Как это делается? (или приблизительный обзор процесса производства масштабных моделей).

             В этой ветке сайта я хотел бы поделиться с читателем своими мыслями на тему изготовления масштабных моделей авто-мототехники в современных условиях развития производства. Дело в том, что буквально на днях я посетил пару интернет-магазинов, у каждого из которых имелась забавная страничка, посвященная рассказу о процессе производства модели-копии (в частности, автомобиля). Из соображений определенной этики адреса этих магазинов приводить не буду. Прочитав оба обзора я понял, что их писал кто-то не совсем точно разбирающийся в тонкостях модельного производства, и скорее всего  по времени – в середине прошлого века. Так, к примеру, в этих статьях утверждается, что металлические детали моделей изготавливаются методом литья по выплавляемым моделям, который в свою очередь почему-то конкурирует с методом гальванопластики. Совершенно ничего не поняв, я решил написать о СВОЁМ видении данного процесса (производства готовых масштабных моделей в современных условиях).  Думаю, что приведенные в тех статьях методы изготовления деталей имели место быть много-много лет назад. Сейчас, с развитием (и удешевлением) 3D-принтеров, 3D-сканеров, прецизионных фрезерных станков с ЧПУ и оборудования для электроэрозионной обработки, мне кажется техпроцесс должен выглядеть несколько по-иному.

            Итак, на мой взгляд, процесс создания масштабной модели в настоящее время может состоять из следующих этапов (нумерация этапов абсолютно условная, определяется исключительно фантазией автора):

            1) Этап утверждения прототипа. Это собственно говоря ответ на вопрос: «А что конкретно делать-то будем?». Для многих покажется странным, что я акцентировал внимание на такой «ерунде», но сейчас поясню. Здесь хотелось бы отметить тот факт, то идея создания той или иной модели приходит почти одновременно сразу к нескольким производителям. Так, к примеру, Honda F6C (в масштабе 1:18) есть в программе выпуска сразу 3-х фирм: MotorMax, Bburago и Welly. То же можно отнести, к примеру и к Hond-е NR и многим-многим другим моделям. Вот и задаешься вопросом – это сговор, конкуренция или что-то другое, потребителю простому неведомое? Тем более, что при ближайшем рассмотрении выясняется, что модели одних и тех же прототипов у разных фирм имеют совершенно не похожие друг на друга конструкции, то есть они оригинальные, сделанные с разных «мастер-моделей» (почему кавычки – поясню далее) !  Следовательно, «плагиатом» здесь не пахнет и каждая фирма делает свою собственную разработку. Ну да ладно, это вопрос скорее политический, нежели чем технический. С прототипом определились, что дальше?

            2) А дальше у модельной фирмы начинается процесс покупки лицензии у завода производителя прототипа, либо у его правопреемника. В вышеупомянутых статьях утверждается, что этот процесс весьма трудоемок и кропотлив, требующий долгих изнурительных переговоров. Возможно это и так, не знаю, вполне вероятно, что заводу приходится иметь дело сразу с несколькими модельными фирмами, вот почему все не так просто. Будем считать, что «наша» условная фирма провела переговоры успешно и в срок. Что теперь?

            3) Вот сейчас и выяснится, насколько успешными были переговоры по п.2 настоящего «эссе». На этом этапе производится предварительная конструкторская проработка модели. Определяется ее состав,  конструктивные части (уровень деталировки), процесс сборки, унификации, изготовления и т.д. Унификация подразумевает использование деталей уже выпускаемых данным предприятием (например, шины, колесные и тормозные диски и т.д.). На этапе изготовления «мастер-модели» фирме необходимо иметь максимум информации о прототипе. Если переговоры о покупке лицензии проходили в «теплой и дружественной» обстановке, то компания-производитель прототипа может предоставить из своих архивов всю необходимую документацию, в том числе и 3D-модели (естественно, при их наличии) на те или иные узлы, элементы кузова, рамы двигателя подвески и т.д. В этом случае можно считать, что модельной фирме повезло, т.к. время изготовления «мастер-модели» резко сокращается. В худшем случае модельной компании придется самой изготавливать 3D-модели по имеющейся документации, либо (что уж совсем негоже)  по имеющимся фотографиям прототипа. Если имеется в распоряжении «живой» прототип, то для ускорения процесса можно произвести лазерное 3D-сканирование.

            4) После того, как вся вожделенная документация получена (РКД, 3D-компьютерные модели, фотографии и т.д.) можно приступать к изготовлению «мастер-модели». Настало время пояснить, почему я это словосочетание так упорно помещаю в кавычки. Дело в том, что в давние времена (когда не было ни 3D-моделирования  ни компьютеров) мастер –модели лепились из различных материалов (пластилин, стеарин, воск, парафин и т.д.) и затем эта же «лепнина» и выступала как заготовка для будущей литейной формы, штампа или еще какого-нибудь технологического приспособления. В «нашем» же случае мастер-модель является лишь демонстрационным образцом для конечного утверждения «наверху». Я почти на 100% уверен, что эта «мастер-модель» изготавливается с помощью 3D-принтера из какого-нибудь полимера, т.к. на данный момент это самый быстрый и далеко не самый дорогой способ производства сложных криволинейных 3D-форм. Для удешевления демонстрационной модели ее можно изготовить на монохромном 3D-принтере и традиционно раскрасить.

            5) Если демонстрационная «мастер-модель» прошла все этапы утверждения, то ее 3D-файлы передаются на завод по изготовлению пресс-форм. Этот процесс весьма трудоемок, в данной «новелле» его описывать нет смысла, стоит лишь отметить, что по времени он занимает от 3-х месяцев до полугода. И скорее всего здесь не присутствуют легкоплавкие модели которые потом покрываются огнеупорной смесью и т.д. и т.п. (это и есть процесс создания детали методом выплавляемых моделей). Сейчас точные фрезерные и электроэрозионные станки с ЧПУ изготавливают наиболее ответственные детали пресс-формы – матрицу и пуансон прямо с 3D-моделей. Пресс-формы делаются скорее всего трех типов: для литья под давлением металла (die-cast), для литья под давлением полистирола и в необходимых случаях для литья резины.

               В некоторых случаях, при производстве Die-Cast пресс-формы электроэрозионным методом, мастер-модель может выступать в качестве электрода, изготовленного предварительно на фрезерном станке с ЧПУ из меди. 

            Скорее всего, в настоящее время метод гальванопластики в модельном производстве используется исключительно для нанесения блестящих (зеркальных) покрытий на детали, изготовленные из полистирола (бампера, радиаторные решетки, глушители и т.д.). Не буду здесь подробно рассказывать суть метода, т.к. он достаточно подробно описан на различных сайтах.

            6) После того, как изготовлены все пресс-формы, из них получены детали, которые в свою очередь подвергаются окончательной обработке (обрезке облоя, отделение от литников, удаление различных примесей и т.д.) – это немаловажная часть техпроцесса, по качеству которой судят потом об изделии в целом. Многие, к примеру, разочаровывались моделями у которых места разъема пресс-формы не подвергались финишной обработке. Не зачищенный облой весьма портит внешний вид, а если он еще и покрыт под «хром» - впечатление портится окончательно.

            7) Следующий этап – окраска полученных деталей. В некоторых случаях окраска может и не потребоваться, т.к. и фактура и цвет поверхности могут быть получены прямо в процессе производства той или иной детали из полистирола. В этом случае просто используется полистирол нужного цвета, а фактура поверхности определяется обработкой рабочих поверхностей матрицы и пуансона. Думаю, что на предприятии процесс окрашивания моделей мало отличается от общепринятых в какой либо другой отрасли промышленности. Краски берутся в основном либо алкидные либо акриловые, так как зачастую модели являются игрушками для детей, они не должны быть токсичными. Методы окрашивания думаю также весьма традиционны. Либо аэрозольное (аэрография), либо окунанием, возможно еще электростатическое, в худшем случае – кистью. Естественно, перед окрашиванием почти все детали подвергаются грунтованию. В труднодоступных местах все-таки используется кисть, если нужно «ажурное» окрашивание то используют либо маски, либо трафареты (для разделения границ цветов, либо для нанесения тонких полос и т.д.).

            8) Затем следует этап нанесения надписей и рисунков. Здесь используются в основном два метода: декаль или тампопечать. Думаю, про декали особо распространяться нет смысла, т.к. почти все моделисты (да и дети) знают что это такое – что-то типа «переводных картинок». При их использовании есть и плюсы и минусы. Основной минус (мне кажется)  - недостаточная укрывистость. Думаю, что красный цвет «вылезет» из-под любой декали. Поэтому для их нанесения зачастую готовят специальные места (подложки белого цвета), что весьма трудоемко.

               В последнее время готовые модели оформляются методом так называемой тампопечати (многие видели, наверное на коробках с моделью торжественную надпись "Tampoo printing” – это оно самое и есть). Чуток остановлюсь на этом методе. Подробно, естественно, можно почитать на соответствующих сайтах. Метод основан на перенесении рисунка (надписи) при помощи тампона (зачастую сделанного из силикона). Требуемый рисунок каким-либо способом изготавливается в виде углубления на идеально ровной поверхности (зачастую – стальной). Методы получения углубления различные – это может быть гравирование, травление, вырезание на тонкой стальной пластине и т.д. В последнее время используется фотополимерная пленка. Облучаемая ее часть дубеет, а необлученная часть (закрытая, к примеру фотошаблоном) смывается. Таким образом получаем углубление в виде требуемого рисунка 15…40 мкм. Здесь мне пришло в голову, что наверное можно использовать в качестве печатной формы печатную плату (естественно протравленную), ведь толщина фольги зачастую как раз 35…50 мкм (конечно же это шутка, т.к. по-видимому медная печатная форма не приветствуется). Затем полученный рисунок заполняется краской при помощи острого ножа (ракеля) в 2 прохода. Причем обратный проход убирает излишки краски. Затем при помощи вышеупомянутого упругоэластичного тампона краска с печатной формы переносится на требуемую поверхность. Если эту операцию сделать «по мокрому» (то есть еще не на полностью застывшую краску), то полученная надпись намертво «схватится» с основным слоем. Этот метод был изобретен в Швейцарии в середине прошлого века для оформления циферблата часов.

            9) Итак, все детали изготовлены и окрашены, заключительный этап – сборка и упаковка готовой модели. Сборка как правило ручная за исключением, возможно, некоторых несложных операций, которые производятся автоматизировано (к примеру, установка шин на колесные диски).

            Как видим из данного «романа», процесс создания (пусть даже самой «примитивной») модели весьма и весьма трудоемок и непрост. Здесь я намеренно еще не стал красочно описывать процесс технологической отладки пресс-формы, дабы окончательно не запутать читателя. Про это можно написать отдельную толстую книгу, думаю технологи со мной согласятся. Ведь помимо мехобработки (шлифования, полирования, суперфиниширования и т.д.) пресс-форм, существует еще куча проблем, связанная с заполняемыми материалами. Необходимо точно подобрать марку полистирола (резины, оргстекла, полиэтилена), индекс его расплава, учесть усадку материала, подобрать «навеску» (объем) впрыска и т.д.  и т.п. Если детали длинномерные, то нужны дорогие термопласт-автоматы с возможностью подвода тепла к пресс-формам (по различным каналам) для равномерного остывания, которое гарантирует от нежелательных утяжин и остаточных внутренних напряжений, свинчивающих деталь в спираль. Но тут-то, думается, и зарыта тайная радость для страстного коллекционера, ведь как ни странно, чем меньше срок службы пресс-формы, тем большую ценность имеет экземпляр! А пресс-форма, на самом деле, имеет достаточно ограниченный ресурс, после чего ее нужно либо восстанавливать (подвергнуть капремонту, что весьма недешево), либо просто утилизировать. В последнем случае раритетность модели резко возрастает. Но при нынешнем технологическом развитии производства, как мы видим, можно достаточно быстро изготовить и «ремейк» модели. Но… это уже совсем другая история.

        Еще раз повторюсь, данные выкладки никоим образом не претендуют на абсолютную истину, а являются "свободной фантазией на заданную тему", и не более того, если кто-то заметит какие-либо принципиальные неточности, буду рад исправить и (или) дополнить текст данного "эссе", с уважением к читателю,  Елисеенков В.М.

11 апреля 2013г.