För att polera 3D-utskrivna delar för att uppnå en förfinad finish använder ingenjörer en mängd olika industriella efterbehandlingstekniker, inklusive beläggning, sandblästring och handbearbetningsmetoder. Även om 3D-utskrift kan producera komplexa delar, uppvisar initiala utskrifter ofta grova ytor och uttalade lagerlinjer, särskilt i delar som produceras med fused deposition modeling (FDM). Av denna anledning är efterbearbetning en extremt viktig del av detaljtillverkningen, som jämnar ut den grova ytan på den ofärdiga delen genom att lägga till eller ta bort lager av delen. I den här artikeln kommer Antarctic Bear systematiskt att introducera och jämföra två vanliga ytbehandlingsprocesser som för närvarande finns på marknaden – ångutjämning och vibrationsfinpolering, för att underlätta förståelsen av de respektive processerna, fördelarna och nackdelarna med varje metod.
ånga slät
Vapor Smoothing, även känd som kemisk ångutjämning, är en ytbehandlingsteknik som utsätter tryckta delar för en avdunstande lösningsmedelsmiljö. Den industriella ångutjämningsprocessen kräver noggrann suspension av enstaka eller flera komponenter i en lufttät kammare för maximal exponering. En kemisk lösningsmedelsblandning, såsom FA 326, injiceras och sprutas in i en kammare där den kondenserar och hårdnar på delen, vilket eliminerar ytojämnheter genom en kontrollerad smälta. När kammartemperaturen ökar, avdunstar det kvarvarande lösningsmedlet och återvinns. Den sista delen blir vattentät och behåller sin släta inre hålighet, exakta mått och ursprungliga materialvolym. För bästa ångutjämningsresultat rekommenderas att processen utförs i en kontrollerad miljö med användning av utrustning av industriell kvalitet utformad för 3D-utskrift ångutjämning. För dem som är intresserade av en gör-det-själv-metod kan ångutjämning uppnås med aceton eller etanol som ett kemiskt lösningsmedel, eller i detta fall känt som lösningsmedelsimpregnering. Försiktighet måste dock iakttas och lämpliga säkerhetsåtgärder och utrustning måste finnas på plats.
△Den ångsläta delen är till vänster, och standardytbehandlingen är till höger (fotokälla: ProtoLabs)
Vibrationsfinpolering
Vibrerande ytbehandling använder däremot inte kemikalier för ytbehandling. Istället förlitar den sig på slipande media för att förbättra ytan på den 3D-utskrivna delen. Under processen placeras flera 3D-utskrivna delar i en vibrerande hink fylld med utvalda slipmedel och sammansatt smörjvätska. När maskinen slås på börjar cylindern röra sig, vilket skapar mekanisk friktion mellan delen och slipmediet. Denna subtraktiva process förbättrar detaljens ytkvalitet genom att minimera och försiktigt ta bort det yttersta lagret av material. Vibrerande finpolering kräver speciella åtgärder och utrustning och erbjuder två metoder: vibrationsmetod och tumlingsmetod. Vibrationsmetoden är särskilt lämplig för större föremål med mindre detaljer och kan uppnå önskat resultat snabbare.
Valet av slipmedel eller spån är avgörande vid vibrerande finpolering. Slipande spån kan vara gjorda av keramik, plast eller stål, var och en ger olika resultat. Keramiska slipmedel är särskilt lämpliga för att avgrada och få en blank yta. På grund av sin höga densitet tål de höga tryck och är lämpliga för bearbetning av rostfria stål-, metall- och plastdelar. Plastslipmedel är idealiska för mjuka, ömtåliga ytor som kräver skonsam ytbehandling. De finns i både pyramidformade och koniska former. Dessutom har Walther Trowl utvecklat nippelformade slipmedel för mycket små, ömtåliga delar på svåråtkomliga områden. Stålslipmedel är mestadels sfäriska och har minimal materialborttagning, vilket gör dem idealiska för polering och mekanisk rengöring av metall-, silver- eller aluminiumdelar för att säkerställa en slät och repfri yta.
△Slipmedel av keramik tål högt tryck. (Källa: Vibrafinish)
Förutom slipmedel kräver den vibrerande finpoleringsprocessen även smörjvätskor, dvs föreningar. Föreningar används för att absorbera och ta bort slitage från delar och för att rengöra och avfetta delar. Sura föreningar kan väljas för bearbetning av metalldelar för betning. Efter bearbetning krävs torkning. Dessa delar kan torkas i en vibrerande torktumlare där de placeras med ett uppvärmt torkmedel såsom majskolvar, nötmjöl eller träklossar och vibreras. Alternativt är bandtorkar särskilt lämpliga för känsliga och skrymmande delar med invändiga kanaler och hål. I en bandtork förs de 3D-printade delarna genom ett varmluftssystem på bandet och torkas på detta sätt.
Ångutjämnande och vibrerande poleringsbehandlingar varierar i tid, från tio minuter till flera timmar, beroende på antalet och komplexiteten hos de delar som bearbetas.
kompatibelt material
Vapor Smooth är kompatibel med de flesta 3D-utskriftspolymerer och elastomerer. Vanliga material för ångutjämning inkluderar akrylonitrilstyrenakrylat (ASA), akrylonitrilbutadienstyren (ABS), högpåverkande polystyren (beroende på maskin), nylon 11 (PA 11), nylon 12 (PA 12), polypropen (PP) och polykarbonat /akrylnitrilbutadienstyren (PC-ABS). Det är dock värt att notera att ångutjämning med TPU och vissa specialfilament inte rekommenderas. Varje lösningsmedel, såsom aceton, metyletylketon (MEK), tetrahydrofuran (THF), diklormetan (DCM) och etylacetat, har sina egna effektivitets- och tillämpningsöverväganden.
Vibrerande finpolering är dock kompatibel med många andra olika material. Till exempel är vibrerande finpolering inte bara tillgänglig för 3D-tryckta delar gjorda av härdplaster, termoplaster och elastomerer som polyeten (PE), polypropen (PP) eller polyetentereftalat (PET), kan även användas för metaller som aluminium, rostfritt stål, mässing eller koppar. Detta gör det till en mer mångsidig metod som kan användas som en efterbearbetningsmetod för olika 3D-utskriftstekniker såsom FDM/FFF och pulverbäddsfusion.
△Före och efter jämförelse av vibrationspolerade metalldelar (Källa: Acton Finishing)
Begränsningar och fördelar med efterbehandlingstekniker
Båda processerna erbjuder många fördelar vad gäller ytutseende och prestanda. Ångutjämning kan erhålla jämna och vattenbeständiga ytfinishdelar som kan jämföras med formsprutning, och förbättra töjningen, dragegenskaperna, böjningsegenskaperna hos delarna, bibehålla egenskaper, styrka och precision. Vibrerande ytbehandling å andra sidan ger inte en vattenbeständig finish, men ger också en exceptionellt slät yta, tar bort beläggningsmärken och ger en rep- och fläckbeständig yta. Komponenter som bearbetas med vibrofinishing och ångutjämning ger släta ytor med ett glansigt utseende. Ångutjämning ger dock en blankare finish än vibrerande finpolering. Dessutom uppvisade delar behandlade med vibrerande finpolering en betydligt mjukare, behagligare taktil upplevelse.
Det är dock värt att notera att ångutjämning inte är den bästa lösningen för varje utskrift. Modeller som är för komplexa, för små, för stora eller för platta kan förvränga eller tappa detaljer, och artefakter kan vara synliga efteråt. Efter ångutjämning kan delar uppvisa defekter såsom överbryggning, blåsor, bitmärken, kantpooler, fläckar, hål eller ofullständiga egenskaper. Dessutom är det värt att notera att flexibla material är mer benägna att få ytdefekter än styva material. Därför måste noggrann tidpunkt tas vid ångutjämning av rörliga delar eller komponenter med skarvar för att undvika att kompromissa med fogintegriteten eller orsaka att den fastnar på grund av överexponering för ånga.
Å andra sidan är vibrerande finpolering lämplig för ett bredare utbud av 3D-printade detaljer än ångutjämning, eftersom den kan anpassas till alla individuella krav, materialegenskaper och struktur hos delen genom att välja olika slipmedel och metoder. Vibrerande efterbehandling är lämplig för nästan alla 3D-printade delar, så länge processen alltid görs professionellt av specialister. Vibrerande finishpolering kan dock leda till förlust av delens geometri. Till exempel kan hörnen och spetsarna på komponenter vara alltför rundade och förlora sin form, vilket inte händer med ångutjämning. Dessutom kräver vibrationsbehandling ibland efterföljande ytterligare torkningsprocedurer, vilket förlänger processen.
Ansökningsfält
Vapor smoothing är en teknik som gynnas av industrier som medicin, bil och flyg för behandling av vattenresistenta, antimikrobiella och kemikaliefria komponenter. När det kommer till vibrerande finpolering drar särskilt medicin-, fordons- och sportindustrin nytta av denna teknik. På alla områden är släta ytor, särskilt metalldelar, viktiga för att säkerställa korrekt funktion och säkra förhållanden för komponenterna. Ångutjämning och vibrerande finpolering kan dock implementeras under hela produktutvecklingscykeln, från konceptmodeller till prototyper till slutprodukter, och används i en mängd olika branscher, inklusive medicin, fordon och konsumentvaror. Exempel på delar som bearbetas med vibrerande finpolering är bildelar till fordonsindustrin eller rullskridskor och fitnessutrustning för sportbranschen. Dessutom är smycken och serviser vibrationsfinpolerade för konsumentbruk. Ett exempel på en ångutjämnad del som ofta används inom bilindustrin är fordonens interiörkomponenter, såsom instrumentbrädor, dörrhandtag och mittkonsolelement. Ångutjämning används även inom flygindustrin för flygplansdelar som vingar, luftkanaler och motordelar, bland annat.
bild
△Vapor smoothing appliceras ofta på flygplansdelar inom flygindustrin (Bildkälla: Fast Radius)
leverantörer och priser
Olika tjänsteleverantörer, som SPALECK GmbH, VibraFinish eller Rohde AG, erbjuder vibrerande finpolering för privatkunder och företag. För ångutjämning är Xometry, AMT, DyeMansion, Protolabs och Hubs framstående tjänsteleverantörer som erbjuder ångutjämningstjänster antingen med specificerad efterbearbetningslösningsmaskin eller materialbaserad. 3Faktur är ett tyskt företag som erbjuder ångutjämning och vibrerande finpolering. Välkända VaporSmoothing-maskiner som AMT PostPro3D-serien och Powerfuse S-serien är lösningar som tillhandahålls av Xometry och DyeMansion, medan Protolabs och Hubs använder SLS respektive MJFHPA 12, PA 12 och MJF Ultrasint™ TPU-01 material.
För vibrerande finpolering kostar stora industrimaskiner från tillverkare som Walther Trowal, AVAtec eller Garant cirka 18,000 till 21 USD,000 (17,000 och 20 €,{{ 7}}). 2 kg slipmedel kostar mellan 21 – 44 USD (20 – 40 €) och 5 liter blandning runt 21 – 44 USD (20 – 40 €). Priserna varierar kraftigt beroende på mängden och storleken på de delar som ska bearbetas. För ångutjämning kan serviceavgiften för utjämning av enskilda delar vara $5-$15 (€4-€14) beroende på delens komplexitet, även om många tillverkare vanligtvis bara erbjuder tjänsten i paket om 10 eller fler delar. Att köpa själva ångutjämnaren kan kosta runt $10,000 till $30,000 (€11,000–33,000), beroende på region, tillverkare och kvalitet .
