Insinöörit käyttävät 3D-tulostettujen osien kiillottamiseen hienostuneen viimeistelyn saavuttamiseksi erilaisia teollisia viimeistelytekniikoita, mukaan lukien pinnoitus-, hiekkapuhallus- ja käsinkäsittelymenetelmiä. Vaikka 3D-tulostus voi tuottaa monimutkaisia osia, alkutulosteissa on usein karkeita pintoja ja selkeitä kerrosviivoja, erityisesti osissa, jotka on valmistettu käyttämällä sulatepinnoitusmallinnusta (FDM). Tästä syystä jälkikäsittely on erittäin tärkeä osa osien tuotantoa, joka tasoittaa keskeneräisen osan karkeaa pintaa lisäämällä tai poistamalla kappaleen kerroksia. Tässä artikkelissa Antarktis Bear esittelee ja vertailee systemaattisesti kahta tällä hetkellä markkinoilla olevaa päävirran pintakäsittelyprosessia – höyrytasoitusta ja tärinähienokiillotusta, mikä helpottaa kunkin menetelmän vastaavien prosessien, etujen ja haittojen ymmärtämistä.
höyryä tasaisesti
Vapor Smoothing, joka tunnetaan myös nimellä kemiallinen höyrytasoitus, on pintakäsittelytekniikka, joka altistaa painetut osat haihtuvalle liuottimelle. Teollinen höyryn tasoitusprosessi edellyttää yksittäisten tai useiden komponenttien huolellista ripustamista ilmatiiviiseen kammioon maksimaalisen altistuksen saavuttamiseksi. Kemiallinen liuotinseos, kuten FA 326, ruiskutetaan ja ruiskutetaan kammioon, jossa se tiivistyy ja kovettuu osaan, mikä eliminoi pinnan epätasaisuudet hallitun sulatteen avulla. Kun kammion lämpötila nousee, liuotinjäännös haihtuu ja otetaan talteen. Viimeisestä osasta tulee vedenpitävä ja se säilyttää sileän sisäontelonsa, tarkat mitat ja alkuperäisen materiaalitilavuutensa. Parhaan höyryn tasoitustuloksen saavuttamiseksi on suositeltavaa, että prosessi suoritetaan valvotussa ympäristössä käyttämällä teollisuustason laitteita, jotka on suunniteltu 3D-tulostuksen höyryn tasoittamiseen. Tee-se-itse-menetelmästä kiinnostuneille voidaan tehdä höyrytasoitus käyttämällä asetonia tai etanolia kemiallisena liuottimena tai tässä tapauksessa liuotinkyllästyksenä. Varovaisuutta on kuitenkin noudatettava ja asianmukaiset turvatoimenpiteet ja -varusteet on oltava paikallaan.
△Höyrytasainen osa on vasemmalla ja tavallinen pintakäsittely oikealla (kuvan lähde: ProtoLabs)
Tärinä hieno kiillotus
Täryviimeistelyssä sitä vastoin ei käytetä kemikaaleja pintakäsittelyyn. Sen sijaan se luottaa hankaaviin materiaaleihin parantaakseen 3D-tulostetun osan pintaa. Prosessin aikana useita 3D-tulostettuja osia asetetaan tärisevään ämpäriin, joka on täytetty valitulla hankaavalla aineella ja yhdistelmävoitelunesteellä. Kun kone käynnistetään, piippu alkaa liikkua, mikä luo mekaanista kitkaa osan ja hiomaväliaineen välille. Tämä vähennysprosessi parantaa osan pinnan laatua minimoimalla ja poistamalla varovasti uloimman materiaalikerroksen. Värähtelevä hienokiillotus vaatii erityistoimenpiteitä ja -laitteita ja tarjoaa kaksi menetelmää: tärinämenetelmän ja rumpumenetelmän. Tärinämenetelmä soveltuu erityisesti suurempiin esineisiin, joissa on vähemmän yksityiskohtia ja sillä voidaan saavuttaa haluttu tulos nopeammin.
Hioma-aineen tai lastujen valinta on kriittinen tärinähienokiillotuksessa. Hankaavia lastuja voidaan valmistaa keraamisesta, muovista tai teräksestä, joista jokainen tuottaa erilaisia tuloksia. Keraamiset hioma-aineet soveltuvat erityisen hyvin purseenpoistoon ja kiiltävän pinnan aikaansaamiseen. Suuren tiheytensä ansiosta ne kestävät korkeita paineita ja soveltuvat ruostumattoman teräksen, metallin ja muovin osien työstämiseen. Muovihioma-aineet sopivat ihanteellisesti pehmeille, herkille pinnoille, jotka vaativat hellävaraista viimeistelyä. Niitä on sekä pyramidin että kartiomaisen muotoisina. Lisäksi Walther Trowl on kehittänyt nännin muotoisia hioma-aineita erittäin pienille, herkille osille vaikeapääsyisillä alueilla. Teräshioma-aineet ovat enimmäkseen pallomaisia ja niistä on vain vähän materiaalia, joten ne sopivat ihanteellisesti metalli-, hopea- tai alumiiniosien kiillotukseen ja mekaaniseen puhdistukseen tasaisen ja naarmuuntumattoman pinnan varmistamiseksi.
△ Keramiikkaa valmistetut hioma-aineet kestävät suurta painetta. (Lähde: Vibrafinish)
Hioma-aineiden lisäksi värähtelevä hienokiillotusprosessi vaatii myös voitelunesteitä eli yhdisteitä. Yhdisteitä käytetään imemään ja poistamaan kulumista osista sekä puhdistamaan ja poistamaan rasvaa osista. Metalliosien työstöön peittausta varten voidaan valita happamia yhdisteitä. Käsittelyn jälkeen kuivaus vaaditaan. Nämä osat voidaan kuivata tärykuivaimessa, jossa ne asetetaan lämmitetyn kuivausaineen, kuten maissintähkäjauhon, pähkinäpuun tai puupalojen, kanssa ja tärytetään. Vaihtoehtoisesti hihnakuivaimet sopivat erityisesti herkille ja tilaa vieville osille, joissa on sisäiset kanavat ja reiät. Hihnakuivaimessa 3D-tulostetut osat johdetaan hihnalla olevan kuumailmajärjestelmän läpi ja kuivataan näin.
Höyrytasoitus- ja värähtelykiillotuskäsittelyt vaihtelevat ajallisesti kymmenestä minuutista useisiin tunteihin riippuen prosessoitavien osien määrästä ja monimutkaisuudesta.
yhteensopiva materiaali
Vapor Smooth on yhteensopiva useimpien 3D-tulostuspolymeerien ja elastomeerien kanssa. Yleisiä materiaaleja höyryn tasoittamiseen ovat akrylonitriilistyreeniakrylaatti (ASA), akryylinitriilibutadieenistyreeni (ABS), iskunkestävä polystyreeni (koneesta riippuen), nylon 11 (PA 11), nylon 12 (PA 12), polypropeeni (PP) ja polykarbonaatti. /akrylonitriilibutadieenistyreeni (PC-ABS). On kuitenkin syytä huomata, että höyrytasoitus TPU:lla ja tietyillä erikoisfilamenteilla ei ole suositeltavaa. Jokaisella liuottimella, kuten asetonilla, metyylietyyliketonilla (MEK), tetrahydrofuraanilla (THF), dikloorimetaanilla (DCM) ja etyyliasetaatilla, on omat tehokkuutensa ja käyttötarkoituksensa.
Värähtelevä hienokiillotus on kuitenkin yhteensopiva monien muiden eri materiaalien kanssa. Esimerkiksi värähtelevä hienokiillotus ei ole saatavilla vain 3D-tulostetuille osille, jotka on valmistettu kertamuovista, kestomuovista ja elastomeereistä, kuten polyeteenistä (PE), polypropeenista (PP) tai polyeteenitereftalaatista (PET), sitä voidaan käyttää myös metalleille, kuten alumiinille, ruostumattomalle. terästä, messinkiä tai kuparia. Tämä tekee siitä monipuolisemman menetelmän, jota voidaan käyttää jälkikäsittelymenetelmänä erilaisille 3D-tulostustekniikoille, kuten FDM/FFF ja jauhepetifuusio.
△Värinäkiillotettujen metalliosien vertailu ennen ja jälkeen (Lähde: Acton Finishing)
Jälkikäsittelytekniikoiden rajoitukset ja edut
Molemmat prosessit tarjoavat monia etuja pinnan ulkonäön ja suorituskyvyn suhteen. Höyrytasoituksella voidaan saada ruiskuvaluon verrattavia sileitä ja vettä hylkiviä pintaviimeistelyosia ja parantaa osien venymää, veto- ja taivutusominaisuuksia, säilyttää ominaisuudet, lujuus ja tarkkuus. Värinäviimeistelyllä ei sitä vastoin saavuteta vettähylkivää pintaa, vaan se antaa myös poikkeuksellisen tasaisen pinnan, poistaa pinnoitteen jälkiä ja muodostaa naarmuuntumista ja tahroja kestävän pinnan. Vibroviimeistely- ja höyrytasoitusmenetelmillä käsitellyt komponentit tuottavat sileät pinnat, jotka näyttävät kiiltäviltä. Höyrytasoitus antaa kuitenkin kiiltävämmän lopputuloksen kuin tärinähienokiillotus. Lisäksi tärisevällä hienokiillotuksella käsitellyt osat osoittivat huomattavasti pehmeämmän ja miellyttävämmän kosketuskokemuksen.
On kuitenkin syytä huomata, että höyrytasoitus ei ole paras ratkaisu jokaiselle painatukselle. Liian monimutkaiset, liian pienet, liian suuret tai liian litteät mallit voivat vääristää tai menettää yksityiskohtia, ja artefakteja voi näkyä jälkikäteen. Höyrytasoituksen jälkeen osissa voi olla vikoja, kuten siltoja, rakkuloita, purentajälkiä, reuna-altaita, täpliä, reikiä tai epätäydellisiä ominaisuuksia. Lisäksi on syytä huomata, että joustavat materiaalit ovat alttiimpia pintavirheille kuin jäykät materiaalit. Siksi on noudatettava huolellista ajoitusta, kun höyrytasoitetaan liikkuvia osia tai osia, joissa on liitokset, jotta vältetään liitosten eheyden vaarantaminen tai liiallisen höyrylle altistumisen aiheuttama tarttuminen.
Toisaalta värähtelevä hienokiillotus soveltuu useammille 3D-tulostetuille osille kuin höyrytasoitus, koska se voidaan mukauttaa mihin tahansa yksilöllisiin tarpeisiin, materiaaliominaisuuksiin ja osan rakenteeseen valitsemalla erilaisia hioma-aineita ja menetelmiä. Värinäviimeistely soveltuu lähes kaikkiin 3D-tulostettuihin osiin, kunhan prosessin tekee aina ammattitaidolla asiantuntijat. Värinäkiillotus voi kuitenkin johtaa osan geometrian menettämiseen. Esimerkiksi komponenttien kulmat ja kärjet voivat pyöristyä liikaa ja menettää muotonsa, mitä ei tapahdu höyrytasoituksella. Lisäksi tärinäviimeistely vaatii joskus myöhempiä kuivaustoimenpiteitä, mikä pidentää prosessia.
Sovelluskenttä
Höyrytasoitus on lääketieteen, autoteollisuuden ja ilmailuteollisuuden suosima tekniikka vedenkestävien, antimikrobisten ja kemikaalittomien komponenttien käsittelyyn. Mitä tulee täryhienokiillotukseen, tästä tekniikasta hyötyvät erityisesti lääke-, auto- ja urheiluteollisuus. Jokaisella alalla sileät pinnat, erityisesti metalliosat, ovat tärkeitä komponenttien moitteettoman toiminnan ja turvallisten olosuhteiden varmistamiseksi. Höyryn tasoitus ja tärinähienokiillotus voidaan kuitenkin toteuttaa koko tuotekehityssyklin ajan konseptimalleista prototyyppeihin ja lopputuotteisiin, ja niitä käytetään useilla eri aloilla, mukaan lukien lääketiede, autoteollisuus ja kulutushyödykkeet. Esimerkkejä tärinähienokiillotuksella käsitellyistä osista ovat autonosat autoteollisuudelle tai rullaluistimet ja kuntolaitteet urheiluteollisuuteen. Lisäksi korut ja astiat kiillotetaan tärinällä hienoksi kuluttajakäyttöön. Esimerkki autoteollisuudessa usein käytetystä höyrysilloitetusta osasta on ajoneuvojen sisäosat, kuten kojelaudat, ovenkahvat ja keskikonsolielementit. Höyryn tasoitusta käytetään myös ilmailuteollisuudessa lentokoneiden osien, kuten siipien, ilmakanavien ja moottorin osien, valmistukseen.
kuva
△ Höyrytasoitusta käytetään usein lentokoneiden osiin ilmailuteollisuudessa (Kuvan lähde: Fast Radius)
toimittajat ja hinnat
Eri palveluntarjoajat, kuten SPALECK GmbH, VibraFinish tai Rohde AG, tarjoavat täryhienokiillotusta yksityisasiakkaille ja yrityksille. Höyrytasoituksessa Xometry, AMT, DyeMansion, Protolabs ja Hubs ovat merkittäviä palveluntarjoajia, jotka tarjoavat höyryn tasoituspalveluita joko määritetyllä jälkikäsittelyratkaisukoneella tai materiaalipohjaisesti. 3Faktur on saksalainen yritys, joka tarjoaa höyrytasoitus- ja täryhienokiillotuspalveluita. Tunnetut VaporSmoothing-koneet, kuten AMT PostPro3D-sarja ja Powerfuse S -sarja, ovat Xometryn ja DyeMansionin ratkaisuja, kun taas Protolabs and Hubs käyttävät SLS- ja MJFHPA 12-, PA 12- ja MJF Ultrasint™ TPU-01 -materiaaleja.
Tärinähienokiillotukseen suuret teollisuuskoneet valmistajilta, kuten Walther Trowal, AVAtec tai Garant, maksavat noin $18,000 - $21,000 (17,000 - 20 €,{{ 7}}). 2 kg hioma-aineita maksaa 21–44 dollaria (20–40 €) ja 5 litraa seosta noin 21–44 dollaria (20–40 €). Hinnat vaihtelevat suuresti riippuen koneistettavien osien määrästä ja koosta. Höyrytasoituksesta yksittäisten osien tasoittamisen palvelumaksu voi olla 15 $ (4-€ 14 €) osan monimutkaisuudesta riippuen, vaikka monet valmistajat tarjoavat palvelun yleensä vain 10 kappaleen paketeissa. tai useampia osia. Itse höyrystimen ostaminen voi maksaa noin $10,000 - $30,000 (11,000–33,000) alueesta, valmistajasta ja laadusta riippuen .
