3D-prinditud osade poleerimiseks, et saavutada rafineeritud viimistlus, kasutavad insenerid mitmesuguseid tööstuslikke viimistlusmeetodeid, sealhulgas katmist, liivapritsi ja käsitsi viimistlemise meetodeid. Kuigi 3D-printimine võib toota keerulisi osi, on esialgsetel väljatrükkidel sageli karedad pinnad ja selgelt väljendunud kihijooned, eriti osades, mis on toodetud sulatatud sadestamise modelleerimise (FDM) abil. Sel põhjusel on detailide valmistamisel äärmiselt oluline osa järeltöötlusest, mis silub poolelioleva detaili krobelist pinda detaili kihtide lisamise või eemaldamise teel. Antarktika karu tutvustab ja võrdleb süstemaatiliselt kahte praegu turul olevat pinnaviimistlusprotsessi – auruga silumist ja vibratsiooniga peenpoleerimist, et hõlbustada iga meetodi vastavate protsesside, eeliste ja puuduste mõistmist.
aur sile
Auruga silumine, tuntud ka kui keemiline aurutasumine, on pinnatöötlustehnika, mis puutub prinditud osad kokku aurustuva lahusti keskkonnaga. Tööstuslik aurude silumisprotsess nõuab maksimaalse kokkupuute tagamiseks ühe või mitme komponendi hoolikat riputamist õhukindlas kambris. Keemiline lahustisegu, näiteks FA 326, süstitakse ja pihustatakse kambrisse, kus see kondenseerub ja kõvastub detailil, kõrvaldades pinna ebatasasused kontrollitud sulandi abil. Kui kambri temperatuur tõuseb, aurustub lahusti jääk ja see võetakse tagasi. Viimane osa muutub veekindlaks ja säilitab sileda sisemise õõnsuse, täpsed mõõtmed ja originaalse materjali mahu. Parimate aurude silumise tulemuste saavutamiseks on soovitatav protsess läbi viia kontrollitud keskkonnas, kasutades tööstusliku kvaliteediga seadmeid, mis on mõeldud 3D-printimise aurude silumiseks. Kes on huvitatud isetegemise meetodist, võib auruga silumiseks kasutada keemilise lahustina atsetooni või etanooli või antud juhul seda nimetatakse lahustiga immutamiseks. Siiski tuleb olla ettevaatlik ning paigas peavad olema nõuetekohased ohutusmeetmed ja -varustus.
△ Auruga sileda osa on vasakul ja standardne pinnatöötlus paremal (foto allikas: ProtoLabs)
Vibratsiooniga peenpoleerimine
Vibratsiooniviimistluses seevastu pinna ettevalmistamisel kemikaale ei kasutata. Selle asemel kasutab see 3D-prinditava osa pinna täiustamiseks abrasiivset kandjat. Protsessi käigus asetatakse mitu 3D-prinditud osa vibreerivasse ämbrisse, mis on täidetud valitud abrasiivse kandja ja kombineeritud määrdevedelikuga. Kui masin sisse lülitatakse, hakkab tünn liikuma, tekitades detaili ja lihvimisaine vahel mehaanilist hõõrdumist. See lahutav protsess parandab detaili pinna kvaliteeti, minimeerides ja eemaldades õrnalt materjali välimise kihi. Vibratsiooniline peenpoleerimine nõuab erimeetmeid ja varustust ning pakub kahte meetodit: vibratsioonimeetodit ja trummeldamise meetodit. Vibratsioonimeetod sobib eriti suuremate ja väiksema detailiga objektide jaoks ning saavutab soovitud tulemuse kiiremini.
Vibratsioonipeenpoleerimisel on kriitiline abrasiivi või laastude valik. Abrasiivsed laastud võivad olla valmistatud keraamikast, plastist või terasest, millest igaüks annab erinevaid tulemusi. Keraamilised abrasiivid sobivad eriti hästi jäse eemaldamiseks ja läikiva pinna saavutamiseks. Tänu suurele tihedusele taluvad nad kõrget survet ning sobivad roostevabast terasest, metallist ja plastikust detailide töötlemiseks. Plastikust abrasiivid sobivad ideaalselt pehmetele, õrnadele pindadele, mis vajavad õrna viimistlemist. Neid on nii püramiidi kui ka koonilise kujuga. Lisaks on Walther Trowl välja töötanud nibukujulised abrasiivid väga väikeste, õrnade osade jaoks raskesti ligipääsetavates kohtades. Terasest abrasiivid on enamasti sfäärilised ja nende materjali eemaldamine on minimaalne, mistõttu need sobivad ideaalselt metallist, hõbedast või alumiiniumist osade poleerimiseks ja mehaaniliseks puhastamiseks, et tagada sile ja kriimustusteta pind.
△Keraamikast valmistatud abrasiivid taluvad kõrget survet. (Allikas: Vibrafinish)
Vibratsioonilise peenpoleerimise protsessis on lisaks abrasiividele vaja ka määrdevedelikke ehk ühendeid. Ühendeid kasutatakse osade kulumise absorbeerimiseks ja eemaldamiseks ning osade puhastamiseks ja rasvatustamiseks. Metalldetailide töötlemiseks peitsimiseks saab valida happelisi ühendeid. Pärast töötlemist on vajalik kuivatamine. Neid osi saab kuivatada vibrokuivatis, kus need asetatakse kuumutatud kuivatusainega (nt maisitõlvikujahu, pähklijahu või puitklotsid) ja vibreeritakse. Alternatiivina sobivad lintkuivatid eriti hästi tundlikele ja suuremahulistele sisekanalite ja aukudega osadele. Lintkuivatis lastakse 3D-prinditud osad läbi lindil oleva kuumaõhusüsteemi ja kuivatatakse sel viisil.
Auruga silumine ja vibroviimistluse poleerimine on ajaliselt erinev, kümnest minutist mitme tunnini, olenevalt töödeldavate detailide arvust ja keerukusest.
ühilduv materjal
Vapor Smooth ühildub enamiku 3D-printimise polümeeride ja elastomeeridega. Levinud auruga silumiseks kasutatavad materjalid on akrüülnitriilstüreen akrülaat (ASA), akrüülnitriilbutadieenstüreen (ABS), suure löögiga polüstüreen (olenevalt masinast), nailon 11 (PA 11), nailon 12 (PA 12), polüpropüleen (PP) ja polükarbonaat. /akrüülnitriilbutadieenstüreen (PC-ABS). Väärib märkimist, et auruga silumine TPU ja teatud spetsiaalsete filamentidega ei ole soovitatav. Igal lahustil, nagu atsetoon, metüületüülketoon (MEK), tetrahüdrofuraan (THF), diklorometaan (DCM) ja etüülatsetaat, on oma tõhusus ja kasutuskaalutlused.
Vibratsioonipeenpoleerimine sobib aga kokku paljude teiste erinevate materjalidega. Näiteks vibreeriv peenpoleerimine pole saadaval ainult termoreaktiivsetest materjalidest, termoplastidest ja elastomeeridest, näiteks polüetüleenist (PE), polüpropüleenist (PP) või polüetüleentereftalaadist (PET) valmistatud 3D-prinditud osade jaoks, seda saab kasutada ka metallide jaoks, nagu alumiinium, roostevaba teras. teras, messing või vask. See muudab selle mitmekülgsemaks meetodiks, mida saab kasutada järeltöötlusmeetodina erinevate 3D-printimise tehnikate jaoks, nagu FDM/FFF ja pulberkihti liitmine.
△ Vibratsiooniga poleeritud metallosade võrdlus enne ja pärast (Allikas: Acton Finishing)
Järeltöötluse tehnikate piirangud ja eelised
Mõlemad protsessid pakuvad pinna välimuse ja jõudluse osas palju eeliseid. Auruga silumine võib saada siledad ja veekindlad pinnaviimistlusdetailid, mis on võrreldavad survevaluga, ning parandada osade pikenemist, tõmbeomadusi, paindeomadusi, säilitada omadusi, tugevust ja täpsust. Vibroviimistlusega seevastu ei saavutata veekindlat viimistlust, vaid saadakse ka erakordselt sile pind, eemaldatakse kattejäljed ning saadakse kriimustus- ja plekikindel pind. Vibroviimistluse ja auruga silumismeetoditega töödeldud komponendid annavad läikiva välimusega siledad pinnad. Auruga silumine annab aga läikivama viimistluse kui vibreeriv peenpoleerimine. Lisaks näitasid vibreeriva peenpoleerimisega töödeldud osad oluliselt pehmemat ja meeldivamat puutetundlikkust.
Siiski väärib märkimist, et auruga silumine ei ole parim lahendus iga prindi jaoks. Liiga keerulised, liiga väikesed, liiga suured või liiga lamedad mudelid võivad detaile moonutada või kaotada ning artefaktid võivad olla hiljem nähtavad. Pärast auruga silumist võivad osadel esineda defekte, nagu sillad, villid, hammustusjäljed, servaloigud, laigud, augud või mittetäielikud omadused. Lisaks väärib märkimist, et painduvatel materjalidel on rohkem pinnadefekte kui jäikadel materjalidel. Seetõttu tuleb liikuvate osade või liigenditega komponentide auruga silumisel hoolikalt ajastada, et vältida vuugi terviklikkuse kahjustamist või kleepumist liigse auruga kokkupuute tõttu.
Seevastu vibropeenpoleerimine sobib laiemale 3D-prinditud detailide valikule kui auruga silumine, kuna seda saab kohandada mis tahes individuaalsete nõudmiste, materjali omaduste ja detaili struktuuriga, valides erinevaid abrasiive ja meetodeid. Vibroviimistlus sobib peaaegu kõikidele 3D prinditud detailidele, kui protsessi teevad alati professionaalselt spetsialistid. Vibratsiooniline poleerimine võib aga kaasa tuua detaili geomeetria kadumise. Näiteks võivad komponentide nurgad ja otsad olla liiga ümarad ja kaotada oma kuju, mida auruga silumisel ei juhtu. Lisaks nõuab vibratsiooniviimistlus mõnikord hilisemaid täiendavaid kuivatamisprotseduure, mis pikendab protsessi.
Rakendusväli
Aurude silumine on tehnoloogia, mida eelistavad sellised tööstusharud nagu meditsiin, autotööstus ja kosmosetööstus veekindlate, antimikroobsete ja kemikaalivabade komponentide töötlemiseks. Vibratsioonilise peenpoleerimise puhul saavad sellest tehnoloogiast eriti kasu meditsiini-, auto- ja sporditööstus. Igas valdkonnas on siledad pinnad, eriti metallosad, olulised, et tagada komponentide nõuetekohane toimimine ja ohutud tingimused. Auru silumist ja vibreerivat peenpoleerimist saab aga rakendada kogu tootearenduse tsükli vältel, alates ideemudelitest kuni prototüüpide ja lõpptoodeteni ning neid kasutatakse väga erinevates tööstusharudes, sealhulgas meditsiini-, auto- ja tarbekaupades. Vibratsioonipeenpoleerimisega töödeldud osad on näiteks autoosad autotööstusele või rulluisud ja spordiseadmed. Lisaks on ehted ja lauanõud tarbijakasutuseks vibratsiooniga peeneks poleeritud. Autotööstuses sageli kasutatava auruga silutud osa näiteks on sõidukite sisekomponendid, nagu armatuurlauad, ukselingid ja keskkonsooli elemendid. Aurude silumist kasutatakse ka kosmosetööstuses lennukiosade, näiteks tiibade, õhukanalite ja mootoriosade jaoks.
pilt
△Aurude silumist rakendatakse õhusõiduki osadele sageli kosmosetööstuses (pildi allikas: Fast Radius)
tarnijad ja hinnad
Erinevad teenusepakkujad, nagu SPALECK GmbH, VibraFinish või Rohde AG, pakuvad eraklientidele ja ettevõtetele vibreerivat peenpoleerimist. Auru silumiseks on Xometry, AMT, DyeMansion, Protolabs ja Hubs silmapaistvad teenusepakkujad, kes pakuvad auru silumise teenuseid kas kindlaksmääratud järeltöötluslahendusmasina või materjalipõhiselt. 3Faktur on Saksa ettevõte, mis pakub auruga silumise ja vibratsiooniga peenpoleerimise teenuseid. Tuntud VaporSmoothing masinad, nagu AMT PostPro3D seeria ja Powerfuse S seeria, on lahendused, mida pakuvad Xometry ja DyeMansion, samas kui Protolabs and Hubs kasutavad vastavalt SLS-i ja MJFHPA 12, PA 12 ja MJF Ultrasint™ TPU-01 materjale.
Vibratsioonilise peenpoleerimise jaoks maksavad suured tööstuslikud masinad sellistelt tootjatelt nagu Walther Trowal, AVAtec või Garant umbes 18,000 kuni $21,000 (17,000 kuni 20 eurot,{{) 7}}). 2 kg abrasiive maksab 21–44 dollarit (20–40 eurot) ja 5 liitrit segu umbes 21–44 dollarit (20–40 eurot). Hinnad varieeruvad suuresti sõltuvalt töödeldavate osade kogusest ja suurusest. Auruga silumisel võib üksikute osade silumise teenustasu olla 5-$ 15 (€4-€ 14) olenevalt detaili keerukusest, kuigi paljud tootjad pakuvad teenust tavaliselt vaid 10 tükki. või rohkem osi. Sõltuvalt piirkonnast, tootjast ja kvaliteedist võib aurupulber enda ostmine maksta umbes 10,000 kuni $30,000 (11,000–33,000) .
