Kako bi ispolirali 3D ispisane dijelove kako bi postigli profinjenu završnu obradu, inženjeri koriste različite industrijske tehnike završne obrade, uključujući metode premazivanja, pjeskarenje i ručne završne obrade. Iako se 3D ispisom mogu proizvesti složeni dijelovi, početni ispisi često pokazuju hrapave površine i izražene linije slojeva, posebno u dijelovima proizvedenim pomoću modeliranja taloženja (FDM). Iz tog razloga, naknadna obrada je izuzetno važan dio proizvodnje dijelova, izravnavanje grube površine nedovršenog dijela dodavanjem ili uklanjanjem slojeva dijela. U ovom će članku Antarctic Bear sustavno predstaviti i usporediti dva glavna procesa završne obrade površina koji su trenutačno na tržištu—zaglađivanje parom i fino poliranje vibracijama, kako bi se olakšalo razumijevanje odgovarajućih procesa, prednosti i nedostataka svake metode.
parno glatko
Parno zaglađivanje, također poznato kao kemijsko parno zaglađivanje, tehnika je površinske obrade koja izlaže tiskane dijelove okruženju isparljivog otapala. Industrijski postupak izravnavanja pare zahtijeva pažljivo suspenziju jedne ili više komponenti u hermetički zatvorenoj komori za maksimalnu izloženost. Mješavina kemijskih otapala, kao što je FA 326, ubrizgava se i raspršuje u komoru gdje se kondenzira i stvrdnjava na dijelu, eliminirajući površinske nepravilnosti kroz kontrolirano taljenje. Kako se temperatura komore povećava, zaostalo otapalo isparava i obnavlja se. Završni dio postaje vodootporan i zadržava svoju glatku unutarnju šupljinu, precizne dimenzije i izvorni volumen materijala. Za najbolje rezultate zaglađivanja parom, preporučuje se da se postupak izvodi u kontroliranom okruženju korištenjem industrijske opreme dizajnirane za 3D ispis zaglađivanja parom. Za one koji su zainteresirani za DIY metodu, izglađivanje pare može se postići korištenjem acetona ili etanola kao kemijskog otapala, ili u ovom slučaju poznato kao impregnacija otapalom. Međutim, treba biti oprezan i moraju se primijeniti odgovarajuće sigurnosne mjere i oprema.
△Glatki dio na pari je lijevo, a standardna površinska obrada je desno (izvor fotografije: ProtoLabs)
Vibracijsko fino poliranje
Vibraciona završna obrada, s druge strane, ne koristi kemikalije za pripremu površine. Umjesto toga, oslanja se na abrazivne medije za poboljšanje površine 3D tiskanog dijela. Tijekom procesa višestruki 3D ispisani dijelovi stavljaju se u vibrirajuću kantu napunjenu odabranim abrazivnim medijem i složenom tekućinom za podmazivanje. Kada se stroj uključi, cijev se počinje pomicati, stvarajući mehaničko trenje između dijela i medija za mljevenje. Ovaj subtraktivni proces poboljšava kvalitetu površine dijela smanjivanjem i nježnim uklanjanjem najudaljenijeg sloja materijala. Vibracijsko fino poliranje zahtijeva posebne mjere i opremu, a nudi dvije metode: metodu vibracija i metodu tublinga. Metoda vibriranja posebno je prikladna za veće objekte s manje detalja i može brže postići željeni rezultat.
Odabir abraziva ili strugotina kritičan je kod finog poliranja vibracijama. Abrazivni čipovi mogu biti izrađeni od keramike, plastike ili čelika, a svaki daje različite rezultate. Keramički abrazivi posebno su prikladni za skidanje ivica i postizanje sjajne površine. Zbog svoje velike gustoće mogu izdržati visoke pritiske i prikladni su za obradu dijelova od nehrđajućeg čelika, metala i plastike. Plastični abrazivi idealni su za meke, osjetljive površine koje zahtijevaju nježnu završnu obradu. Dolaze u piramidalnom i stožastom obliku. Osim toga, Walther Trowl je razvio abrazive u obliku bradavica za vrlo male, osjetljive dijelove na teško dostupnim mjestima. Čelični abrazivi su uglavnom sferični i imaju minimalno uklanjanje materijala, što ih čini idealnim za poliranje i mehaničko čišćenje metalnih, srebrnih ili aluminijskih dijelova kako bi se osigurala glatka površina bez ogrebotina.
△Abrazivi izrađeni od keramike mogu izdržati visoki pritisak. (Izvor: Vibrafinish)
Za postupak vibracijskog finog poliranja osim abraziva potrebna su i sredstva za podmazivanje, odnosno smjese. Smjese se koriste za upijanje i uklanjanje istrošenosti dijelova te za čišćenje i odmašćivanje dijelova. Kiseli spojevi mogu se odabrati za obradu metalnih dijelova za luženje. Nakon obrade potrebno je sušenje. Ovi se dijelovi mogu sušiti u vibracijskoj sušilici gdje se stavljaju uz zagrijani medij za sušenje kao što je brašno od klipa kukuruza, brašno od oraha ili drveni blokovi i vibriraju. Alternativno, trakasti sušači posebno su prikladni za osjetljive i glomazne dijelove s unutarnjim kanalima i rupama. U tračnoj sušilici 3D printani dijelovi prolaze kroz sustav vrućeg zraka na traci i na taj se način suše.
Tretmani zaglađivanja parom i vibracijskog završnog poliranja variraju u vremenu, od deset minuta do nekoliko sati, ovisno o broju i složenosti dijelova koji se obrađuju.
kompatibilan materijal
Vapor Smooth je kompatibilan s većinom polimera i elastomera za 3D ispis. Uobičajeni materijali za zaglađivanje pare uključuju akrilonitril stiren akrilat (ASA), akrilonitril butadien stiren (ABS), udarni polistiren (ovisno o stroju), najlon 11 (PA 11), najlon 12 (PA 12), polipropilen (PP) i polikarbonat /akrilonitril butadien stiren (PC-ABS). Međutim, vrijedi napomenuti da se ne preporučuje zaglađivanje parom s TPU-om i određenim posebnim filamentima. Svako otapalo, kao što je aceton, metil etil keton (MEK), tetrahidrofuran (THF), diklorometan (DCM) i etil acetat, ima vlastitu učinkovitost i razmatranja primjene.
Međutim, fino vibracijsko poliranje kompatibilno je s mnogim drugim materijalima. Na primjer, vibracijsko fino poliranje nije dostupno samo za 3D tiskane dijelove izrađene od duroplasta, termoplasta i elastomera kao što su polietilen (PE), polipropilen (PP) ili polietilen tereftalat (PET), može se koristiti i za metale kao što su aluminij, nehrđajući čelik, mesing ili bakar. To ga čini svestranijom metodom koja se može koristiti kao metoda naknadne obrade za razne tehnike 3D ispisa kao što su FDM/FFF i fuzija s slojem praha.
△Prije i poslije usporedbe vibracijski poliranih metalnih dijelova (Izvor: Acton Finishing)
Ograničenja i prednosti tehnika naknadne obrade
Oba procesa nude mnoge prednosti u pogledu izgleda površine i učinka. Zaglađivanjem parom mogu se dobiti glatki i vodootporni površinski dijelovi koji se mogu usporediti s injekcijskim prešanjem, te poboljšati istezanje, vlačna svojstva, svojstva savijanja dijelova, održati karakteristike, čvrstoća i preciznost. Vibraciona završna obrada, s druge strane, ne postiže završni sloj otporan na vodu, ali također pruža iznimno glatku površinu, uklanja tragove premaza i proizvodi površinu otpornu na ogrebotine i mrlje. Komponente obrađene metodama vibrofiniširanja i parnog zaglađivanja daju glatke površine sjajnog izgleda. Međutim, glačanje parom daje sjajniji završetak od finog poliranja vibracijama. Osim toga, dijelovi tretirani finim vibracijskim poliranjem pokazali su znatno mekši, ugodniji taktilni doživljaj.
Međutim, vrijedi napomenuti da zaglađivanje parom nije najbolje rješenje za svaki otisak. Modeli koji su presloženi, premali, preveliki ili preravni mogu iskriviti ili izgubiti detalje, a artefakti mogu biti vidljivi naknadno. Nakon zaglađivanja parom, dijelovi mogu pokazivati nedostatke poput premošćavanja, mjehurića, tragova ugriza, rubnih jamica, mrlja, rupa ili nepotpunih karakteristika. Osim toga, vrijedi napomenuti da su fleksibilni materijali skloniji površinskim defektima od krutih materijala. Stoga se mora pažljivo odrediti vrijeme kada se parom glačaju pokretni dijelovi ili komponente sa spojevima kako bi se izbjeglo ugrožavanje cjelovitosti spojeva ili uzrokovanje lijepljenja zbog pretjeranog izlaganja pari.
S druge strane, vibracijsko fino poliranje prikladno je za širi raspon 3D printanih dijelova nego parno glačanje, budući da se odabirom različitih abraziva i metoda može prilagoditi svim individualnim zahtjevima, svojstvima materijala i strukturi dijela. Vibracijska završna obrada prikladna je za gotovo sve 3D tiskane dijelove, pod uvjetom da postupak uvijek obavljaju stručnjaci profesionalno. Međutim, završno poliranje vibracijama može dovesti do gubitka geometrije dijela. Na primjer, kutovi i vrhovi komponenti mogu biti pretjerano zaobljeni i izgubiti oblik, što se ne događa kod glačanja parom. Osim toga, završna obrada vibracijom ponekad zahtijeva naknadne daljnje postupke sušenja, što produljuje proces.
Polje primjene
Izglađivanje pare je tehnologija koju preferiraju industrije kao što su medicina, automobilska i zrakoplovna industrija za obradu vodootpornih, antimikrobnih komponenti i komponenti bez kemikalija. Kada je riječ o vibracijskom finom poliranju, medicinska, automobilska i sportska industrija posebno imaju koristi od ove tehnologije. U svakom području, glatke površine, posebice metalni dijelovi, važne su za osiguranje pravilnog funkcioniranja i sigurnih uvjeta komponenti. Međutim, parno glačanje i vibracijsko fino poliranje mogu se implementirati kroz cijeli razvojni ciklus proizvoda, od konceptnih modela do prototipova do finalnih proizvoda, i koriste se u širokom spektru industrija uključujući medicinsku, automobilsku i široku potrošnju. Primjeri dijelova obrađenih finim vibracijskim poliranjem su dijelovi automobila za automobilsku industriju ili koturaljke i oprema za fitness za sportsku industriju. Osim toga, nakit i posuđe su vibracijski fino polirani za potrošačku upotrebu. Primjer parno zaglađenog dijela koji se često koristi u automobilskoj industriji su unutarnje komponente vozila, kao što su ploče s instrumentima, ručke na vratima i elementi središnje konzole. Izglađivanje parom također se koristi u zrakoplovnoj industriji za dijelove zrakoplova kao što su krila, zračni kanali i dijelovi motora, između ostalog.
slika
△Planjenje se često primjenjuje na dijelove zrakoplova u zrakoplovnoj industriji (Izvor slike: Fast Radius)
dobavljači i cijene
Razni pružatelji usluga, kao što su SPALECK GmbH, VibraFinish ili Rohde AG, nude fino poliranje vibracijama za privatne korisnike i tvrtke. Za izravnavanje pare, Xometry, AMT, DyeMansion, Protolabs i Hubs istaknuti su pružatelji usluga koji nude usluge izravnavanja pare bilo putem određenog stroja za naknadnu obradu rješenja ili na temelju materijala. 3Faktur je njemačka tvrtka koja nudi usluge glačanja parom i vibracijskog finog poliranja. Dobro poznati VaporSmoothing strojevi kao što su AMT PostPro3D serija i Powerfuse S serija su rješenja koja pružaju Xometry i DyeMansion, dok Protolabs i Hubs koriste materijale SLS i MJFHPA 12, PA 12 i MJF Ultrasint™ TPU-01.
Za fino vibracijsko poliranje, veliki industrijski strojevi proizvođača kao što su Walther Trowal, AVAtec ili Garant koštaju oko 18,{1}} do 21,000 (17,{5}} do 20,{{ 7}}). 2 kg abraziva košta između 21 – 44 USD (20 – 40 €), a 5 litara smjese oko 21 – 44 USD (20 – 40 €). Cijene uvelike variraju ovisno o količini i veličini dijelova koji se strojno obrađuju. Za zaglađivanje parom, naknada za uslugu za zaglađivanje pojedinačnih dijelova može biti $5-$15 (€4-€14) ovisno o složenosti dijela, iako mnogi proizvođači obično nude samo uslugu u paketu od 10 ili više dijelova. Kupnja samog parnog glačala može stajati oko 10,000 do 30 USD,000 (11 €,000–33,000), ovisno o regiji, proizvođaču i kvaliteti .
