Za poliranje 3D-natisnjenih delov, da bi dosegli prefinjeno končno obdelavo, inženirji uporabljajo različne tehnike industrijske končne obdelave, vključno s premazovanjem, peskanjem in metodami ročne končne obdelave. Čeprav lahko s 3D-tiskanjem izdelamo zapletene dele, začetni odtisi pogosto kažejo grobe površine in izrazite črte slojev, zlasti pri delih, izdelanih z modeliranjem taljenega nanosa (FDM). Iz tega razloga je naknadna obdelava izredno pomemben del proizvodnje delov, saj gladi hrapavo površino nedokončanega dela z dodajanjem ali odstranjevanjem plasti dela. V tem članku bo Antarctic Bear sistematično predstavil in primerjal dva glavna postopka končne obdelave površin, ki sta trenutno na trgu – glajenje s paro in fino poliranje z vibracijami, da bi olajšal razumevanje posameznih postopkov, prednosti in slabosti vsake metode.
parno gladko
Parno glajenje, znano tudi kot kemično parno glajenje, je tehnika površinske obdelave, ki natisnjene dele izpostavi okolju izhlapevajočega topila. Industrijski postopek glajenja hlapov zahteva skrbno suspenzijo ene ali več komponent v nepredušni komori za največjo izpostavljenost. Mešanica kemičnih topil, kot je FA 326, se vbrizga in razprši v komoro, kjer se kondenzira in strdi na delu, s čimer se z nadzorovanim taljenjem odpravijo površinske nepravilnosti. Ko se temperatura komore poveča, preostalo topilo izhlapi in se obnovi. Končni del postane vodoodporen in ohrani svojo gladko notranjo votlino, natančne mere in originalni volumen materiala. Za najboljše rezultate parnega glajenja je priporočljivo, da se postopek izvaja v nadzorovanem okolju z uporabo industrijske opreme, zasnovane za 3D tiskanje parnega glajenja. Za tiste, ki jih zanima metoda DIY, je glajenje pare mogoče doseči z uporabo acetona ali etanola kot kemičnega topila ali v tem primeru znano kot impregnacija s topilom. Vendar pa je potrebna previdnost in ustrezni varnostni ukrepi ter oprema.
△Gladek del s paro je na levi, standardna površinska obdelava pa na desni (vir fotografije: ProtoLabs)
Vibracijsko fino poliranje
Po drugi strani pa vibracijska obdelava ne uporablja kemikalij za pripravo površine. Namesto tega se opira na abrazivne medije za izboljšanje površine 3D-natisnjenega dela. Med postopkom se več 3D-natisnjenih delov postavi v vibrirajoče vedro, napolnjeno z izbranim abrazivnim medijem in sestavljeno mazalno tekočino. Ko je stroj vklopljen, se cev začne premikati, kar ustvarja mehansko trenje med delom in brusnim medijem. Ta subtraktivni postopek izboljša kakovost površine dela z zmanjšanjem in nežnim odstranjevanjem najbolj zunanje plasti materiala. Vibracijsko fino poliranje zahteva posebne ukrepe in opremo ter ponuja dve metodi: vibracijsko metodo in metodo vrtenja. Metoda vibriranja je še posebej primerna za večje predmete z manj detajli in lahko hitreje doseže želeni rezultat.
Izbira abraziva ali ostružkov je ključnega pomena pri vibracijskem finem poliranju. Abrazivni čipi so lahko izdelani iz keramike, plastike ali jekla, pri čemer vsak daje različne rezultate. Keramični abrazivi so še posebej primerni za odstranjevanje robov in doseganje sijoče površine. Zaradi visoke gostote prenesejo visoke pritiske in so primerni za obdelavo delov iz nerjavečega jekla, kovine in plastike. Plastični abrazivi so idealni za mehke, občutljive površine, ki zahtevajo nežno končno obdelavo. Na voljo so tako v piramidni kot stožčasti obliki. Poleg tega je Walther Trowl razvil abrazive v obliki nastavkov za zelo majhne, občutljive dele na težko dostopnih mestih. Jekleni abrazivi so večinoma sferični in minimalno odstranijo material, zaradi česar so idealni za poliranje in mehansko čiščenje kovinskih, srebrnih ali aluminijastih delov, da zagotovijo gladko površino brez prask.
△Abrazivi iz keramike lahko prenesejo visok pritisk. (Vir: Vibrafinish)
Poleg abrazivov so za proces vibracijskega finega poliranja potrebne tudi mazalne tekočine, to je spojine. Zmesi se uporabljajo za absorpcijo in odstranjevanje obrabe delov ter za čiščenje in razmaščevanje delov. Kisle spojine se lahko izberejo za obdelavo kovinskih delov za luženje. Po obdelavi je potrebno sušenje. Te dele lahko sušite v vibracijskem sušilniku, kjer jih položite z ogrevanim sušilnim medijem, kot je moka iz koruznih storžev, orehov zdrob ali lesene bloke, in jih vibrirate. Alternativno so tračni sušilniki še posebej primerni za občutljive in obsežne dele z notranjimi kanali in luknjami. V sušilnem traku gredo 3D-natisnjeni deli skozi sistem vročega zraka na traku in se na ta način posušijo.
Glajenje s paro in vibracijsko končno poliranje sta časovno različna, od deset minut do nekaj ur, odvisno od števila in zahtevnosti delov, ki se obdelujejo.
združljiv material
Vapor Smooth je združljiv z večino polimerov in elastomerov za 3D tiskanje. Običajni materiali za glajenje pare vključujejo akrilonitril stiren akrilat (ASA), akrilonitril butadien stiren (ABS), udarni polistiren (odvisno od stroja), najlon 11 (PA 11), najlon 12 (PA 12), polipropilen (PP) in polikarbonat /akrilonitril butadien stiren (PC-ABS). Vendar je vredno omeniti, da glajenje s paro s TPU in nekaterimi posebnimi filamenti ni priporočljivo. Vsako topilo, kot so aceton, metil etil keton (MEK), tetrahidrofuran (THF), diklorometan (DCM) in etil acetat, ima svojo učinkovitost in vidike uporabe.
Vendar pa je fino poliranje z vibracijami združljivo z mnogimi drugimi različnimi materiali. Na primer, fino vibracijsko poliranje ni na voljo le za 3D-natisnjene dele iz duroplastov, termoplastov in elastomerov, kot so polietilen (PE), polipropilen (PP) ali polietilen tereftalat (PET), lahko se uporablja tudi za kovine, kot so aluminij, nerjavno jeklo jeklo, medenina ali baker. Zaradi tega je bolj vsestranska metoda, ki se lahko uporablja kot metoda naknadne obdelave za različne tehnike 3D-tiskanja, kot sta FDM/FFF in fuzija s prašno posteljo.
△Pred in po primerjavi kovinskih delov, poliranih z vibracijami (Vir: Acton Finishing)
Omejitve in prednosti tehnik naknadne obdelave
Oba postopka ponujata številne prednosti v smislu površinskega videza in učinkovitosti. Glajenje s paro lahko pridobi gladke in vodoodporne površinske dele, primerljive z brizganjem, in izboljša raztezek, natezne lastnosti, upogibne lastnosti delov, ohrani značilnosti, trdnost in natančnost. Po drugi strani pa vibracijska končna obdelava ne zagotavlja vodoodpornega zaključka, ampak zagotavlja tudi izjemno gladko površino, odstranjuje madeže premaza in ustvarja površino, odporno na praske in madeže. Komponente, obdelane z metodami vibriranja in parnega glajenja, dajejo gladke površine s sijajnim videzom. Vendar glajenje s paro zagotavlja bolj sijoč zaključek kot fino poliranje z vibracijami. Poleg tega so deli, obdelani z vibracijskim finim poliranjem, pokazali bistveno mehkejšo in prijetnejšo otipljivo izkušnjo.
Vendar je vredno omeniti, da glajenje s paro ni najboljša rešitev za vsak tisk. Modeli, ki so preveč zapleteni, premajhni, preveliki ali preveč ploski, lahko popačijo ali izgubijo podrobnosti, kasneje pa so lahko vidni artefakti. Po glajenju s paro se lahko na delih pojavijo napake, kot so premostitve, mehurji, sledi ugrizov, robovi, lise, luknje ali nepopolne funkcije. Poleg tega je treba omeniti, da so fleksibilni materiali bolj nagnjeni k površinskim napakam kot togi materiali. Zato je treba pri parnem glajenju gibljivih delov ali komponent s spoji paziti na čas, da preprečite ogrožanje celovitosti spoja ali povzročitev lepljenja zaradi prekomerne izpostavljenosti pari.
Po drugi strani pa je vibracijsko fino poliranje primerno za širši nabor 3D natisnjenih delov kot parno glajenje, saj ga lahko z izbiro različnih abrazivov in metod prilagodimo poljubnim individualnim zahtevam, lastnostim materiala in strukturi dela. Končna obdelava z vibracijami je primerna za skoraj vse 3D natisnjene dele, če postopek vedno izvajajo strokovnjaki strokovno. Vendar pa lahko končno poliranje z vibracijami povzroči izgubo geometrije dela. Na primer, vogali in konice komponent so lahko preveč zaobljene in izgubijo svojo obliko, kar se ne zgodi pri glajenju s paro. Poleg tega obdelava z vibriranjem včasih zahteva naknadno nadaljnje sušenje, kar podaljša postopek.
Polje uporabe
Parno glajenje je tehnologija, ki je priljubljena v panogah, kot so medicina, avtomobilska in vesoljska industrija, za obdelavo vodoodpornih, protimikrobnih komponent in komponent brez kemikalij. Kar zadeva vibracijsko fino poliranje, ima ta tehnologija še posebej koristi v medicinski, avtomobilski in športni industriji. Na vsakem področju so gladke površine, zlasti kovinski deli, pomembne za zagotavljanje pravilnega delovanja in varnih pogojev komponent. Vendar pa je parno glajenje in vibracijsko fino poliranje mogoče izvajati v celotnem razvojnem ciklu izdelka, od konceptnih modelov do prototipov do končnih izdelkov, in se uporabljata v najrazličnejših panogah, vključno z medicinsko, avtomobilsko in široko potrošnjo. Primeri delov, obdelanih z vibracijskim finim poliranjem, so avtomobilski deli za avtomobilsko industrijo ali rolerji in fitnes oprema za športno industrijo. Poleg tega sta nakit in namizna posoda fino brušena za potrošniško uporabo. Primer zglajenega dela, ki se pogosto uporablja v avtomobilski industriji, so notranji sestavni deli vozil, kot so armaturne plošče, ročaji vrat in elementi sredinske konzole. Parno glajenje se med drugim uporablja tudi v vesoljski industriji za dele letal, kot so krila, zračni kanali in deli motorjev.
slika
△Hlapno glajenje se pogosto uporablja za dele letal v vesoljski industriji (Vir slike: Fast Radius)
dobavitelji in cene
Različni ponudniki storitev, kot so SPALECK GmbH, VibraFinish ali Rohde AG, ponujajo vibracijsko fino poliranje za zasebne stranke in podjetja. Za glajenje pare so Xometry, AMT, DyeMansion, Protolabs in Hubs ugledni ponudniki storitev, ki ponujajo storitve glajenja pare bodisi z določenim strojem za naknadno obdelavo raztopin bodisi na osnovi materiala. 3Faktur je nemško podjetje, ki ponuja storitve parnega glajenja in vibracijskega finega poliranja. Dobro znani stroji VaporSmoothing, kot sta serija AMT PostPro3D in serija Powerfuse S, so rešitve, ki jih nudita Xometry in DyeMansion, medtem ko Protolabs in Hubs uporabljajo materiale SLS in MJFHPA 12, PA 12 oziroma MJF Ultrasint™ TPU-01.
Za fino poliranje z vibracijami stanejo veliki industrijski stroji proizvajalcev, kot so Walther Trowal, AVAtec ali Garant, približno 18,{1}} do 21 $000 (17,000 do 20 €,{{ 7}}). 2 kg abraziva stane med 21 – 44 USD (20 – 40 €) in 5 litrov zmesi okoli 21 – 44 USD (20 – 40 €). Cene se zelo razlikujejo glede na količino in velikost delov, ki jih je treba obdelati. Za glajenje s paro je lahko cena storitve za glajenje posameznih delov $5-$15 (€4-€14), odvisno od kompleksnosti dela, čeprav mnogi proizvajalci običajno ponujajo storitev samo v paketu po 10 kosov. ali več delov. Nakup samega parnega gladilnika lahko stane približno 10,{24}} do 30 $000 (11,000–33,000), odvisno od regije, proizvajalca in kakovosti .
