For å polere 3D-printede deler for å oppnå en raffinert finish, bruker ingeniører en rekke industrielle etterbehandlingsteknikker, inkludert belegg, sandblåsing og håndbehandlingsmetoder. Selv om 3D-utskrift kan produsere komplekse deler, viser innledende utskrifter ofte ru overflater og tydelige laglinjer, spesielt i deler produsert ved bruk av fused deposition modeling (FDM). Av denne grunn er etterbehandling en ekstremt viktig del av delproduksjonen, og jevner ut den ru overflaten til den uferdige delen ved å legge til eller fjerne lag av delen. I denne artikkelen vil Antarctic Bear systematisk introdusere og sammenligne to vanlige overflatebehandlingsprosesser som for tiden er på markedet – damputjevning og finpolering av vibrasjoner, for å lette forståelsen av de respektive prosessene, fordelene og ulempene ved hver metode.
damp glatt
Vapor Smoothing, også kjent som kjemisk dampglatting, er en overflatebehandlingsteknikk som utsetter trykte deler for et fordampende løsemiddelmiljø. Den industrielle damputjevningsprosessen krever forsiktig suspensjon av enkelt- eller flere komponenter i et lufttett kammer for maksimal eksponering. En kjemisk løsningsmiddelblanding, slik som FA 326, injiseres og sprayes inn i et kammer hvor den kondenserer og stivner på delen, og eliminerer overflateuregelmessigheter gjennom en kontrollert smelte. Når kammertemperaturen øker, fordamper gjenværende løsningsmiddel og gjenvinnes. Den siste delen blir vanntett og beholder sitt glatte indre hulrom, presise dimensjoner og originale materialvolum. For best mulig damputjevningsresultat anbefales det at prosessen utføres i et kontrollert miljø ved bruk av industrielt utstyr designet for 3D-utskrift damputjevning. For de som er interessert i en DIY-metode, kan damputjevning oppnås ved å bruke aceton eller etanol som et kjemisk løsningsmiddel, eller i dette tilfellet kjent som løsningsmiddelimpregnering. Imidlertid må det utvises forsiktighet og riktige sikkerhetstiltak og utstyr må være på plass.
△Dampglatte delen er til venstre, og standard overflatebehandling er til høyre (fotokilde: ProtoLabs)
Vibrasjons finpolering
Vibrerende etterbehandling, derimot, bruker ikke kjemikalier for overflatebehandling. I stedet er den avhengig av slipende medier for å forbedre overflaten til den 3D-trykte delen. Under prosessen plasseres flere 3D-printede deler i en vibrerende bøtte fylt med utvalgte slipemidler og sammensatt smørevæske. Når maskinen slås på, begynner tønnen å bevege seg, noe som skaper mekanisk friksjon mellom delen og slipemediet. Denne subtraktive prosessen forbedrer overflatekvaliteten til delen ved å minimere og forsiktig fjerne det ytterste laget av materiale. Vibrerende finpolering krever spesielle tiltak og utstyr, og tilbyr to metoder: vibrasjonsmetode og tumlemetode. Vibrasjonsmetoden er spesielt egnet for større objekter med mindre detaljer og kan oppnå ønsket resultat raskere.
Valget av slipemiddel eller spon er avgjørende ved vibrerende finpolering. Slipende spon kan være laget av keramikk, plast eller stål, som hver gir forskjellige resultater. Keramiske slipemidler er spesielt egnet for å avgrade og oppnå en blank overflate. På grunn av sin høye tetthet tåler de høye trykk og egner seg for maskinering av rustfritt stål, metall og plastdeler. Plastslipemidler er ideelle for myke, delikate overflater som krever skånsom etterbehandling. De kommer i både pyramideformede og koniske former. I tillegg har Walther Trowl utviklet nippelformede slipemidler for svært små, ømfintlige deler på vanskelig tilgjengelige områder. Stålslipemidler er for det meste sfæriske og har minimal materialfjerning, noe som gjør dem ideelle for polering og mekanisk rengjøring av metall-, sølv- eller aluminiumsdeler for å sikre en jevn og ripefri overflate.
△Slipemidler laget av keramikk tåler høyt trykk. (Kilde: Vibrafinish)
I tillegg til slipemidler krever den vibrerende finpoleringsprosessen også smørevæsker, dvs. forbindelser. Forbindelser brukes til å absorbere og fjerne slitasje fra deler, og til å rense og avfette deler. Sure forbindelser kan velges for maskinering av metalldeler for beising. Etter bearbeiding er tørking nødvendig. Disse delene kan tørkes i en vibrasjonstørker hvor de plasseres med et oppvarmet tørkemedium som maiskolbemel, nøttemel eller treklosser og vibreres. Alternativt er beltetørkere spesielt egnet for sensitive og klumpete deler med innvendige kanaler og hull. I en beltetørker føres de 3D-printede delene gjennom et varmluftsystem på beltet og tørkes på denne måten.
Damputjevnende og vibrerende finishpoleringsbehandlinger varierer i tid, fra ti minutter til flere timer, avhengig av antallet og kompleksiteten til delene som behandles.
kompatibelt materiale
Vapor Smooth er kompatibel med de fleste 3D-utskriftspolymerer og elastomerer. Vanlige materialer for damputjevning inkluderer akrylonitrilstyrenakrylat (ASA), akrylonitrilbutadienstyren (ABS), polystyren med høy slagkraft (avhengig av maskin), nylon 11 (PA 11), nylon 12 (PA 12), polypropylen (PP) og polykarbonat /akrylnitrilbutadienstyren (PC-ABS). Det er imidlertid verdt å merke seg at damputjevning med TPU og visse spesialfilamenter ikke anbefales. Hvert løsemiddel, slik som aceton, metyletylketon (MEK), tetrahydrofuran (THF), diklormetan (DCM) og etylacetat, har sine egne effektivitets- og brukshensyn.
Vibrerende finpolering er imidlertid kompatibel med mange andre forskjellige materialer. For eksempel er vibrerende finpolering ikke bare tilgjengelig for 3D-printede deler laget av herdeplast, termoplast og elastomerer som polyetylen (PE), polypropylen (PP) eller polyetylentereftalat (PET), kan også brukes til metaller som aluminium, rustfritt stål. stål, messing eller kobber. Dette gjør det til en mer allsidig metode som kan brukes som en etterbehandlingsmetode for ulike 3D-utskriftsteknikker som FDM/FFF og pulverbedfusjon.
△Før og etter sammenligning av vibrasjonspolerte metalldeler (Kilde: Acton Finishing)
Begrensninger og fordeler ved etterbehandlingsteknikker
Begge prosessene gir mange fordeler når det gjelder overflateutseende og ytelse. Damputjevning kan oppnå jevne og vannbestandige overflatefinishdeler som kan sammenlignes med sprøytestøping, og forbedre forlengelsen, strekkegenskapene, bøyeegenskapene til delene, opprettholde egenskaper, styrke og presisjon. Vibrerende etterbehandling oppnår derimot ikke en vannbestandig finish, men gir også en usedvanlig glatt overflate, fjerner beleggsmerker og gir en ripe- og flekkbestandig overflate. Komponenter behandlet med vibrofinishing og damputjevningsmetoder gir glatte overflater med et blankt utseende. Imidlertid gir damputjevning en blankere finish enn vibrerende finpolering. I tillegg viste deler behandlet med vibrerende finpolering en betydelig mykere, mer behagelig taktil opplevelse.
Det er imidlertid verdt å merke seg at damputjevning ikke er den beste løsningen for alle utskrifter. Modeller som er for komplekse, for små, for store eller for flate kan forvrenge eller miste detaljer, og artefakter kan være synlige etterpå. Etter damputjevning kan deler ha defekter som brodannelse, blemmer, bitemerker, kantbassenger, flekker, hull eller ufullstendige funksjoner. I tillegg er det verdt å merke seg at fleksible materialer er mer utsatt for overflatedefekter enn stive materialer. Derfor må det tas nøye timing når damputjevning av bevegelige deler eller komponenter med skjøter unngås for å unngå å kompromittere leddintegriteten eller forårsake at de fester seg på grunn av overeksponering for damp.
På den annen side er vibrerende finpolering egnet for et bredere spekter av 3D-printede deler enn damputjevning, siden den kan tilpasses individuelle krav, materialegenskaper og struktur til delen ved å velge forskjellige slipemidler og metoder. Vibrerende etterbehandling er egnet for nesten alle 3D-printede deler, så lenge prosessen alltid utføres profesjonelt av spesialister. Imidlertid kan vibrerende finishpolering føre til tap av delens geometri. For eksempel kan hjørnene og tuppene til komponenter være for avrundede og miste formen, noe som ikke skjer med damputjevning. I tillegg krever vibrasjonsbehandling noen ganger påfølgende ytterligere tørkeprosedyrer, noe som forlenger prosessen.
Søknadsfelt
Damputjevning er en teknologi foretrukket av industrier som medisinsk, bilindustri og romfart for behandling av vannbestandige, antimikrobielle og kjemikaliefrie komponenter. Når det gjelder vibrerende finpolering, drar spesielt den medisinske, bil- og sportsindustrien nytte av denne teknologien. På alle felt er glatte overflater, spesielt metalldeler, viktige for å sikre riktig funksjon og sikre forhold til komponentene. Imidlertid kan damputjevning og vibrerende finpolering implementeres gjennom hele produktutviklingssyklusen, fra konseptmodeller til prototyper til sluttprodukter, og brukes i en rekke bransjer, inkludert medisinsk, bilindustri og forbruksvarer. Eksempler på deler behandlet med vibrerende finpolering er bildeler til bilindustrien eller rulleskøyter og treningsutstyr til sportsindustrien. I tillegg er smykker og servise vibrasjonsfinpolert for forbrukerbruk. Et eksempel på en dampglattet del som ofte brukes i bilindustrien er interiørkomponentene i kjøretøy, som dashbord, dørhåndtak og midtkonsollelementer. Damputjevning brukes også i romfartsindustrien til blant annet flydeler som vinger, luftkanaler og motordeler.
bilde
△Damputjevning brukes ofte på flydeler i romfartsindustrien (Bildekilde: Fast Radius)
leverandører og priser
Ulike tjenesteleverandører, som SPALECK GmbH, VibraFinish eller Rohde AG, tilbyr vibrerende finpolering for privatkunder og bedrifter. For damputjevning er Xometry, AMT, DyeMansion, Protolabs og Hubs fremtredende tjenesteleverandører som tilbyr damputjevningstjenester enten ved spesifisert etterbehandlingsløsningsmaskin eller materialbasert. 3Faktur er et tysk selskap som tilbyr tjenester for damputjevning og finpolering. Velkjente VaporSmoothing-maskiner som AMT PostPro3D-serien og Powerfuse S-serien er løsninger levert av Xometry og DyeMansion, mens Protolabs og Hubs bruker henholdsvis SLS og MJFHPA 12, PA 12 og MJF Ultrasint™ TPU-01 materialer.
For vibrerende finpolering koster store industrimaskiner fra produsenter som Walther Trowal, AVAtec eller Garant rundt $18,000 til $21,000 (€17,000 til €20,{{ 7}}). 2 kg slipemidler koster mellom $21 – 44 (€20 – 40) og 5 liter sammensatt rundt $21 – 44 (€20 – 40). Prisene varierer mye avhengig av mengden og størrelsen på delene som skal bearbeides. For damputjevning kan servicegebyret for utjevning av enkeltdeler være $5-$15 (€4-€14) avhengig av delens kompleksitet, selv om mange produsenter vanligvis bare tilbyr tjenesten i pakker på 10 eller flere deler. Å kjøpe selve steam smootheren kan koste rundt $10,000 til $30,000 (€11,000–33,000), avhengig av region, produsent og kvalitet .
