Выполнение макетных работ в материале

Материалы для проектирования и исполнения макета

Эффективность макетных работ непосредственно зависит от того, какими основными и вспомогательными материалами располагают художник-конструктор и макетчик, какими процессами обработки они владеют. Основные материалы непосредственно влияют на формирование проектного решения, вспомогательные обеспечивают необходимые конструктивные, технологические и функциональные качества макета (прочность, жесткость, скрепляемость частей, их подвижность и др.), не оказывая заметного влияния на его внешний вид. Классические макетные материалы аморфны. Из этих материалов макетчик, владея достаточным набором методов и средств их обработки, может изготовить макет любых форм и размеров. Такие материалы, как бумага, картон, древесина, оргстекло, пенопласт поставляют в виде заготовок определенных размеров и форм. Задача макетчика — из заготовок имеющейся формы получить макет или деталь нужной формы.

В качестве макетных материалов используют также металлический листовой и профильный прокат, пластмассы, резину, ткани. К макетным материалам относятся отделочные (лаки, краски) и специальные имитационные составы. Вспомогательными материалами являются различные клеи (для скрепления частей макета), жидкости для протирки деталей из оргстекла и полистирола — денатурат и гидролизный спирт, фанера и гвозди (для изготовления болванок, шаблонов), наждачная бумага (для зачистки деталей).

Выбор основного макетного материала зависит от степени условности макета, которая, в свою очередь, определяется этапом художественно-конструкторской разработки и общим содержанием проектной задачи. Если макет сооружают с целью формирования внешнего вида изделия, следует выбрать материал, позволяющий легко и просто воспроизводить пространственные и пластические особенности формы. Желательно, чтобы материал позволял передавать интересующие художника-конструктора свойства в чистом виде, независимо от других, в данный момент несущественных свойств (прочность, твердость, жесткость и др.). Важно, чтобы материал по возможности точно соответствовал предполагаемым особенностям формы, обеспечивал быстрое и легкое ее получение. Это значит, что не следует делать макет из древесины, если нужный эффект может быть получен в пластилине, а к пластилину не следует прибегать, если поставленную задачу можно решить с помощью бумаги [10, с. 437].

При выборе основного макетного материала необходимо учитывать следующие факторы: имитационные возможности материала (бумага, например, позволяет точно имитировать внешний вид деталей, полученных гибкой из металлического или пластмассового листа, а дерево — нет), технологические качества материала (для получения ровных гладких поверхностей следует использовать материал, обладающий плоскостными качествами в исходном состоянии, такой как оргстекло), доступностъ материала (каждый материал позволяет решать широкий круг проектных задач, поэтому не следует ставить достижение требуемого результата в зависимость от наличия определенных материалов).

При изготовлении макетов материалы используют в определенной последовательности. Поисковые работы целесообразно выполнять с помощью таких доступных и легкообрабатываемых материалов, как бумага и картон. Они позволяют находить соотношение объемов, определять пропорции, варьировать детали и выполнять другие характерные для поискового этапа действия. Далее применяют пластилин и пенопласт, которые позволяют отрабатывать детали, решать пластические задачи. Затем используют гипс, древесину, металл, которые требуют сложных приемов обработки, но дают ценные в художественном отношении результаты. В любом случае следует помнить, что не только свойства объекта определяют выбор макетного материала, но и, наоборот, макетный материал и способ его обработки влияют на свойства будущего объекта, в частности на его возможную конструкцию и материалы, из которых он будет изготовлен.

Бумага и картон — распространенные и доступные макетные материалы, работа с которыми не требует специальных навыков и оборудования. Конструкционные свойства бумаги таковы, что создание макета требует предварительного решения относительно топологии его поверхностей, конструкции и технологии изготовления элементов. Макет сооружают из бумаги, если поверхность изделия можно составить из относительно несложных плоских и цилиндрических поверхностей, что характерно для большинства изделий машиностроения и приборостроения. Бумажный макет выполняют составным, что позволяет изготовлять и отрабатывать каждый элемент отдельно, использовать различные их сочетания. Таким образом, в процессе работы с бумажным макетом решают не только морфологические, но и конструктивно-технологические задачи.

Значительная жесткость чертежной (ватманской) н акварельной (склеенной из тонких листков) бумаги при поперечном изгибе дает возможность создавать прочные объемные элементы. Бумажные макеты практически не поддаются доработке, поэтому обнаруженные недостатки можно устранить только изготовив заново этот элемент или весь макет.

Бумажные макеты могут быть трансформирующимися, т. е. возможны взаимные перемещения элементов. Свойства бумаги позволяют выклеивать не только формообразующие элементы, но и такие конструктивные детали, как оси, петли, ребра. Однако силовые детали бумажных макетов чаще изготовляют из древесины, пластмассы, металла [11, с.45].

Масштаб и размеры бумажного макета подбирают так, чтобы между свойствами бумажных деталей и деталей из реального конструкционного материала (листового металла) установилось примерное соответствие. Тогда при изготовлении бумажных деталей можно моделировать разнообразные свойства реальных деталей, в частности способность сохранять форму.

Бумажные макеты обычно используют в качестве рабочих: они не предназначены для широкой демонстрации из-за низких демонстрационных качеств, недолговечности, громоздкости и неудобства транспортирования и хранения. Поэтому макеты фотографируют (на черном или сером фоне с подсветкой) и в дальнейшей работе используют фотографии.

Картон сам по себе редко используют для изготовления макетов, поскольку он недостаточно пластичен и его специфические цвето-фактурные свойства мешают сосредоточиться на художественных задачах. Обычно картон обклеивают бумагой, тогда полученные листы-планшеты приобретают прочность, пластичность и хорошие декоративные свойства. При изгибе картон ломается, поэтому перед раскроем и сгибанием необходимо определить расположение волокон в материале. Для этого кусочек (обычно квадрат) сгибают во взаимно перпендикулярных направлениях: при изгибе поперек волокон картон ломается, при изгибе вдоль волокон — гнется, иногда с разрывом поверхностного слоя. Листы картона кроят так, чтобы линии изгиба проходили по возможности вдоль волокон. Кроме того, на выкройках перед сгибанием делают ножом надрезы не более чем наполовину толщины материала для предупреждения изломов. Если сгибание ведется «в угол», достаточно одного — двух надрезов; если формируется криволинейная поверхность, надрезов может быть несколько. После этого детали сгибают и склеивают. Из-за надрезов детали получают огранку, поэтому для придания округлости их необходимо оклеить бумагой в один — два слоя [12,с.189].

Изготовление бумажных и картонных деталей начинают с раскроя с учетом припусков для склеивания в виде клапанов или язычков. Для формирования углов перед сгибанием выкроек из бумаги и тонкого картона делают легкий надрез или проводят линию тупым инструментом с усилием, но без нарушения структуры материала. Материал режут острым ножом или скальпелем по металлической линейке (линейки из дерева или пластмассы применять нельзя из-за врезания лезвия в мягкий материал линейки). Металлическая линейка в процессе резания может сместиться от установленного положения, поэтому к нижней поверхности линейки приклеивают полоску фрикционного материала.

Объемные элементы небольших размеров склеивают только из бумаги. При этом одну из деталей (базовую) конструируют так, чтобы в свернутом и склеенном виде она состояла из нескольких слоев бумаги. Это гарантирует прочность элемента и хорошее качество его поверхностей. Для макетирования элементов больших размеров можно использовать многослойную бумагу — два-три листа промазывают столярным клеем, кладут под пресс и сушат. Детали из многослойной бумаги можно подвергать механической обработке ножом или напильником. При необходимости базовые, а также торцовые детали можно изготавливать из картона.

Для получения цилиндрических деталей следует применять круглые оправки, обеспечивающие высокую чистоту поверхности и хорошее качество клеевых швов. Оправки особенно необходимы при изготовлении цилиндров и трубок малых диаметров, когда выполнение надрезов затруднительно. В качестве оправки можно использовать любое тело круглого сечения. Деталь на оправке формируют путем последовательного нанесения слоев бумаги и клея.

Для изготовления бумажных и картонных макетов применяют разнообразные клеи, в том числе, столярный, конторский, казеиновый. Но лучше применять синтетическую эмульсию ПВА, которая хорошо заполняет щели и полости, быстро охватывается, дает прочный клеевой шов — детали можно соединять встык, без вырезания «язычков». Потеки эмульсии хорошо снимаются ножом, а если и остаются на поверхности, то благодаря белому цвету малозаметны. Отделке бумажные макеты не подвергают из-за коробления при окраске и сушке [13, с. 78].

Папье-маше — формовочный макетный материал, позволяющий получать легкие и прочные объемные элементы небольших размеров, имитировать свойства штампованных и литых деталей. Рецептов приготовления папье-маше известно много. Хорошее качество материала и деталей из него дает следующая технология. Измельченную бумагу заливают водой и дают размокнуть в течение суток. Полученную массу кипятят до превращения в вязкую жидкость, которую затем сушат. Сухой остаток растирают, смешивают с жидким столярным клеем. В клей можно добавлять наполнители (гипс, мелкие древесные опилки, крахмал и др.), придающие деталям из папье-маше твердость, шероховатость, мягкость и т. д. Смесь бумажной массы, клея и наполнителей замешивают до тестообразного состояния, раскатывают в листы толщиной не более 3 мм.

Листы накладывают на предварительно смазанную форму из дерева, гипса, пластилина, обжимают рукой, мягким валиком, стекой. Если лист рвется, разрывы заделывают тем же тестом. Когда деталь подсохнет, ее снимают с формы и сушат в теплом месте. Сухую деталь подвергают механической обработке ножом, стамеской, шкуркой. Для выравнивания поверхности и исправления дефектов применяют шпатлевку или грунтовку. Отделку производят эмалевыми (кистью и напылением) и пленочными покрытиями.

Технология приготовления и обработки папье-маше проста, поэтому материал можно использовать в поисковых и доводочных работах в сочетании с другими макетными материалами [14, с.234].

Пластилин — наиболее распространенный материал для изготовления макета, особенно на начальной стадии проектирования. Он пластичен, легко принимает и фиксирует любую форму. Пластилин выпускают разных цветов и разной твердости (совсем мягкий и относительно твердый), что в значительной мере определяет и область его применения. В черновых эскизных макетах, при поисках общего пластического решения удобен мягкий пластилин — ему легче придать нужную форму. Когда основная форма найдена и становятся важными поиски нюансов формы, пользуются твердым (восковым) пластилином. Перед работой пластилин подогревают при температуре не выше 70 — 80⁰С (при наиболее высокой температуре пластилин может быть испорчен вследствие выпадения некоторых его компонентов). Из твердого пластилина делают и чистовые макеты. Иногда и окрашивают.

Для работы с пластилином требуются несложные инструменты: скребки, набор стек (деревянных, металлических, проволочных), долото, нож. Для нагревания пластилина (зеркальные лампы, масляные электронагреватели). Для экономии материала середина пластилинового макета заполняется обычно болванкой дерева или пенопласта. Размеры этого заполнения должны соответствовать внутренней, не подлежащей изменению части предмета. Когда практикуют сложный предмет или механизм и ищут компоновку его блоков, эта болванка должна состоять из отдельных кусков, которые можно было бы скреплять в разных вариантах, меняя их взаиморасположение. Пластилиновая оболочка накладывается только после того, как найдена внутренняя структура предмета. Она прорабатывается и получает свое пластическое завершение.

Пластилин непрочен, и поэтому, когда работают над пространственными структурами и тонкими деталями, применяется армирование из проволоки, а в больших макетах и армирование из металлического прутка.

Когда объект проектирования не имеет в натуре естественного основания (подвесной осветительный прибор, лодочный мотор), целесообразно воспользоваться принятой в скульптуре конструкцией — крюком, прикрепленным к приподнятой над столом деревянной площадке. Такая конструкция позволяет вести самое сложное моделирование, не рискуя смять макет при соприкосновении его с плоскостью стола. Другим преимуществом такого крепления макета является его доступность в любой точке — сбоку, снизу и сверху одновременно [15, с.178].

Пенопласт — легкий и удобный для макетирования материал. Из него выполняются как поисковые, так и чистовые макеты. Строение пенопласта напоминает структуру застывшей пены. Все его сорта хорошо режутся, строгаются и склеиваются с другими материалами. Применяются различные его разновидности. Ноздреватый, рыхлый и соответственно очень легкий пенопласт применяется в качестве заполнителя, хотя в некоторых случаях (макетирование мягких игрушек или надувных изделий) он может служить основным материалом даже для чистового макета. Как известно, в процессе поиска форма предмета неизбежно претерпевает изменения. Когда мы имеем дело с пенопластом, то удаление лишнего материала или, наоборот, наращивание недостающего — операции очень несложные. Твердые сорта пенопласта легко режутся ножом. При доводке формы чистового окончательного макета пользуются напильником и шкуркой.

Отдельные составные части макета можно в процессе проектирования временно скреплять булавками. Такая примитивная технология удобна на эскизной стадии, когда в поисках оптимального решения варьируются различные сочетания блоков. Составные части макетов скрепляются окончательно с помощью различных клеев. COSMOFEN СА 12 — быстро затвердевающий «секундный» цианакрилатный однокомпонентный клей. Он используется для склеивания изделий из жесткого ПВХ, изделий из жесткого ПВХ с алюминиевыми профилями, уплотнителей к оконным рамам, виниловых тканей, а также резины и ПВХ — поверхностей, других пластиков и металлов, кожи. COSMOFEN СА 12 выделяется из других продуктов быстрым временем схватывания, хладостойкостью, термостойкостью, стойкостью к погодным условиям. COSMOFEN СА 12 наносится на одну из склеиваемых поверхностей непосредственно из дозирующего полиэтиленового флакона. Поверхности должны быть сухими и очищенными от жира и пыли. Склеиваемые поверхности необходимо сразу соединить и держать их под давлением, пока не будет достигнута необходимая прочность соединения. COSMOFEN СА 12 затвердевает в зависимости от влажности и температуры. Вследствие относительно низкой вязкости данный клей нельзя использовать при зазорах более 0,1 мм между склеиваемыми деталями [16, с.234].

Дерево на эскизной стадии проектирования применяется обычно в качестве заполнителя или каркаса пластилиновой модели. Для поисковой работы она малопригодна, так как обрабатывается нелегко. Для чистового макета применяется часто.

Дереву можно придать практически любую форму и сохранить его естественную структуру. Для этого поверхность макета обрабатывается и полируется. Сочетание современной промышленной формы и естественной структуры дерева, особенно при небольших масштабах модели, бывает эффектным.

Когда мает должен имитировать изделие, а поверхность — идентифицировать какой-либо определенный материал, дерево подвергают механической обработке: поверхность сначала сглаживается, шпаклюется и окрашивается или металлизируется.

Деревянные макеты в хороших условиях могут сохраняться долго, но они боятся сырости: при повышенной влажности или перепаде температур они коробятся и трескаются [17, с. 11].

Полимерные листовые материалы: полистирол, оргстекло и целлулоид, — прочно вошли в практику макетирования. Они обладают большой прочностью, ровной поверхностью, со временем не подвергаются никакой деформации и легко склеиваются. Присущие только им качества, необходимо знать и учитывать при макетировании.

Полистирол ударопрочный. Выпускается толщиной от 0,3 до 3 мм белого и различных оттенков голубого, зеленоватого, оранжевого цветов, толстый лист легко режется пилой и лобзиком, тонкий можно разрезать ножницами. Хорошо гнется и штампуется, а методом вакуум формовки можно придать любую форму.

Пенокартон — листовой материал, обладающий довольно высоком весе. Лист пенокартона состоит из слоя вспененного полистирола или полиуретана, который оклеен тонким картоном с обеих сторон. По толщине листа пенокартон может быть 3 мм, 5 мм, 10 мм. Пена может быть белой или чёрной, с соответствующим по цвету картоном. Встречаются разновидности пенокартона толщиной 5 мм, с одной стороны оклеенного цветным картоном (красным, синим и т. д.). Также существует пенокартон с самоклеящейся стороной для быстрого монтажа на поверхности. Применяют для создания как объёмных структур (таких как архитектурный макет) так и для подачи плоскостного материала (в качестве основы). Оргстекло. Прочный, чем полистирол, но дорогой материал. Отличается прозрачностью и имеет различные цветовые оттенки; чаще всего встречается белое оргстекло с матовой поверхностью.

Пластические свойства:

• 1. Нельзя разрезать ножницами — оно ломается;
• 2. Плохо формуется;
• 3. Хорошо поддается механической обработке — фрезеруется, обтачивается и полируется. Склеивается дихлорэтаном или уксусной эссенцией [18, с. 36].

Целлулоид отличается прочностью и вязкостью. Можно резать ножницами. Он эластичен и гибок. Склеивается с помощью ацетона или клея 88-НП. Недостаток — горючесть. Если поисковые макеты из этих материалов можно выполнять на рабочем месте проектировщика, то для чистовых макетов требуется специальное оборудование.

Из выбранного полимерного листового материала следует заготовка составных частей макета. Сначала различают по чертежам лист, затем по контуру делают надрез глубиной примерно 0,5 мм. По линии надреза лист переламывается, а края защищаются напильником или наждачной бумагой. После заготовки составных частей макета, его собирают, скрепляя отдельные детали в одно целое. Операция склейки несложна. Для склеивания оргстекла нужно предварительно очистить поверхность от жира и после этого наносить клей на обе склеиваемые поверхности. Для целлулоида, обе детали складываются встык и на их торцы по шву наносится тонкий слой ацетона, чтобы излишек его не оставался на чистовой поверхности. Собранный макет закрепляется, если нужно, на подмакетнике [19, с. 45].

Применяется в исключительных случаях, для чистовых макетов — самый распространенный. Чистовой макет делается по готовой, найденной в процессе проектирования модели: с нее снимают черновую и кусковую форму, эту форму смазывают и заливают гипсом.

В процессе создания макета широко пользуются вытягиванием профилей по заранее определенному абрису. Иногда вытягиваются пластины нужного размера, из которых монтируют части корпуса, например ограждающие плоскости интерьеров. Заголовки обрезаются до нужных размеров и «смораживаются» гипсом.

В зависимости от характера изделия и его величины для облегчения делается каркас из проволоки с деревянными перемычками, так как гипс тяжел и одновременно хрупок [20, с.100].