Vacuum duplicating products are high-precision replicas created by pouring liquid materials (НАПРИМЕР., смола, полиуретан) into molds—made from prototypes like 3D prints or CNC parts—under vacuum conditions. This process eliminates air bubbles, ensuring the final product mirrors the prototype’s shape, текстура, and details with exceptional accuracy. От автомобильных частей до медицинских устройств, these products play a critical role in small-batch production, design testing, и настройка. This article breaks down their core principles, выбор материала, production workflows, and applications—with clear comparisons and tips to help you achieve consistent, Высококачественные результаты.
1. Основное определение & Working Principle of Vacuum Duplicating Products
Чтобы понять их ценность, it’s first critical to clarify what vacuum duplicating products are and how the vacuum process ensures their precision.
1.1 Определение
Vacuum duplicating products are physical replicas of a Мастер -прототип (НАПРИМЕР., 3D-printed resin part, CNC-machined metal component) produced via the following steps:
- Плесень (typically silicone or epoxy) is created from the master prototype.
- Жидкие материалы (НАПРИМЕР., смола, полиуретан) are poured into the mold under vacuum pressure (-0.095 к -0.1МПА).
- Материал лечит (at room temperature or with heat) to form a solid product that matches the prototype’s shape and details.
1.2 Ключевой принцип: Why Vacuum Matters
The vacuum environment solves two critical challenges of traditional casting:
- Bubble Elimination: Vacuum pressure removes trapped air from the liquid material, preventing voids or surface defects in the final product. Например, a silicone mold for a dental crown prototype would trap air bubbles without vacuum—resulting in a crown with gaps that don’t fit the patient’s tooth.
- Full Detail Filling: Reduced pressure lowers the material’s viscosity, letting it flow into tiny mold cavities (НАПРИМЕР., 0.05mm-wide textures on a phone case prototype) that gravity alone can’t reach.
Пример реального мира: An aerospace engineer uses vacuum duplicating to create a replica of an aircraft wing component. The vacuum ensures the resin fills every small channel in the mold—critical for testing how air flows through the component during flight.
2. Выбор материала: Формы, Прототипы, and Casting Materials
The quality of vacuum duplicating products depends entirely on choosing the right materials for each stage. Below is a breakdown of core materials and their use cases:
2.1 Материалы плесени: The “Negative Template”
Molds determine the product’s detail retention and durability. Выбирайте в зависимости от сложности вашего прототипа и размера партии.:
| Материал плесени | Ключевые характеристики | Требования к отверждению | Идеальные приложения |
| Силикон | – Высокая гибкость (Шор А 20–40) для легкой разборки сложных деталей (НАПРИМЕР., подписаны).- Отличное сохранение деталей (захватывает текстуры толщиной 0,05 мм).- Температурная стойкость (-60° C до 300 ° C.).- Многоразовый 20–50 циклов. | – Отверждение при комнатной температуре (20°С–25°С): 4–8 часов.- Ускоренное отверждение (50°С–60°С): 2–3 часа.- Требуется вакуумная дегазация для удаления пузырьков плесени.. | Мелкосерийные функциональные детали: Корпуса медицинского устройства (слуховые аппараты), игрушечные компоненты, и прототипы бытовой электроники (кнопки пульта от телевизора). |
| Эпоксидная смола | – Высокая твердость (Шор Д 60–80) для высокой точности размеров (± 0,05 мм).- Хорошая термо/химическая стойкость (120°C–180°C после отверждения).- Менее гибкий, чем силикон.; лучше для плоских/геометрических деталей. | – Отверждение при комнатной температуре: 8–12 часов.- Постотверждение (80° C.): 1 час (повышает силу).- Требуются агенты по выпуску (придерживается прототипов и без них). | Высокие детали: аэрокосмические компоненты (трубопроводы двигателя), Электронные оболочки устройства (корпуса умных часов), и структурные кронштейны. |
2.2 Кастинговые материалы: The “Final Product”
Выбирайте в зависимости от конечного использования продукта (сила, Гибкость, прозрачность):
| Литейный материал | Ключевые свойства | Советы по вакуумному литью | Идеальные приложения |
| Ненасыщенная полиэфирная смола | – Бюджетный ($15–30 за кг).- Быстрое отверждение (30–60 минут с акселератором).- Легко раскрасить (добавить пигменты для индивидуальных оттенков).- Умеренная сила (предел прочности: 30–40 МПа). | – Смешать с 1% ускоритель + 1% катализатор.- Наливайте быстро — короткая жизнеспособность (20–30 минут). | Декоративные детали: отделка мебели, художественные скульптуры, и потребительские товары с низким уровнем стресса (НАПРИМЕР., пластиковые горшки для растений). |
| Эпоксидная смола | – Высокая сила (предел прочности: 50–80 МПа) and chemical resistance.- Низкая усадка (0.5–1%) for dimensional stability.- Теплостойкий (120°C–180°C после отверждения). | – Использовать 1:1 resin-to-hardener ratio.- Degas for 1–2 minutes to remove bubbles. | Структурные части: Автомобильная внутренняя отделка (панели приборной панели), Медицинские устройства ручки, and aerospace prototypes. |
| Полиуретан (Пута) | – Гибкий (Shore A 30–80) or rigid (Шор Д 60–80) variants.- Хорошая износостойкость (ideal for parts with friction, НАПРИМЕР., insoles).- Быстрое отверждение (1–2 hours at 20°C). | – Avoid overmixing (causes premature curing).- Cure at room temperature for best flexibility. | Функциональные части: soft gaskets (для электроники), cushioning (chair pads), and custom insoles. |
2.3 Прототип материалов: The “Master Model”
Prototypes are the foundation of accurate replicas. Choose based on precision needs:
| Прототип материал | Ключевые черты | Compatibility with Molds | Идеально подходит для |
| SLA 3D-Printed Resin | – Высокая точность (± 0,05 мм) for intricate details.- Гладкая поверхность (Выход 0,8 мкм) reduces mold finishing time. | Excellent with silicone/epoxy molds; use silicone oil as a release agent. | Сложные части: зубные короны, jewelry patterns, and electronic device shells. |
| CNC-Machined Metal | – Ультра-прочный (reusable for 100+ mold makings).- High surface finish (RA 0,4 мкм) for mirror-like replicas. | Good with epoxy molds; use petroleum jelly to prevent sticking. | Industrial masters: Автомобильные детали, аэрокосмические компоненты, and high-wear prototypes. |
| FDM 3D-Printed PLA | – Бюджетный ($50–100 per prototype).- Легко в машине (sand to smooth surfaces).- Точность (± 0,1 мм - ± 0,3 мм). | Suitable for silicone molds; sand layer lines first to avoid texture transfer. | Недорогие прототипы: игрушечные детали, simple consumer goods, and design concept tests. |
3. Step-by-Step Production Workflow
Creating vacuum duplicating products follows a linear, repeatable process—each step critical to avoiding defects.
3.1 Этап 1: Master Prototype Preparation
- Чистый & Гладкий:
- Протереть прототип изопропиловым спиртом (70%–90%) to remove dust, масло, or 3D print residue.
- Sand FDM prototypes with 400–1500 grit sandpaper to eliminate layer lines—uneven surfaces will be replicated in the mold.
- Apply Release Agent:
- Use silicone oil for plastic/metal prototypes, petroleum jelly for wax prototypes, or specialized spray for silicone-on-silicone replication.
- Нанесите тонкий, even layer—thick coats distort details, while missing spots cause the mold to stick to the prototype.
3.2 Этап 2: Создание формы
Using silicone (the most common mold material) as an example:
- Frame Setup:
- Place the prototype in a plastic/wood frame and seal edges with masking tape to prevent silicone leakage.
- Ensure 5–10mm of space between the prototype and frame (для равномерного покрытия силикона).
- Silicone Mixing & Дегазация:
- Mix silicone base and curing agent at a 10:1 соотношение (condensation silicone) или 1:1 соотношение (добавка силикона). Stir slowly for 2–3 minutes to avoid bubbles.
- Place the mixture in a vacuum chamber (-0.1МПА) for 1–2 minutes to remove trapped air.
- Залив & Выклятый:
- Pour silicone slowly over the prototype (tilt the frame to 45° to reduce splashing).
- Cure at 20°C–25°C for 6 часы (или 3 hours at 60°C for faster results).
3.3 Этап 3: Вакуумный кастинг & Выклятый
- Материал подготовка:
- Mix the casting material (НАПРИМЕР., epoxy resin at 1:1 соотношение) в соответствии с инструкциями производителя.
- Вакуумный кастинг:
- Pour the material into the silicone mold and place the assembly in a vacuum chamber (-0.095 к -0.1МПА) for 2–3 minutes.
- The vacuum ensures the material fills every mold cavity—critical for parts like dental crowns or aerospace components.
- Выклятый:
- Отверждение при комнатной температуре: PU Strain (1-2 часа), unsaturated polyester resin (30–60 минут).
- Heat curing: Эпоксидная смола (60° C для 2 часы) for increased strength.
3.4 Этап 4: Демольд & Отделка
- Демольд:
- Gently peel the silicone mold from the product—silicone’s flexibility prevents damage to both the product and mold. For epoxy molds, use a release tool to pry the mold open (epoxy is rigid).
- Отделка:
- Trim excess material (вспышка) с острым ножом.
- Sand the product with 400–800 grit sandpaper for a smooth finish. For high-gloss parts (НАПРИМЕР., Телефонные чехлы), apply a clear varnish.
4. Ключевые области применения продуктов для вакуумного копирования
Vacuum duplicating products excel in industries where precision, Маленькая партийная производство, and customization are critical:
4.1 Промышленное производство
- Автомобиль: Produce small batches (10–50 единиц) of interior parts (НАПРИМЕР., панели приборной панели, Дверные ручки) for design verification. Например, a car manufacturer uses vacuum duplicating to test 20 different dashboard designs—saving $50,000 compared to making steel molds for each design.
- Аэрокосмическая: Create replicas of complex components (НАПРИМЕР., engine nozzles, крыло секции) for stress testing. The vacuum ensures the replica’s internal channels match the prototype—critical for testing fuel flow during flight.
4.2 Медицинские устройства
- Стоматология: Produce custom dental crowns and bridges from 3D-printed tooth models. Vacuum duplicating ensures the crown fits the patient’s tooth exactly—reducing the need for adjustments during surgery.
- Протезирование: Create prototypes of prosthetic limbs (НАПРИМЕР., hand shells) using biocompatible polyurethane. The vacuum ensures the shell’s texture is smooth enough for skin contact.
4.3 Потребительские товары
- Электроника: Test non-metallic device shells (НАПРИМЕР., TV remote casings, Смартфон) for appearance and fit. A tech startup uses vacuum duplicating to produce 30 phone case prototypes—testing how well the case protects the phone from drops.
- Игрушки: Manufacture limited-edition toys (НАПРИМЕР., anime figurines) with intricate details. Vacuum duplicating captures tiny features (НАПРИМЕР., a figurine’s facial expressions) that mass-production molds can’t replicate cost-effectively.
5. Преимущества & Ограничения продуктов для вакуумного копирования
5.1 Основные преимущества
- Высокая точность: Dimensional accuracy of ±0.1mm–±0.3mm, with detail retention down to 0.05mm.
- Бюджетный: Mold costs are 80% lower than traditional steel molds (НАПРИМЕР., \(500 for a silicone mold vs. \)5,000 для стали). Идеально подходит для небольших партий (10–500 единиц).
- Гибкость материала: Choose from resins, полиуретан, and more to match the product’s needs (НАПРИМЕР., transparent resin for a lamp shade, soft PU for a toy).
- Быстрый поворот: From prototype to product in 3–7 days—vs. 2–4 weeks for steel mold production.
5.2 Ограничения для рассмотрения
- Low Production Efficiency: Manual pouring and demolding limit output to 1–10 parts per hour—unsuitable for mass production (10,000+ единицы).
- Жизнь плесени: Silicone molds last 20–50 cycles; epoxy molds last 30–80 cycles. For batches over 500 единицы, steel molds become more cost-effective.
- Material Strength: Cast parts (НАПРИМЕР., смола) have 10–20% lower tensile strength than injection-molded parts. Например, a resin phone case may crack under 50kg of force, while an injection-molded ABS case withstands 80kg.
6. Взгляд Yigu Technology на продукты для вакуумного копирования
В Yigu Technology, we’ve helped clients across industries leverage vacuum duplicating to reduce development time and costs—especially in medical and aerospace fields. A common mistake we address is overusing epoxy molds for complex parts: one client tried to make a silicone-like toy prototype with an epoxy mold, resulting in parts that broke during demolding. We switched to a flexible silicone mold, which let the toy’s undercuts release easily and reduced rework by 70%. Для высоких частей (НАПРИМЕР., зубные короны), we always recommend vacuum degassing for both the mold and casting material—this eliminates 95% поверхностных дефектов. Our key insight: Vacuum duplicating isn’t just a low-cost alternative to traditional manufacturing—it’s a tool for innovation, letting clients test more designs faster without risking expensive tooling. By aligning mold material with prototype complexity (silicone for curves, epoxy for flat parts), clients get consistent, high-quality products every time.
7. Часто задаваемые вопросы: Общие вопросы о продуктах для вакуумного копирования
1 квартал: Можно ли использовать вакуумное дублирование для производства продуктов, контактирующих с пищевыми продуктами? (НАПРИМЕР., пластиковые стаканчики)?
А1: Да, but only with food-grade materials. Выбирать food-safe silicone for the mold and FDA-approved casting materials (НАПРИМЕР., food-grade PU or epoxy). Test the final product for compliance (НАПРИМЕР., FDA 21 CFR 177.2600) to ensure no chemicals leach into food. Avoid standard resins—they may contain toxins.
2 квартал: Как исправить пузыри в продукте для вакуумного копирования??
А2: Bubbles usually stem from incomplete vacuum degassing or fast pouring. Исправляет:
- Extend vacuum time by 1–2 minutes (ensure pressure reaches -0.1МПА).
- Pour the material slower (10–15ml per second) чтобы избежать захвата воздуха.
- For thick molds (>10mm), use layered pouring: fill 1/3 of the mold, degas, then add more material.
Q3: Какой максимальный размер изделия для вакуумного копирования?
А3: It depends on your vacuum chamber size—standard chambers handle parts up to 600mm × 600mm × 600mm (НАПРИМЕР., a small TV back cover). Для больших частей (НАПРИМЕР., a car door panel), use sectional molds: create 2–3 smaller molds, produce sections of the product, затем собери их. This also reduces material waste and ensures full detail filling.