A 3D nyomtatott alkatrészek csiszolásához a kifinomult felület elérése érdekében a mérnökök különféle ipari befejező technikákat alkalmaznak, beleértve a bevonatolást, a homokfúvást és a kézi megmunkálási módszereket. Bár a 3D nyomtatás bonyolult alkatrészeket tud készíteni, a kezdeti nyomatok gyakran érdes felületeket és markáns rétegvonalakat mutatnak, különösen az olvasztott lerakódási modellezéssel (FDM) előállított részeken. Emiatt az alkatrészgyártás rendkívül fontos részét képezi az utófeldolgozás, amely a befejezetlen alkatrész érdes felületét az alkatrész rétegeinek hozzáadásával vagy eltávolításával simítja. Ebben a cikkben az Antarktisz Medve szisztematikusan bemutatja és összehasonlítja a jelenleg piacon lévő két főbb felületkezelési eljárást – a gőzsimítást és a vibrációs finompolírozást, hogy megkönnyítse a megfelelő folyamatok, az egyes módszerek előnyeinek és hátrányainak megértését.
kép
gőz sima
A gőzsimítás, más néven kémiai gőzsimítás egy olyan felületkezelési technika, amely a nyomtatott alkatrészeket elpárolgó oldószeres környezetnek teszi ki. Az ipari gőzsimítási eljárás megköveteli egyetlen vagy több komponens gondos felfüggesztését egy légmentes kamrában a maximális expozíció érdekében. Egy kémiai oldószerkeveréket, például FA 326-ot fecskendeznek be és permeteznek be egy kamrába, ahol lecsapódik és megkeményedik az alkatrészen, így szabályozott olvadék segítségével kiküszöböli a felületi egyenetlenségeket. A kamra hőmérsékletének növekedésével a maradék oldószer elpárolog és visszanyerődik. Az utolsó rész vízállóvá válik és megőrzi sima belső üregét, pontos méreteit és eredeti anyagmennyiségét. A legjobb gőzsimítási eredmény érdekében javasolt a folyamatot ellenőrzött környezetben, ipari minőségű, 3D nyomtatási gőzsimításra tervezett berendezéssel végezni. A barkácsolási módszer iránt érdeklődők számára a gőzsimítást aceton vagy etanol kémiai oldószerrel, vagy jelen esetben oldószeres impregnálásnak nevezzük. Mindazonáltal körültekintően kell eljárni, és megfelelő biztonsági intézkedéseket és felszereléseket kell alkalmazni.
kép
△ Bal oldalon a gőzsimító rész, jobb oldalon a normál felületkezelés található (fotó forrása: ProtoLabs)
Vibrációs finom polírozás
A vibrációs kikészítés viszont nem használ vegyszereket a felület előkészítéséhez. Ehelyett csiszolóanyagra támaszkodik, hogy javítsa a 3D nyomtatott rész felületét. A folyamat során több 3D nyomtatott alkatrészt helyeznek egy rezgő vödörbe, amely tele van kiválasztott koptatóanyaggal és összetett kenőfolyadékkal. A gép bekapcsolásakor a henger mozogni kezd, ami mechanikai súrlódást hoz létre az alkatrész és a csiszolóközeg között. Ez a kivonó eljárás javítja az alkatrész felületi minőségét azáltal, hogy minimalizálja és finoman eltávolítja az anyag legkülső rétegét. A vibrációs finompolírozás speciális intézkedéseket és felszerelést igényel, és két módszert kínál: vibrációs módszert és buktatós módszert. A vibrációs módszer különösen alkalmas nagyobb, kevésbé részletezett tárgyakhoz, és gyorsabban érheti el a kívánt eredményt.
A csiszolóanyag vagy a forgács kiválasztása kritikus a vibrációs finompolírozásnál. A csiszolóforgács készülhet kerámiából, műanyagból vagy acélból, és mindegyik más-más eredményt produkál. A kerámia csiszolóanyagok különösen alkalmasak sorjázásra és fényes felület elérésére. Nagy sűrűségüknek köszönhetően ellenállnak a nagy nyomásnak, alkalmasak rozsdamentes acél, fém és műanyag alkatrészek megmunkálására. A műanyag csiszolóanyagok ideálisak a puha, finom felületekhez, amelyek gyengéd felületkezelést igényelnek. Piramis és kúp alakúak is vannak. Ezenkívül a Walther Trowl mellbimbó alakú csiszolóanyagokat fejlesztett ki a nagyon kicsi, érzékeny alkatrészekhez a nehezen elérhető helyeken. Az acél csiszolóanyagok többnyire gömb alakúak, és minimális az anyagleválasztásuk, így ideálisak fém-, ezüst- vagy alumínium alkatrészek polírozására és mechanikai tisztítására a sima és karcmentes felület biztosítása érdekében.
kép
△ A kerámiából készült csiszolóanyagok ellenállnak a nagy nyomásnak. (Forrás: Vibrafinish)
A vibrációs finompolírozási eljáráshoz a csiszolóanyagokon kívül kenőfolyadékokra, azaz vegyületekre is szükség van. A vegyületeket a kopás felszívására és eltávolítására, valamint az alkatrészek tisztítására és zsírtalanítására használják. A fémalkatrészek pácoláshoz történő megmunkálásához savas vegyületek választhatók. A feldolgozás után szárítás szükséges. Ezeket az alkatrészeket vibrációs szárítóban lehet szárítani, ahol fűtött szárítóközeggel, például kukoricacsutkeliszttel, dióliszttel vagy fahasábokkal együtt vibrálják. Alternatív megoldásként a szalagos szárítók különösen alkalmasak belső csatornákkal és lyukakkal rendelkező, érzékeny és terjedelmes alkatrészekhez. Szalagszárítóban a 3D nyomtatott részeket a szalagon lévő forró levegő rendszeren vezetik át, és így szárítják.
A gőzsimítási és vibrációs fényezési kezelések időben eltérőek, tíz perctől több óráig terjednek, a megmunkálandó alkatrészek számától és összetettségétől függően.
kompatibilis anyag
A Vapor Smooth a legtöbb 3D nyomtatási polimerrel és elasztomerrel kompatibilis. A gőzsimításhoz használt általános anyagok közé tartozik az akrilnitril-sztirol-akrilát (ASA), az akrilnitril-butadién-sztirol (ABS), a nagy ütésű polisztirol (géptől függően), a nylon 11 (PA 11), a nylon 12 (PA 12), a polipropilén (PP) és a polikarbonát. /akrilnitril-butadién-sztirol (PC-ABS). Érdemes azonban megjegyezni, hogy a gőzsimítás TPU-val és bizonyos speciális szálakkal nem javasolt. Mindegyik oldószernek, például az acetonnak, a metil-etil-ketonnak (MEK), a tetrahidrofuránnak (THF), a diklór-metánnak (DCM) és az etil-acetátnak megvannak a saját hatékonysági és alkalmazási szempontjai.
A vibrációs finompolírozás azonban sok más anyaggal is kompatibilis. Például a vibrációs finompolírozás nem csak a hőre keményedő anyagokból, hőre lágyuló műanyagokból és elasztomerekből, például polietilénből (PE), polipropilénből (PP) vagy polietilén-tereftalátból (PET) készült 3D nyomtatott alkatrészekhez érhető el, hanem olyan fémekhez is használható, mint az alumínium, rozsdamentes acél. acél, sárgaréz vagy réz. Ez egy sokoldalúbb módszerré teszi, amely utófeldolgozási módszerként használható különféle 3D nyomtatási technikákhoz, mint például az FDM/FFF és a porágyas fúzió.
kép
△ A vibrációval polírozott fém alkatrészek összehasonlítása előtt és után (Forrás: Acton Finishing)
Az utófeldolgozási technikák korlátai és előnyei
Mindkét eljárás számos előnnyel jár a felület megjelenése és teljesítménye szempontjából. A gőzsimítással a fröccsöntéshez hasonló sima és vízálló felületkezelési alkatrészeket kaphatunk, és javíthatjuk az alkatrészek nyúlását, szakító tulajdonságait, hajlítási tulajdonságait, megőrizhetjük a jellemzőket, szilárdságot és pontosságot. A vibrációs felületkezelés viszont nem ér el vízálló felületet, hanem kivételesen sima felületet biztosít, eltávolítja a bevonatnyomokat, valamint karc- és foltálló felületet eredményez. A vibrofinising és gőzsimítási eljárásokkal megmunkált alkatrészek fényes megjelenésű sima felületeket eredményeznek. A gőzsimítás azonban fényesebb felületet biztosít, mint a vibrációs finompolírozás. Emellett a vibrációs finompolírozással kezelt alkatrészek lényegesen lágyabb, kellemesebb tapintási élményt mutattak.
Azonban érdemes megjegyezni, hogy a gőzsimítás nem a legjobb megoldás minden nyomathoz. A túl bonyolult, túl kicsi, túl nagy vagy túl lapos modellek torzíthatják vagy elveszíthetik a részleteket, és utána műtermékek is láthatók lehetnek. Gőzsimítás után az alkatrészeken hibák lehetnek, például áthidalás, hólyagok, harapásnyomok, széli tócsák, foltok, lyukak vagy hiányos jellemzők. Emellett érdemes megjegyezni, hogy a rugalmas anyagok hajlamosabbak a felületi hibákra, mint a merev anyagok. Ezért gondos időzítést kell alkalmazni a mozgó alkatrészek vagy kötésekkel rendelkező alkatrészek gőzsimításakor, hogy elkerülje a csatlakozások integritásának veszélyeztetését vagy a túlzott gőzhatás miatti ragadást.
Másrészt a vibrációs finompolírozás a 3D nyomtatott alkatrészek szélesebb körére alkalmas, mint a gőzsimítás, hiszen különböző csiszolóanyagok és módszerek megválasztásával bármilyen egyedi igényhez, anyagtulajdonsághoz és az alkatrész szerkezetéhez illeszthető. A vibrációs kikészítés szinte minden 3D nyomtatott alkatrészre alkalmas, amennyiben a folyamatot mindig szakszerűen végzik el a szakemberek. A vibrációs felületi polírozás azonban az alkatrész geometriájának elvesztéséhez vezethet. Például az alkatrészek sarkai és hegyei túlságosan lekerekedhetnek és elveszíthetik formájukat, ami gőzsimításnál nem történik meg. Ezenkívül a vibrációs kikészítés néha további szárítási eljárásokat igényel, ami meghosszabbítja a folyamatot.
Alkalmazási mező
A gőzsimítás az olyan iparágak által kedvelt technológia, mint az orvostudomány, az autóipar és a repülőgépipar vízálló, antimikrobiális és vegyszermentes komponensek kezelésére. Ami a vibrációs finompolírozást illeti, az orvosi, autó- és sportipar számára ez a technológia különösen előnyös. A sima felületek, különösen a fém alkatrészek minden területen fontosak az alkatrészek megfelelő működésének és biztonságos körülményeinek biztosításához. A gőzsimítás és a vibrációs finompolírozás azonban a teljes termékfejlesztési ciklusban megvalósítható, a koncepciómodellektől a prototípusokon át a végtermékekig, és számos iparágban használják, beleértve az orvosi, autóipari és fogyasztási cikkeket. A vibrációs finompolírozással megmunkált alkatrészek például az autóiparban használt autóalkatrészek vagy a sportiparban használt görkorcsolyák és fitneszeszközök. Ezenkívül az ékszereket és az étkészleteket vibrációsan finomra polírozzák a fogyasztói használatra. Az autóiparban gyakran használt gőzsimított alkatrész például a járművek belső alkatrészei, például a műszerfalak, az ajtókilincsek és a középkonzolelemek. A gőzsimítást a repülőgépiparban is alkalmazzák többek között repülőgép-alkatrészek, például szárnyak, légcsatornák és motoralkatrészek esetében.
kép
△ A gőzsimítást gyakran alkalmazzák a repülőgép-alkatrészeken a repülőgépiparban (Kép forrása: Fast Radius)
szállítók és árak
Különféle szolgáltatók, mint például a SPALECK GmbH, a VibraFinish vagy a Rohde AG kínálnak vibrációs finompolírozást magánügyfelek és cégek számára. A gőzsimításhoz a Xometry, az AMT, a DyeMansion, a Protolabs és a Hubs kiemelkedő szolgáltatók, amelyek gőzsimítási szolgáltatásokat kínálnak akár meghatározott utófeldolgozó megoldású géppel, akár anyagalapúak. A 3Faktur egy német cég, amely gőzsimítási és vibrációs finompolírozási szolgáltatásokat kínál. A jól ismert VaporSmoothing gépek, például az AMT PostPro3D sorozat és a Powerfuse S sorozat a Xometry és a DyeMansion által biztosított megoldások, míg a Protolabs and Hubs SLS és MJFHPA 12, PA 12 és MJF Ultrasint™ TPU-01 anyagokat használ.
A vibrációs finompolírozáshoz az olyan gyártók nagy ipari gépei, mint a Walther Trowal, az AVAtec vagy a Garant, körülbelül 18,000–21,000 dollárba (17,000–20 €,{{) 7}}). 2 kg csiszolóanyag 21–44 dollárba (20–40 euró), 5 liter keverék 21–44 dollárba (20–40 euróba) kerül. Az árak a megmunkálandó alkatrészek mennyiségétől és méretétől függően nagyon eltérőek. Gőzsimítás esetén az egyes alkatrészek simításának szervizdíja az alkatrész összetettségétől függően $5-$15 (€4-€14) is lehet, bár sok gyártó általában csak 10 darabos csomagokban kínálja a szolgáltatást. vagy több alkatrészt. A gőzsimító vásárlása régiótól, gyártótól és minőségtől függően körülbelül 10,000–30,000 USD (11,000–33,000) dollárba kerülhet .
