Na leštenie 3D tlačených dielov s cieľom dosiahnuť ušľachtilú povrchovú úpravu používajú inžinieri rôzne priemyselné dokončovacie techniky vrátane metód povrchovej úpravy, pieskovania a ručnej povrchovej úpravy. Hoci 3D tlač môže produkovať zložité diely, počiatočné výtlačky často vykazujú drsné povrchy a výrazné čiary vrstiev, najmä v častiach vyrobených pomocou modelovania tavenej depozície (FDM). Z tohto dôvodu je mimoriadne dôležitou súčasťou výroby dielu dodatočné spracovanie, ktoré vyhladzuje drsný povrch nedokončeného dielu pridávaním alebo odoberaním vrstiev dielu. V tomto článku Antarctic Bear systematicky predstaví a porovná dva hlavné procesy povrchovej úpravy, ktoré sú v súčasnosti na trhu – vyhladzovanie parou a jemné leštenie vibráciami, aby sa uľahčilo pochopenie príslušných procesov, výhod a nevýhod každej metódy.
parná hladká
Vapor Smoothing, tiež známy ako chemické vyhladzovanie pár, je technika povrchovej úpravy, ktorá vystavuje vytlačené diely prostrediu s odparujúcim sa rozpúšťadlom. Priemyselný proces vyhladzovania pár vyžaduje starostlivé zavesenie jednotlivých alebo viacerých komponentov vo vzduchotesnej komore pre maximálnu expozíciu. Zmes chemických rozpúšťadiel, ako je FA 326, sa vstrekuje a rozprašuje do komory, kde kondenzuje a vytvrdzuje na diele, čím sa eliminujú nepravidelnosti povrchu kontrolovaným tavením. Keď sa teplota v komore zvýši, zvyškové rozpúšťadlo sa odparí a získa sa späť. Finálna časť sa stáva vodeodolnou a zachováva si hladkú vnútornú dutinu, presné rozmery a pôvodný objem materiálu. Pre čo najlepšie výsledky vyhladzovania pár sa odporúča, aby sa proces vykonával v kontrolovanom prostredí s použitím priemyselného zariadenia určeného na vyhladzovanie pár 3D tlačou. Pre tých, ktorí sa zaujímajú o DIY metódu, môže byť vyhladenie pary dosiahnuté použitím acetónu alebo etanolu ako chemického rozpúšťadla, alebo v tomto prípade známeho ako impregnácia rozpúšťadlom. Je však potrebné postupovať opatrne a musia byť zavedené správne bezpečnostné opatrenia a vybavenie.
△Para hladká časť je vľavo a štandardná povrchová úprava je vpravo (zdroj fotografie: ProtoLabs)
Vibračné jemné leštenie
Na druhej strane vibračná úprava nepoužíva chemikálie na prípravu povrchu. Namiesto toho sa spolieha na abrazívne médiá na zlepšenie povrchu 3D tlačenej časti. Počas procesu sa viaceré 3D vytlačené diely umiestnia do vibračného vedra naplneného vybraným abrazívnym médiom a zloženou mazacou kvapalinou. Keď je stroj zapnutý, valec sa začne pohybovať a vytvára mechanické trenie medzi dielom a brúsnym médiom. Tento subtraktívny proces zlepšuje kvalitu povrchu dielu minimalizáciou a jemným odstránením vonkajšej vrstvy materiálu. Vibračné jemné leštenie si vyžaduje špeciálne opatrenia a vybavenie a ponúka dve metódy: vibračnú metódu a metódu omieľania. Vibračná metóda je vhodná najmä pre väčšie objekty s menším množstvom detailov a dokáže rýchlejšie dosiahnuť požadovaný výsledok.
Pri vibračnom jemnom leštení je rozhodujúci výber brusiva alebo triesok. Brúsne triesky môžu byť vyrobené z keramiky, plastu alebo ocele, pričom každá poskytuje iné výsledky. Keramické brúsivá sú vhodné najmä na odhrotovanie a dosiahnutie lesklého povrchu. Vďaka svojej vysokej hustote znesú vysoké tlaky a sú vhodné na obrábanie nerezových, kovových a plastových dielov. Plastové brúsivá sú ideálne pre mäkké, jemné povrchy, ktoré vyžadujú jemnú konečnú úpravu. Prichádzajú v pyramídových aj kužeľových tvaroch. Okrem toho spoločnosť Walther Trowl vyvinula brúsivá v tvare bradaviek pre veľmi malé, jemné časti na ťažko dostupných miestach. Oceľové brusivá sú väčšinou guľovité a majú minimálny úber materiálu, vďaka čomu sú ideálne na leštenie a mechanické čistenie kovových, strieborných alebo hliníkových dielov, aby sa zabezpečil hladký povrch bez škrabancov.
△Brúsivá vyrobené z keramiky odolajú vysokému tlaku. (Zdroj: Vibrafinish)
Proces vibračného jemného leštenia vyžaduje okrem abrazív aj mazacie kvapaliny, teda zlúčeniny. Zmesi sa používajú na absorbovanie a odstraňovanie opotrebovania dielov a na čistenie a odmasťovanie dielov. Na obrábanie kovových častí na morenie je možné zvoliť kyslé zlúčeniny. Po spracovaní je potrebné sušenie. Tieto diely je možné sušiť vo vibračnej sušičke, kde sú umiestnené s vyhrievaným sušiacim médiom, ako je kukuričná múčka, muškátová múčka alebo drevené bloky, a vibrované. Alternatívne sú pásové sušičky vhodné najmä pre citlivé a objemné diely s vnútornými kanálmi a otvormi. V pásovej sušičke prechádzajú 3D tlačené diely cez teplovzdušný systém na páse a takto sa sušia.
Úpravy parného vyhladzovania a vibračného leštenia sa líšia v čase, od desiatich minút po niekoľko hodín, v závislosti od počtu a zložitosti spracovávaných dielov.
kompatibilný materiál
Vapor Smooth je kompatibilný s väčšinou 3D tlačových polymérov a elastomérov. Bežné materiály na vyhladzovanie pary zahŕňajú akrylonitrilstyrénakrylát (ASA), akrylonitrilbutadiénstyrén (ABS), vysoko rázový polystyrén (v závislosti od stroja), nylon 11 (PA 11), nylon 12 (PA 12), polypropylén (PP) a polykarbonát /akrylonitrilbutadiénstyrén (PC-ABS). Je však potrebné poznamenať, že vyhladzovanie parou pomocou TPU a určitých špeciálnych vlákien sa neodporúča. Každé rozpúšťadlo, ako je acetón, metyletylketón (MEK), tetrahydrofurán (THF), dichlórmetán (DCM) a etylacetát, má svoju vlastnú účinnosť a aplikačné úvahy.
Jemné vibračné leštenie je však kompatibilné s mnohými ďalšími rôznymi materiálmi. Napríklad vibračné jemné leštenie nie je dostupné len pre 3D tlačené diely vyrobené z termosetov, termoplastov a elastomérov, ako je polyetylén (PE), polypropylén (PP) alebo polyetyléntereftalát (PET), možno ho použiť aj na kovy, ako je hliník, nerez oceľ, mosadz alebo meď. Vďaka tomu je všestrannejšia metóda, ktorú možno použiť ako metódu následného spracovania pre rôzne techniky 3D tlače, ako je FDM/FFF a fúzia práškového lôžka.
△Pred a po porovnaní kovových častí leštených vibráciami (Zdroj: Acton Finishing)
Obmedzenia a výhody techník následného spracovania
Oba procesy ponúkajú mnoho výhod z hľadiska vzhľadu povrchu a výkonu. Parné vyhladzovanie môže získať hladké a vodeodolné povrchové diely porovnateľné so vstrekovaním a zlepšiť predĺženie, ťahové vlastnosti, ohybové vlastnosti dielov, zachovať vlastnosti, pevnosť a presnosť. Vibračná úprava na druhej strane nedosahuje vodeodolnú úpravu, ale poskytuje aj výnimočne hladký povrch, odstraňuje stopy po nátere a vytvára povrch odolný voči poškriabaniu a škvrnám. Komponenty spracované metódou vibrofinishingu a parného vyhladzovania vytvárajú hladké povrchy s lesklým vzhľadom. Parné vyhladzovanie však poskytuje lesklejší povrch ako jemné vibračné leštenie. Navyše diely ošetrené vibračným jemným leštením vykazovali výrazne mäkší a príjemnejší dotykový zážitok.
Je však potrebné poznamenať, že vyhladzovanie parou nie je najlepším riešením pre každú tlač. Modely, ktoré sú príliš zložité, príliš malé, príliš veľké alebo príliš ploché, môžu skresliť alebo stratiť detaily a potom môžu byť viditeľné artefakty. Po vyhladení parou môžu diely vykazovať chyby, ako sú premostenia, pľuzgiere, stopy po zhryznutí, žmolky na okrajoch, škvrny, diery alebo neúplné prvky. Okrem toho stojí za zmienku, že flexibilné materiály sú náchylnejšie na povrchové chyby ako tuhé materiály. Preto pri vyhladzovaní pohyblivých častí alebo komponentov so spojmi parou treba postupovať opatrne, aby sa nenarušila integrita spoja alebo nespôsobilo lepenie v dôsledku nadmerného vystavenia pare.
Na druhej strane je vibračné jemné leštenie vhodné pre širšiu škálu 3D tlačených dielov ako parné vyhladzovanie, pretože ho možno prispôsobiť individuálnym požiadavkám, materiálovým vlastnostiam a štruktúre dielu výberom rôznych brusív a metód. Vibračné dokončovanie je vhodné pre takmer všetky 3D tlačené diely, pokiaľ je proces vždy vykonávaný profesionálne odborníkmi. Avšak vibračné leštenie môže viesť k strate geometrie dielu. Napríklad rohy a hroty komponentov môžu byť príliš zaoblené a stratiť svoj tvar, čo sa pri vyhladzovaní parou nestane. Okrem toho si vibračná úprava niekedy vyžaduje následné ďalšie sušenie, čo predlžuje proces.
Oblasť aplikácie
Vyhladzovanie pár je technológia, ktorú uprednostňujú priemyselné odvetvia, ako je zdravotníctvo, automobilový priemysel a letectvo, na úpravu vodoodolných, antimikrobiálnych a chemických komponentov. Pokiaľ ide o vibračné jemné leštenie, z tejto technológie ťaží najmä medicínsky, automobilový a športový priemysel. V každej oblasti sú hladké povrchy, najmä kovové časti, dôležité na zabezpečenie správneho fungovania a bezpečného stavu komponentov. Vyhladzovanie parou a vibračné jemné leštenie však možno implementovať počas celého cyklu vývoja produktu, od koncepčných modelov cez prototypy až po finálne produkty, a používajú sa v širokej škále priemyselných odvetví vrátane medicíny, automobilového priemyslu a spotrebného tovaru. Príkladmi dielov spracovaných vibračným jemným leštením sú autodiely pre automobilový priemysel alebo kolieskové korčule a fitness zariadenia pre športový priemysel. Šperky a riad sú navyše vibračne jemne leštené pre spotrebiteľské použitie. Príkladom parou vyhladzovanej časti, ktorá sa často používa v automobilovom priemysle, sú vnútorné komponenty vozidiel, ako sú palubné dosky, kľučky dverí a prvky stredovej konzoly. Vyhladzovanie pár sa používa aj v leteckom priemysle pre časti lietadiel, ako sú okrem iného krídla, vzduchové kanály a časti motora.
obrázok
△Vyhladzovanie pár sa často používa na časti lietadiel v leteckom priemysle (zdroj obrázka: Fast Radius)
dodávateľov a ceny
Rôzni poskytovatelia služieb, ako SPALECK GmbH, VibraFinish alebo Rohde AG, ponúkajú jemné vibračné leštenie pre súkromných zákazníkov a firmy. Pre vyhladzovanie pár sú Xometry, AMT, DyeMansion, Protolabs a Hubs poprednými poskytovateľmi služieb, ktorí ponúkajú služby vyhladzovania pár buď pomocou špecifikovaného stroja na následné spracovanie alebo na základe materiálu. 3Faktur je nemecká spoločnosť ponúkajúca služby parného hladenia a vibračného jemného leštenia. Známe stroje VaporSmoothing, ako napríklad séria AMT PostPro3D a séria Powerfuse S, sú riešenia poskytované spoločnosťami Xometry a DyeMansion, zatiaľ čo Protolaby a Huby používajú materiály SLS a MJFHPA 12, PA 12 a MJF Ultrasint™ TPU-01.
Na jemné vibračné leštenie stoja veľké priemyselné stroje od výrobcov ako Walther Trowal, AVAtec alebo Garant približne 18 USD,000 až 21 USD,000 (17 EUR,000 až 20 EUR,{{ 7}}). 2 kg brusiva stojí 21 – 44 USD (20 – 40 EUR) a 5 litrov zmesi okolo 21 – 44 USD (20 – 40 EUR). Ceny sa značne líšia v závislosti od množstva a veľkosti dielov, ktoré sa majú opracovať. V prípade vyhladzovania parou môže byť servisný poplatok za vyhladenie jednotlivých dielov $5-15 $ (4-14 EUR) v závislosti od zložitosti dielu, hoci mnohí výrobcovia zvyčajne ponúkajú službu len v balíkoch po 10 kusoch. alebo viac častí. Nákup samotného parného čističa môže stáť približne 10 USD,000 až 30 USD,000 (11 EUR,000–33,000), v závislosti od regiónu, výrobcu a kvality .
