Чтобы отполировать детали, напечатанные на 3D-принтере, инженеры используют различные методы промышленной отделки, включая нанесение покрытий, пескоструйную обработку и ручную отделку. Хотя с помощью 3D-печати можно изготавливать сложные детали, первоначальные отпечатки часто имеют шероховатую поверхность и четко выраженные линии слоев, особенно в деталях, изготовленных с использованием моделирования методом наплавления (FDM). По этой причине постобработка является чрезвычайно важной частью производства детали, сглаживая шероховатую поверхность необработанной детали путем добавления или удаления слоев детали. В этой статье Antarctic Bear систематически представит и сравнит два основных процесса отделки поверхности, присутствующих в настоящее время на рынке, — сглаживание паром и тонкую вибрационную полировку, чтобы облегчить понимание соответствующих процессов, преимуществ и недостатков каждого метода.
паровой гладкий
Сглаживание парами, также известное как сглаживание химическими парами, представляет собой метод обработки поверхности, при котором печатные детали подвергаются воздействию испаряющейся среды растворителя. Процесс сглаживания промышленных паров требует осторожного подвешивания одного или нескольких компонентов в герметичной камере для максимального воздействия. Смесь химических растворителей, например FA 326, впрыскивается и распыляется в камеру, где она конденсируется и затвердевает на детали, устраняя неровности поверхности за счет контролируемого плавления. По мере повышения температуры в камере остаточный растворитель испаряется и извлекается. Готовая деталь становится водонепроницаемой и сохраняет гладкую внутреннюю полость, точные размеры и исходный объем материала. Для достижения наилучших результатов сглаживания паров рекомендуется выполнять процесс в контролируемой среде с использованием промышленного оборудования, предназначенного для сглаживания паров при 3D-печати. Для тех, кто заинтересован в методе «сделай сам», сглаживание паров может быть достигнуто с использованием ацетона или этанола в качестве химического растворителя или, в этом случае, известного как пропитка растворителем. Тем не менее, необходимо соблюдать осторожность и соблюдать надлежащие меры безопасности и оборудование.
△Гладкая паровая часть слева, а стандартная обработка поверхности справа (источник фото: ProtoLabs)
Вибрационная тонкая полировка
С другой стороны, вибрационная отделка не использует химические вещества для подготовки поверхности. Вместо этого он использует абразивные материалы для улучшения поверхности напечатанной на 3D-принтере детали. Во время процесса несколько напечатанных на 3D-принтере деталей помещаются в вибрирующее ведро, наполненное выбранной абразивной средой и составной смазочной жидкостью. При включении станка ствол начинает двигаться, создавая механическое трение между деталью и мелющими телами. Этот субтрактивный процесс улучшает качество поверхности детали за счет минимизации и аккуратного удаления внешнего слоя материала. Вибрационное тонкое полирование требует специальных мер и оборудования и предлагает два метода: метод вибрации и метод галтовки. Метод вибрации особенно подходит для более крупных объектов с меньшим количеством деталей и позволяет быстрее достичь желаемого результата.
Выбор абразива или стружки имеет решающее значение при тонкой вибрационной полировке. Абразивная стружка может быть изготовлена из керамики, пластика или стали, каждый из которых дает разные результаты. Керамические абразивы особенно подходят для удаления заусенцев и придания поверхности блеска. Благодаря своей высокой плотности они могут выдерживать высокое давление и подходят для обработки деталей из нержавеющей стали, металла и пластика. Пластиковые абразивы идеально подходят для мягких, деликатных поверхностей, требующих бережной обработки. Они бывают как пирамидальной, так и конической формы. Кроме того, компания Walther Trowl разработала абразивы в форме ниппелей для очень мелких и деликатных деталей в труднодоступных местах. Стальные абразивы в основном имеют сферическую форму и снимают минимальное количество материала, что делает их идеальными для полировки и механической очистки металлических, серебряных или алюминиевых деталей, чтобы обеспечить гладкую поверхность без царапин.
△Абразивные материалы из керамики выдерживают высокое давление. (Источник: Вибрафиниш)
В дополнение к абразивам, процесс тонкой вибрационной полировки также требует смазочных жидкостей, т.е. компаундов. Компаунды используются для поглощения и удаления износа деталей, а также для очистки и обезжиривания деталей. Кислотные составы могут быть выбраны для обработки металлических деталей под травление. После обработки требуется сушка. Эти детали можно высушить в вибрационной сушилке, где они помещаются в нагретую сушильную среду, такую как кукурузная мука, ореховая мука или деревянные блоки, и подвергаются вибрации. В качестве альтернативы ленточные сушилки особенно подходят для чувствительных и объемных деталей с внутренними каналами и отверстиями. В ленточной сушилке напечатанные на 3D-принтере детали пропускаются через систему горячего воздуха на ленте и таким образом сушатся.
Паровая шлифовка и финишная виброполировка варьируются по времени, от десяти минут до нескольких часов, в зависимости от количества и сложности обрабатываемых деталей.
совместимый материал
Vapor Smooth совместим с большинством полимеров и эластомеров для 3D-печати. Обычные материалы для сглаживания паров включают акрилонитрил-стирол-акрилат (ASA), акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS), ударопрочный полистирол (в зависимости от машины), нейлон 11 (PA 11), нейлон 12 (PA 12), полипропилен (PP) и поликарбонат. /акрилонитрилбутадиенстирол (PC-ABS). Однако стоит отметить, что разглаживание паром с ТПУ и некоторыми специальными нитями не рекомендуется. Каждый растворитель, такой как ацетон, метилэтилкетон (МЭК), тетрагидрофуран (ТГФ), дихлорметан (ДХМ) и этилацетат, имеет свою эффективность и особенности применения.
Однако тонкая вибрационная полировка совместима со многими другими материалами. Например, тонкая вибрационная полировка доступна не только для 3D-печатных деталей, изготовленных из реактопластов, термопластов и эластомеров, таких как полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП) или полиэтилентерефталат (ПЭТ), но также может использоваться для металлов, таких как алюминий, нержавеющая сталь. стали, латуни или меди. Это делает его более универсальным методом, который можно использовать в качестве метода постобработки для различных методов 3D-печати, таких как FDM/FFF и сплавление в порошковом слое.
△Сравнение металлических деталей, подвергнутых вибрационной полировке, до и после (Источник: Acton Finishing)
Ограничения и преимущества методов постобработки
Оба процесса предлагают много преимуществ с точки зрения внешнего вида поверхности и производительности. Сглаживание паром позволяет получить гладкую и водостойкую поверхность деталей, сравнимую с литьем под давлением, а также улучшить удлинение, свойства на растяжение, свойства на изгиб деталей, сохранить характеристики, прочность и точность. Вибрационная отделка, с другой стороны, не обеспечивает водостойкости, но также обеспечивает исключительно гладкую поверхность, удаляет следы покрытия и создает поверхность, устойчивую к царапинам и пятнам. Детали, обработанные методами виброобработки и выравнивания паром, дают гладкие поверхности с глянцевым внешним видом. Однако шлифовка паром обеспечивает более блестящую поверхность, чем тонкая вибрационная полировка. Кроме того, детали, обработанные вибрационной тонкой полировкой, продемонстрировали значительно более мягкое и приятное тактильное ощущение.
Однако стоит отметить, что сглаживание паров не является лучшим решением для каждого отпечатка. Слишком сложные, слишком маленькие, слишком большие или слишком плоские модели могут искажать или терять детали, а впоследствии могут быть видны артефакты. После сглаживания паром на деталях могут появиться такие дефекты, как перемычки, вздутия, следы от укусов, краевые лужицы, пятна, отверстия или неполные элементы. Кроме того, стоит отметить, что гибкие материалы более подвержены поверхностным дефектам, чем жесткие материалы. Таким образом, при сглаживании паром движущихся частей или компонентов с соединениями необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать нарушения целостности соединения или прилипания из-за чрезмерного воздействия пара.
С другой стороны, вибрационная тонкая полировка подходит для более широкого спектра 3D-печатных деталей, чем паровая шлифовка, поскольку ее можно адаптировать к любым индивидуальным требованиям, свойствам материала и структуре детали путем выбора различных абразивов и методов. Вибрационная отделка подходит практически для всех деталей, напечатанных на 3D-принтере, при условии, что этот процесс всегда выполняется специалистами профессионально. Однако финишная виброполировка может привести к потере геометрии детали. Например, углы и кончики деталей могут быть чрезмерно закруглены и потерять форму, чего не происходит при сглаживании паром. Кроме того, вибрационная отделка иногда требует последующих дополнительных процедур сушки, что удлиняет процесс.
Область применения
Сглаживание паром — это технология, которая используется в таких отраслях, как медицина, автомобилестроение и аэрокосмическая промышленность, для обработки водостойких, противомикробных и не содержащих химикатов компонентов. Когда дело доходит до тонкой вибрационной полировки, эта технология особенно полезна для медицинской, автомобильной и спортивной промышленности. В любой области гладкие поверхности, особенно металлические детали, важны для обеспечения надлежащего функционирования и безопасного состояния компонентов. Однако сглаживание паром и тонкая вибрационная полировка могут применяться на протяжении всего цикла разработки продукта, от концептуальных моделей до прототипов и конечных продуктов, и используются в самых разных отраслях, включая медицину, автомобилестроение и товары народного потребления. Примерами деталей, обработанных вибрационной тонкой полировкой, являются автомобильные детали для автомобильной промышленности или роликовые коньки и фитнес-оборудование для спортивной индустрии. Кроме того, ювелирные изделия и посуда проходят тонкую вибрационную полировку для потребительского использования. Примером сглаженной паром детали, которая часто используется в автомобильной промышленности, являются внутренние компоненты автомобилей, такие как приборные панели, дверные ручки и элементы центральной консоли. Сглаживание паров также используется в аэрокосмической промышленности для деталей самолетов, таких как крылья, воздуховоды и детали двигателей.
картина
△Сглаживание паров часто применяется к деталям самолетов в аэрокосмической промышленности (Источник изображения: Fast Radius)
поставщики и цены
Различные поставщики услуг, такие как SPALECK GmbH, VibraFinish или Rohde AG, предлагают вибрационное тонкое полирование для частных клиентов и компаний. Для сглаживания паров Xometry, AMT, DyeMansion, Protolabs и Hubs являются известными поставщиками услуг, предлагающими услуги сглаживания паров либо с помощью специального решения для постобработки, либо на основе материалов. 3Faktur — немецкая компания, предлагающая услуги по шлифовке паром и вибрационной полировке. Известные машины VaporSmoothing, такие как серия AMT PostPro3D и серия Powerfuse S, являются решениями, предоставленными Xometry и DyeMansion, в то время как Protolabs и Hubs используют материалы SLS и MJFHPA 12, PA 12 и MJF Ultrasint™ TPU-01 соответственно.
Для тонкой вибрационной полировки большие промышленные машины таких производителей, как Walther Trowal, AVAtec или Garant, стоят от 18 до 21 долл. США000 (от 17 000 до 20 евро{{). 7}}). 2 кг абразивов стоят от 21 до 44 долларов (20–40 евро), а 5 литров пасты — около 21–44 долларов (20–40 евро). Цены варьируются в широких пределах в зависимости от количества и размеров обрабатываемых деталей. При выравнивании паром плата за выравнивание отдельных деталей может составлять 5-$15 (€4-€14) в зависимости от сложности детали, хотя многие производители обычно предлагают услуги только пакетами по 10 штук. или более частей. Покупка самого парового сглаживателя может стоить от 10 000 до 30 долларов США000 (11 000–33 000) в зависимости от региона, производителя и качества. .
