Kako bi polirali 3D štampane dijelove kako bi postigli rafiniranu završnu obradu, inženjeri koriste različite industrijske tehnike završne obrade, uključujući premazivanje, pjeskarenje i metode ručne završne obrade. Iako 3D štampa može proizvesti složene dijelove, početni otisci često pokazuju hrapave površine i izražene linije slojeva, posebno u dijelovima proizvedenim korištenjem modeliranja fuzije taloženja (FDM). Iz tog razloga, naknadna obrada je izuzetno važan dio proizvodnje dijela, zaglađivanje hrapave površine nedovršenog dijela dodavanjem ili uklanjanjem slojeva dijela. U ovom članku, Antarctic Bear će sistematski predstaviti i uporediti dva glavna procesa završne obrade površina koja su trenutno na tržištu – zaglađivanje parom i fino poliranje vibracijama, kako bi se olakšalo razumijevanje odgovarajućih procesa, prednosti i nedostataka svake metode.
parna glatka
Zaglađivanje parom, takođe poznato kao hemijsko zaglađivanje parom, je tehnika površinske obrade koja izlaže štampane delove okruženju rastvarača koji isparava. Industrijski proces zaglađivanja parom zahtijeva pažljivo suspenziju jedne ili više komponenti u hermetički zatvorenoj komori za maksimalno izlaganje. Smjesa hemijskog rastvarača, kao što je FA 326, se ubrizgava i raspršuje u komoru gdje se kondenzira i stvrdne na dijelu, eliminirajući površinske nepravilnosti putem kontroliranog rastapanja. Kako se temperatura u komori povećava, zaostali rastvarač isparava i vraća se. Završni dio postaje vodootporan i zadržava svoju glatku unutrašnju šupljinu, precizne dimenzije i originalni volumen materijala. Za najbolje rezultate izglađivanja pare, preporučuje se da se proces izvodi u kontrolisanom okruženju koristeći opremu industrijske klase dizajniranu za 3D štampanje isparenja. Za one koji su zainteresirani za DIY metodu, izglađivanje pare može se postići korištenjem acetona ili etanola kao hemijskog rastvarača, ili u ovom slučaju poznato kao impregnacija rastvaračem. Međutim, mora biti oprezan i moraju biti postavljene odgovarajuće sigurnosne mjere i oprema.
△Glatki dio pare je lijevo, a standardni površinski tretman je desno (izvor fotografija: ProtoLabs)
Vibraciono fino poliranje
Vibraciona završna obrada, s druge strane, ne koristi hemikalije za pripremu površine. Umjesto toga, oslanja se na abrazivne medije za poboljšanje površine 3D odštampanog dijela. Tokom procesa, više 3D štampanih delova se stavlja u vibrirajuću kantu napunjenu odabranim abrazivnim medijem i složenom tečnošću za podmazivanje. Kada se mašina uključi, cijev se počinje pomicati, stvarajući mehaničko trenje između dijela i medija za mljevenje. Ovaj proces oduzimanja poboljšava kvalitet površine dijela minimiziranjem i nježnim uklanjanjem najudaljenijeg sloja materijala. Vibraciono fino poliranje zahtijeva posebne mjere i opremu, a nudi dvije metode: vibracioni metod i metod prevrtanja. Metoda vibracija je posebno pogodna za veće objekte sa manje detalja i može brže postići željeni rezultat.
Izbor abraziva ili strugotine je kritičan kod vibracionog finog poliranja. Abrazivni čipovi mogu biti izrađeni od keramike, plastike ili čelika, a svaki daje različite rezultate. Keramički abrazivi su posebno pogodni za skidanje ivica i postizanje sjajne površine. Zbog svoje velike gustoće mogu izdržati visoke pritiske i pogodni su za obradu dijelova od nehrđajućeg čelika, metala i plastike. Plastični abrazivi su idealni za meke, osjetljive površine koje zahtijevaju nježnu završnu obradu. Dolaze u piramidalnim i konusnim oblicima. Osim toga, Walther Trowl je razvio abrazive u obliku bradavica za vrlo male, osjetljive dijelove na teško dostupnim područjima. Čelični abrazivi su uglavnom sferni 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 od keramike mogu izdržati visok pritisak. (Izvor: Vibrafinish)
Osim abraziva, proces vibracionog finog poliranja zahtijeva i tečnosti za podmazivanje, odnosno jedinjenja. Jedinjenja se koriste za apsorpciju i uklanjanje habanja dijelova, te za čišćenje i odmašćivanje dijelova. Kisela jedinjenja mogu se odabrati za mašinsku obradu metalnih delova za kiseljenje. Nakon obrade potrebno je sušenje. Ovi delovi se mogu sušiti u vibracionoj sušari gde se stavljaju sa zagrejanim sredstvom za sušenje kao što su sačme od kukuruznog klipa, orašasti plodovi ili drveni blokovi i vibriraju. Alternativno, trake za sušenje su posebno pogodne za osjetljive i glomazne dijelove sa unutrašnjim kanalima i rupama. U tračnoj sušilici, 3D odštampani dijelovi prolaze kroz sistem vrućeg zraka na traci i na taj način suše.
Tretmani parnog zaglađivanja i vibracionog 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 sa većinom polimera i elastomera za 3D štampu. Uobičajeni materijali za izglađivanje pare uključuju akrilonitril stiren akrilat (ASA), akrilonitril butadien stiren (ABS), polistiren visokog uticaja (u zavisnosti od mašine), najlon 11 (PA 11), najlon 12 (PA 12), polipropilen (PP) i polikarbonat /akrilonitril butadien stiren (PC-ABS). Vrijedi napomenuti, međutim, da se zaglađivanje parom s TPU i određenim specijalnim filamentima ne preporučuje. Svaki rastvarač, kao što je aceton, metil etil keton (MEK), tetrahidrofuran (THF), dihlorometan (DCM) i etil acetat, ima svoju efikasnost i razmatranja primene.
Međutim, vibraciono fino poliranje je kompatibilno sa mnogim drugim različitim materijalima. Na primjer, vibraciono fino poliranje nije dostupno samo za 3D printane dijelove napravljene od termoseta, 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 materijal čelik, mesing ili bakar. To ga čini raznovrsnijom metodom koja se može koristiti kao metoda naknadne obrade za različite tehnike 3D štampe kao što su FDM/FFF i fuzija sloja praha.
△Pre i posle poređenja vibraciono poliranih metalnih delova (Izvor: Acton Finishing)
Ograničenja i prednosti tehnika naknadne obrade
Oba procesa nude mnoge prednosti u pogledu izgleda površine i performansi. Zaglađivanjem parom možete dobiti glatke i vodootporne završne dijelove koji se mogu uporediti sa brizganjem i poboljšati istezanje, vlačna svojstva, svojstva savijanja dijelova, održati karakteristike, čvrstoću i preciznost. Vibraciona završna obrada, s druge strane, ne postiže vodootpornu završnu obradu, ali također pruža izuzetno glatku površinu, uklanja tragove premaza i stvara površinu otpornu na ogrebotine i mrlje. Komponente obrađene metodama vibrofiniširanja i parnog zaglađivanja daju glatke površine sa sjajnim izgledom. Međutim, zaglađivanje parom pruža sjajniji završetak od vibracionog finog poliranja. Osim toga, dijelovi tretirani vibracionim finim poliranjem pokazali su znatno mekši, ugodniji taktilni doživljaj.
Međutim, vrijedi napomenuti da zaglađivanje parom nije najbolje rješenje za svaki otisak. Modeli koji su previše složeni, premali, preveliki ili previše ravni mogu izobličiti ili izgubiti detalje, a artefakti mogu biti vidljivi nakon toga. Nakon zaglađivanja parom, dijelovi mogu pokazivati nedostatke kao što su premošćavanje, plikovi, tragovi ugriza, rubovine, mrlje, rupe ili nekompletne karakteristike. Osim toga, vrijedno je napomenuti da su fleksibilni materijali skloniji površinskim defektima od krutih materijala. Stoga se mora pažljivo odrediti vrijeme kada se parom izravnavaju pokretni dijelovi ili komponente sa spojevima kako bi se izbjeglo ugrožavanje integriteta spojeva ili izazivanje lijepljenja zbog prekomjernog izlaganja pari.
S druge strane, vibraciono fino poliranje je pogodno za širi spektar 3D printanih dijelova od parnog glajenja, jer se može prilagoditi bilo kojim individualnim zahtjevima, svojstvima materijala i strukturi dijela odabirom različitih abraziva i metoda. Vibraciona završna obrada je pogodna za skoro sve 3D štampane delove, sve dok se proces uvek obavlja profesionalno od strane stručnjaka. Međutim, vibraciono poliranje može dovesti do gubitka geometrije dijela. Na primjer, uglovi i vrhovi komponenti mogu biti pretjerano zaobljeni i izgubiti oblik, što se ne događa kod zaglađivanja parom. Osim toga, vibraciona završna obrada ponekad zahtijeva naknadne postupke sušenja, što produžava proces.
Polje aplikacije
Izglađivanje parom je tehnologija koju favoriziraju industrije kao što su medicinska, automobilska i zrakoplovna za obradu vodootpornih komponenti bez antimikrobnih tvari i kemikalija. Kada je u pitanju vibraciono fino poliranje, medicinska, automobilska i sportska industrija posebno imaju koristi od ove tehnologije. U svakom polju, glatke površine, posebno metalni dijelovi, važne su za osiguranje pravilnog funkcionisanja i sigurnih uslova komponenti. Međutim, parno zaglađivanje i vibraciono fino poliranje mogu se implementirati kroz ciklus razvoja proizvoda, od konceptnih modela preko prototipova do finalnih proizvoda, i koriste se u širokom spektru industrija uključujući medicinsku, automobilsku i robu široke potrošnje. Primjeri dijelova obrađenih vibracionim finim poliranjem su dijelovi automobila za automobilsku industriju ili rolere i fitness oprema za sportsku industriju. Osim toga, nakit i posuđe su vibraciono fino polirani za potrošačku upotrebu. Primjer parom izglađenog dijela koji se često koristi u automobilskoj industriji su komponente unutrašnjosti vozila, kao što su instrument ploče, ručke na vratima i elementi centralne konzole. Izglađivanje pare se takođe koristi u vazduhoplovnoj industriji za delove aviona kao što su krila, vazdušni kanali i delovi motora, između ostalog.
slika
△Zaglađivanje pare se često primjenjuje na dijelove aviona u avio industriji (izvor slike: Fast Radius)
dobavljače i cijene
Razni dobavljači usluga, kao što su SPALECK GmbH, VibraFinish ili Rohde AG, nude vibraciono fino poliranje za privatne kupce i kompanije. Za izglađivanje pare, Xometry, AMT, DyeMansion, Protolabs i Hubs su istaknuti provajderi usluga koji nude usluge izglađivanja pare bilo pomoću određene mašine za naknadnu obradu ili zasnovano na materijalu. 3Faktur je njemačka kompanija koja nudi usluge parnog zaglađivanja i finog vibracionog poliranja. Poznate VaporSmoothing mašine kao što su AMT PostPro3D serija i Powerfuse S serija su rešenja koja obezbeđuju Xometry i DyeMansion, dok Protolabs i Hubs koriste SLS i MJFHPA 12, PA 12 i MJF Ultrasint™ TPU-01 materijale respektivno.
Za vibraciono fino poliranje, velike industrijske mašine proizvođača kao što su Walther Trowal, AVAtec ili Garant koštaju oko 18 USD,000 do 21 USD,000 (17€,000 do 20€,{{ 7}}). 2 kg abraziva košta između 21 – 44 USD (20 – 40 €) i 5 litara smjese oko 21 – 44 USD (20 – 40 €). Cijene uvelike variraju ovisno o količini i veličini dijelova koji se obrađuju. Za glačanje parom, naknada za uslugu za glačanje pojedinačnih dijelova može biti $5-$15 (€4-€14) u zavisnosti od složenosti dijela, iako mnogi proizvođači obično nude uslugu samo u paketima od 10 komada ili više delova. Kupovina samog parnog glačala može koštati oko $10,000 do $30,000 (€11,000–33,000), u zavisnosti od regije, proizvođača i kvaliteta .
