненое можно сделать на фрезерном. Но что делать, если нужна уникальная деталь сложной формы? Ее можно было бы изготовить на станке с ЧПУ при наличии нужной заготовки и умения с этим самым станком обращаться, или на 3D принтере, если деталь не сильно нагруженная и платите за нее вы не из своего кармана (стоимость печати - порядка 1,5$ за 1 кубический сантиметр детали).
Впрочем, есть еще широкораспространенный раньше и почти забытый теперь способ выклейки из ткани на оправке или в форме.
Способ не очень требователен к технологической оснастке, но достаточно неспешен и требует точного соблюдения инструкций.

При этом из исходных материалов получается не заготовка, а практически готовая деталь, состоящая из композитных материалов.


Композитный материа́л - неоднородный сплошной материал, состоящий из двух или более компонентов с четкой границей раздела между ними. В большинстве композитов (за исключением слоистых) компоненты можно разделить на матрицу и включенные в нее армирующие элементы. В композитах конструкционного назначения армирующие элементы обычно обеспечивают необходимые механические характеристики материала (прочность, жесткость и т.д.), а матрица (или связующее) обеспечивает совместную работу армирующих элементов и защиту их от механических повреждений и агрессивной химической среды. Механическое поведение материала определяется соотношением свойств армирующих элементов и матрицы, а также прочностью связи между ними. Эффективность и работоспособность материала зависят от правильного выбора исходных компонентов и технологии их совмещения, призванной обеспечить прочную связь между компонентами при сохранении их первоначальных характеристик. В результате совмещения армирующих элементов и матрицы образуется комплекс свойств композиции, не только отражающий исходные характеристики его компонентов, но и включающий свойства, которыми изолированные компоненты не обладают. В частности, наличие границ раздела между армирующими элементами и матрицей существенно повышает трещиностойкость материала. Главное преимущество таких материалов в том, что материал и конструкция создается одновременно.

Если не считать различную экзотику вроде фотоотверждаемых полимеров, то различных вариантов связующих остается не так много. В наше время в их качестве применяются преимущественно эпоксидные и полиэфирные смолы.

О структуре и свойствах эпоксидных смол можно писать очень долго, но я ограничусь тем, что для получения из смолы детали ее нужно смешать с отвердителем и выдержать некоторое время.
Эпоксидка стоит достаточно дорого по сравнению с полиэфирными смолам - они самые дешевые из всех смол, применяемых в производстве композиционных материалов с использованием отрицательной формы в виде матрицы.
Главное и практически единственное преимущество полиэфирных смол по сравнению с винилэфирными и эпоксидными – их крайняя дешевизна.


Зато им присущи плохая адгезия, высокий уровень впитывания воды, сильная усадка и высокое содержание вредных веществ. Они могут применяться только со стекловолокном, лучше всего подходят для изготовления конструкций, не критичных к весу, адгезии и прочности на излом. Например, детских горок.

Итак, клеим коробку хитроизогнутой формы. Постараемся обойтись в качестве инструмента ножом, ножницами и плоскогубцами. Так как коробка достаточно узкая и глубокая, клеить будем на оправке. В качестве материала для изготовления оправки я использовал твердый пенопласт с ближайшей стройки.
Изготовление оправки начинается с изготовления шаблонов для резки. Они должны быть из материала, устойчивого к нагреву. Если не собираетесь делать много одинаковых оправок - вполне хватит толстого картона.Шаблонов надо два - сверху и снизу заготовки.
Режется пенопласт при помощи нагретой проволоки. Выглядит это как-то так.
При резке пенопласта нужно, чтобы направление реза проходило по касательной к краю шаблона и чтобы скорость движения заготовки была примерно постоянной. В общем, потренируйтесь перед изготовлением детали. А еще старайтесь не дышать парами пенопласта. Хабарный ГП-5 вам в этом очень поможет :)
Готовая оправка выглядит примерно так.
Для защиты от эпоксидной смолы ее нужно покрыть защитным слоем. Я просто обклеил ее скотчем. Помните, что многие растворители разъедают пенопласт.
Для придания изделию повышенной прочности необходимо использовать наполнитель для смолы. В силу особенностей химических реакций при отверждении поверхностный слой эпоксидки прочнее остальной массы, а наполнитель площадь этого самого поверхностного слоя увеличивает в ... очень сильно, в общем увеличивает.
Наилучший наполнитель - это стеклоткань и стекловолокно. Но стеклоткань обычно надо перед выклейкой прокаливать с использованием открытого огня, поэтому для меня этот путь оказался закрыт и пришлось использовать обычную х/б. Ткань должна быть сухая и чистая. Нарежьте ее ленточками и запаситесь парочкой баянов для правильного бодяжения смолы.
А еще не помешают пинцет, резиновые перчатки, пластмассовые полоски для размешивания и глянцевый журнал. Вы же не хотите, чтобы все к столу приклеилось?
Инструкция к эпоксидке предписывает лить 1 часть отвердителя на 8-10 частей смолы. Учитывая, что в банке может быть набодяжено хрен знает что - лучше лить 1 часть отвердителя на 5-7 частей смолы, ибо с течением времени отвердитель теряет активность.
Лепим первый слой ткани.
Сначала я использовал для укрытия ткани пищевую упаковочную пленку, но она оказалась слишком тонкой. Лучше применять полиэтилен для теплиц. Справа - деталь, выклеенная на пищевой пленке, слева - на тепличной. Почувствуйте разницу.
BDSM-style. Проволоку для фиксации я выдернул из оптоволоконного кабеля.
8 слоев ткани - это выглядит примерно так.
Ради окрашивания материала я использовал свинцовый сурик, так как другой краски оказалось не найти.

Свинцовый сурик представляет собой мелкокристаллический тяжелый порошок красно-оранжевого цвета, получаемый термическим окислением глета-полуфабриката, изготовленного из свинца.
Свинцовый сурик в зависимости от назначения выпускают следующих марок: М-1, М-2, М-3 – для лакокрасочных материалов;
М-4 – для аккумуляторов; М-5 – для оптических и художественных стекол, хрусталя и электрокерамики. Содержание примесей серебра, меди, цинка, висмута, мышьяка, олова, сурьмы, магния, кальция и натрия соответствует нормам на исходный свинец.
Свинцовый сурик пожаро- и взрывобезопасен, по степени воздействия на организм относится к веществам 1-го класса опасности.
Свинцовый сурик упаковывают в деревянные бочки, стальные фляги, картонно-навивные или фанерные барабаны с вкладышем из ламинированного мешка или водонепроницаемой бумаги, стальные барабаны, деревянные и полиэтиленовые бочки.

Впрочем, за суриком тоже пришлось порядочно побегать. Ни в одном хозяйственном магазине в розницу его не нашлось, как и серебрянки в сухом виде.


Свинцовый сурик обладает токсическими действиями, может вызывать острые или хронические свинцовые отравления, сопровождающиеся изменениями в нервной системе и крови. Обладает кумулятивным действием, проникая в организм через дыхательные пути и кожные покровы.

Перед применением его надо тщательно просеять, так как в нем попадаются огарки металлического свинца. Не забывайте про противогаз!После того, как зальете его смолой, противгоз можно снять. Не сыпьте много - смолу вы все равно не особо сэкономите, а проблемы с геометрией детали получите. Придется долго дорабатывать деталь напильником. Мешать надо долго, потому что порошок хорошо задерживает в себе воздух. Для улучшения размешиваемости стакан со смесью можно поставить в горячую воду. Ткань перед поклейкой желательно хорошо прогладить, чтобы не было складок.
Если все сделано правильно, поверхность будет ровной и гладкой.Когда смола уже затвердела настолько, что пленка уже легко от нее отлипает, но при этом еще осталась мягкой - самое время убрать потеки.
Дно вклеиваем через покладку из ткани.После подрезки выходит примерно следующее:
Вот что получается, если пересыпать порошковый наполнитель.Так как края не сильно ровные после обработки напильником - подольем смолы и поставим на пленку.
Для экономии времени и смолы я решил чистоту эксперимента немного нарушить, благо в запасах нашелся кусок текстолита. Для этого мне понадобился сверлильный станок, но при желании можно было обойтись и без него.
Снова клеим через ткань и обвязываем проволокой.
После отвердевания смолы снимаем проволоку и отрезаем лишнюю ткань.
Видим много лишнего. Пилим, зачищаем.
Выкройка внешнего слоя. Сломайте себе мозг! :)
И снова лепим и фиксируем.
Снимаем пленку.
Тут еще понадобится доработка напильником.
Если то, что перед вами, кажется вареньем, то это еще не значит, что оно им является. Порой это бывает смертельно.Не жалейте скотча на разделительные слои. Иначе может получиться так:
Хрошо, что вовремя заметил. Иначе хрен бы потом оторвал.
И наконец-то все.
Со снятой крышкой это выглядит так.
Выводы.
1. Порошковый краситель лучше не применять. Проще клеить из ткани нужного цвета.
2. Клей ЭДП - хрень. Качество сильно скачет от пачки к пачке. Вообще непонятно, чего там набодяжено.
3. 10 миллиметров текстолита запросто выдерживают вес человека. Но при этом эта коробка весит полкилограмма. Знал бы заранее - делал в половину тоньше.
4. Не жалейте скотча.
5. Все же деталь произвольной формы на коленке сделать можно. Но процесс этот будет небыстрым.
6. Скорость отвердевания эпоксидки сильно зависит от температуры.
А, да. На всё это ушло примерно два с половиной месяца.