За да полират 3D отпечатани части за постигане на изискан завършек, инженерите използват различни индустриални техники за довършителни работи, включително методи за нанасяне на покритие, пясъкоструене и ръчно довършване. Въпреки че 3D печатът може да произвежда сложни части, първоначалните отпечатъци често показват грапави повърхности и ясно изразени линии на слоеве, особено в части, произведени чрез моделиране на разтопено отлагане (FDM). Поради тази причина последващата обработка е изключително важна част от производството на част, изглаждане на грапавата повърхност на незавършената част чрез добавяне или премахване на слоеве от частта. В тази статия Antarctic Bear систематично ще въведе и сравни два основни процеса за довършителни работи на повърхността, които понастоящем се предлагат на пазара — парно изглаждане и вибрационно фино полиране, така че да улесни разбирането на съответните процеси, предимствата и недостатъците на всеки метод.
парна гладка
Изглаждането с пара, известно още като изглаждане с химическа пара, е техника за повърхностна обработка, която излага отпечатаните части на среда от изпаряващ се разтворител. Процесът на промишлено изглаждане на парите изисква внимателно окачване на единични или множество компоненти в херметична камера за максимално излагане. Химическа смес от разтворители, като FA 326, се инжектира и впръсква в камера, където кондензира и се втвърдява върху частта, елиминирайки повърхностните неравности чрез контролирано стопяване. С повишаването на температурата в камерата остатъчният разтворител се изпарява и се възстановява. Крайната част става водоустойчива и запазва гладката си вътрешна кухина, прецизни размери и оригинален обем на материала. За най-добри резултати от парното изглаждане се препоръчва процесът да се извършва в контролирана среда, като се използва индустриално оборудване, предназначено за 3D печат на парно изглаждане. За тези, които се интересуват от метод „Направи си сам“, изглаждането на парите може да се постигне с помощта на ацетон или етанол като химически разтворител или в този случай известно като импрегниране с разтворител. Въпреки това, трябва да се внимава и трябва да има подходящи мерки за безопасност и оборудване.
△Гладката част с пара е отляво, а стандартната повърхностна обработка е отдясно (източник на снимката: ProtoLabs)
Вибрационно фино полиране
Вибрационната обработка, от друга страна, не използва химикали за подготовка на повърхността. Вместо това, той разчита на абразивна среда за подобряване на повърхността на 3D отпечатаната част. По време на процеса множество 3D отпечатани части се поставят във вибрираща кофа, пълна с избрана абразивна среда и смесена смазочна течност. Когато машината е включена, цевта започва да се движи, създавайки механично триене между детайла и шлайфащата среда. Този субтрактивен процес подобрява качеството на повърхността на детайла чрез минимизиране и внимателно отстраняване на най-външния слой материал. Вибрационното фино полиране изисква специални мерки и оборудване и предлага два метода: метод на вибрации и метод на барабан. Методът на вибрация е особено подходящ за по-големи обекти с по-малко детайли и може да постигне желания резултат по-бързо.
Изборът на абразив или стърготини е критичен при вибрационното фино полиране. Абразивните стърготини могат да бъдат изработени от керамика, пластмаса или стомана, всяка от които дава различни резултати. Керамичните абразиви са особено подходящи за премахване на ръбове и постигане на лъскава повърхност. Поради високата си плътност те издържат на високо налягане и са подходящи за обработка на детайли от неръждаема стомана, метал и пластмаса. Пластмасовите абразиви са идеални за меки, деликатни повърхности, които изискват нежна обработка. Те се предлагат както в пирамидална, така и в конична форма. Освен това Walther Trowl разработи абразиви с форма на зърна за много малки, деликатни части в труднодостъпни места. Стоманените абразиви са предимно сферични и имат минимално отстраняване на материала, което ги прави идеални за полиране и механично почистване на метални, сребърни или алуминиеви части, за да се осигури гладка повърхност без надраскване.
△Абразивите, изработени от керамика, могат да издържат на високо налягане. (Източник: Vibrafinish)
В допълнение към абразивите, процесът на вибрационно фино полиране изисква и смазочни течности, т.е. смеси. Съединенията се използват за абсорбиране и отстраняване на износването на части, както и за почистване и обезмасляване на части. Киселинните съединения могат да бъдат избрани за обработка на метални части за ецване. След обработката е необходимо изсушаване. Тези части могат да бъдат изсушени във вибрационна сушилня, където се поставят с нагрята среда за изсушаване като брашно от царевични кочани, ядково брашно или дървени блокове и се вибрират. Като алтернатива, лентовите сушилни са особено подходящи за чувствителни и обемисти части с вътрешни канали и дупки. В лентова сушилня 3D отпечатаните части преминават през система с горещ въздух на лентата и се изсушават по този начин.
Изглаждането с пара и вибрационното финишно полиране варират във времето, от десет минути до няколко часа, в зависимост от броя и сложността на детайлите, които се обработват.
съвместим материал
Vapor Smooth е съвместим с повечето полимери и еластомери за 3D печат. Обичайните материали за парно изглаждане включват акрилонитрил стирен акрилат (ASA), акрилонитрил бутадиен стирен (ABS), удароустойчив полистирен (в зависимост от машината), найлон 11 (PA 11), найлон 12 (PA 12), полипропилен (PP) и поликарбонат /акрилонитрил бутадиен стирен (PC-ABS). Струва си да се отбележи обаче, че изглаждането с пара с TPU и някои специални нишки не се препоръчва. Всеки разтворител, като ацетон, метил етил кетон (MEK), тетрахидрофуран (THF), дихлорометан (DCM) и етил ацетат, има своя собствена ефективност и съображения за приложение.
Вибрационното фино полиране обаче е съвместимо с много други различни материали. Например, вибрационното фино полиране не е налично само за 3D отпечатани части, изработени от термореактивни пластмаси, термопласти и еластомери като полиетилен (PE), полипропилен (PP) или полиетилен терефталат (PET), но може да се използва и за метали като алуминий, неръждаема стомана стомана, месинг или мед. Това го прави по-универсален метод, който може да се използва като метод за последваща обработка за различни техники за 3D печат, като FDM/FFF и синтез на прахово легло.
△ Преди и след сравнение на полирани с вибрации метални части (Източник: Acton Finishing)
Ограничения и предимства на техниките за последваща обработка
И двата процеса предлагат много предимства по отношение на външния вид на повърхността и ефективността. Изглаждането с пара може да получи гладки и водоустойчиви повърхностни части, сравними с леенето под налягане, и да подобри удължението, свойствата на опън, свойствата на огъване на частите, поддържа характеристиките, здравината и прецизността. Вибрационното покритие, от друга страна, не постига водоустойчиво покритие, но също така осигурява изключително гладка повърхност, премахва следи от покритие и създава повърхност, устойчива на надраскване и петна. Компонентите, обработени чрез методи за виброфиниширане и парно изглаждане, създават гладки повърхности с лъскав външен вид. Изглаждането с пара обаче осигурява по-блестящо покритие от вибрационното фино полиране. В допълнение, частите, обработени с вибрационно фино полиране, показват значително по-меко, по-приятно тактилно изживяване.
Струва си обаче да се отбележи, че парното изглаждане не е най-доброто решение за всеки печат. Моделите, които са твърде сложни, твърде малки, твърде големи или твърде плоски, могат да изкривят или загубят детайли и артефактите могат да бъдат видими след това. След изглаждане с пара частите може да показват дефекти като мостове, мехури, следи от ухапвания, ръбове, петна, дупки или непълни елементи. Освен това си струва да се отбележи, че гъвкавите материали са по-податливи на повърхностни дефекти, отколкото твърдите материали. Следователно трябва да се вземе внимателно време, когато се изглаждат с пара движещи се части или компоненти със стави, за да се избегне компрометиране на целостта на ставите или причиняване на залепване поради прекомерно излагане на пара.
От друга страна, вибрационното фино полиране е подходящо за по-широка гама от 3D отпечатани части от парното изглаждане, тъй като може да се адаптира към всякакви индивидуални изисквания, свойства на материала и структура на детайла чрез избор на различни абразиви и методи. Вибрационната обработка е подходяща за почти всички 3D отпечатани части, стига процесът винаги да се извършва професионално от специалисти. Въпреки това, вибрационното полиране може да доведе до загуба на геометрията на частта. Например, ъглите и върховете на компонентите могат да бъдат прекалено заоблени и да загубят формата си, което не се случва при изглаждане с пара. В допълнение, вибрационното довършване понякога изисква последващи допълнителни процедури за сушене, което удължава процеса.
Област на приложение
Пароизглаждането е технология, предпочитана от индустрии като медицина, автомобилостроене и космическа индустрия за обработка на водоустойчиви, антимикробни и несъдържащи химикали компоненти. Когато става въпрос за вибрационно фино полиране, медицинската, автомобилната и спортната индустрия се възползват особено от тази технология. Във всяка област гладките повърхности, особено металните части, са важни за осигуряване на правилно функциониране и безопасни условия на компонентите. Въпреки това парното изглаждане и вибрационното фино полиране могат да бъдат приложени през целия цикъл на разработване на продукта, от концептуални модели до прототипи до крайни продукти, и се използват в голямо разнообразие от индустрии, включително медицински, автомобилни и потребителски стоки. Примери за части, обработени с вибрационно фино полиране, са автомобилни части за автомобилната индустрия или ролкови кънки и фитнес оборудване за спортната индустрия. Освен това бижутата и приборите за хранене са фино полирани с вибрации за потребителска употреба. Пример за парно изгладена част, която често се използва в автомобилната индустрия, са вътрешните компоненти на превозни средства, като арматурни табла, дръжки на врати и елементи на централната конзола. Изглаждането на парите се използва и в космическата индустрия за части на самолети като крила, въздуховоди и части на двигателя, между другото.
снимка
△Изглаждането на парите често се прилага към части на самолети в космическата индустрия (Източник на изображението: Fast Radius)
доставчици и цени
Различни доставчици на услуги, като SPALECK GmbH, VibraFinish или Rohde AG, предлагат вибрационно фино полиране за частни клиенти и компании. За парно изглаждане Xometry, AMT, DyeMansion, Protolabs и Hubs са видни доставчици на услуги, предлагащи услуги за парно изглаждане или чрез определена машина за последваща обработка на разтвора, или на базата на материал. 3Faktur е немска компания, предлагаща услуги за парно заглаждане и вибрационно фино полиране. Добре познати машини VaporSmoothing като серията AMT PostPro3D и серията Powerfuse S са решения, предоставени от Xometry и DyeMansion, докато Protolabs и Hubs използват съответно SLS и MJFHPA 12, PA 12 и MJF Ultrasint™ TPU-01 материали.
За вибрационно фино полиране големите индустриални машини от производители като Walther Trowal, AVAtec или Garant струват около $18,000 до $21,000 (€17,000 до €20,{{ 7}}). 2 кг абразиви струват между $21 – 44 (€20 – 40) и 5 литра смес около $21 – 44 (€20 – 40). Цените варират в широки граници в зависимост от количеството и размера на детайлите, които ще бъдат обработвани. За изглаждане с пара таксата за услуга за изглаждане на отделни части може да бъде $5-$15 (€4-€14) в зависимост от сложността на частта, въпреки че много производители обикновено предлагат услугата само в пакети от 10 или повече части. Закупуването на самия уред за изглаждане на пара може да струва около $10,000 до $30,000 (€11,000–33,000), в зависимост от региона, производителя и качеството .
