3D yazdırılan parçaları rafine bir yüzey elde etmek üzere cilalamak için mühendisler, kaplama, kumlama ve elle son işlem yöntemleri dahil olmak üzere çeşitli endüstriyel son işlem teknikleri kullanır. 3D baskı karmaşık parçalar üretebilse de, ilk baskılar, özellikle kaynaşık biriktirme modellemesi (FDM) kullanılarak üretilen parçalarda genellikle pürüzlü yüzeyler ve belirgin katman çizgileri sergiler. Bu nedenle, son işleme parça üretiminin son derece önemli bir parçasıdır, bitmemiş parçanın pürüzlü yüzeyini parçanın katmanlarını ekleyerek veya çıkararak düzleştirir. Bu makalede Antarktika Ayı, her bir yöntemin ilgili süreçlerinin, avantaj ve dezavantajlarının anlaşılmasını kolaylaştırmak için şu anda piyasada bulunan iki ana yüzey bitirme işlemini - buharlı düzleştirme ve vibrasyonlu hassas parlatma - sistematik olarak tanıtacak ve karşılaştıracaktır.
buhar pürüzsüz
Buharlı Düzeltme, aynı zamanda kimyasal buharlı yumuşatma olarak da bilinir, basılı parçaları buharlaşan bir solvent ortamına maruz bırakan bir yüzey işleme tekniğidir. Endüstriyel buhar yumuşatma işlemi, maksimum maruz kalma için hava geçirmez bir bölmede tekli veya çoklu bileşenlerin dikkatli bir şekilde askıya alınmasını gerektirir. FA 326 gibi bir kimyasal çözücü karışımı, parça üzerinde yoğunlaşıp sertleştiği ve kontrollü bir eritme yoluyla yüzey düzensizliklerini ortadan kaldırdığı bir hazneye enjekte edilir ve püskürtülür. Hazne sıcaklığı arttıkça artık solvent buharlaşır ve geri kazanılır. Nihai parça su geçirmez hale gelir ve pürüzsüz iç boşluğunu, hassas boyutlarını ve orijinal malzeme hacmini korur. En iyi buhar yumuşatma sonuçları için, işlemin kontrollü bir ortamda 3D baskı buhar yumuşatma için tasarlanmış endüstriyel sınıf ekipman kullanılarak gerçekleştirilmesi önerilir. Bir DIY yöntemiyle ilgilenenler için, kimyasal çözücü olarak aseton veya etanol kullanılarak buharla yumuşatma elde edilebilir veya bu durumda çözücü emdirme olarak bilinir. Ancak, dikkatli olunmalı ve uygun güvenlik önlemleri ve ekipmanı yerinde olmalıdır.
△Buharlı pürüzsüz kısım solda ve standart yüzey işlemi sağdadır (fotoğraf kaynağı: ProtoLabs)
Titreşim ince parlatma
Vibrasyonlu finisaj ise yüzey hazırlığı için kimyasallar kullanmaz. Bunun yerine, 3B yazdırılan parçanın yüzeyini geliştirmek için aşındırıcı ortama güvenir. İşlem sırasında, birden fazla 3B yazdırılmış parça, seçilen aşındırıcı ortam ve bileşik yağlama sıvısı ile doldurulmuş titreşimli bir kovaya yerleştirilir. Makine çalıştırıldığında, namlu hareket etmeye başlar ve parça ile öğütme ortamı arasında mekanik sürtünme oluşturur. Bu çıkarma işlemi, en dıştaki malzeme katmanını en aza indirerek ve nazikçe kaldırarak parçanın yüzey kalitesini iyileştirir. Titreşimli ince parlatma, özel önlemler ve ekipman gerektirir ve iki yöntem sunar: titreşim yöntemi ve yuvarlanma yöntemi. Titreşim yöntemi, özellikle daha az ayrıntıya sahip daha büyük nesneler için uygundur ve istenen sonuca daha çabuk ulaşılabilir.
Aşındırıcı veya talaş seçimi, titreşimli ince parlatmada kritik öneme sahiptir. Aşındırıcı talaşlar, her biri farklı sonuçlar veren seramik, plastik veya çelikten yapılabilir. Seramik aşındırıcılar özellikle çapak alma ve parlak bir yüzey elde etme için uygundur. Yüksek yoğunlukları nedeniyle yüksek basınçlara dayanabilirler ve paslanmaz çelik, metal ve plastik parçaların işlenmesi için uygundurlar. Plastik aşındırıcılar, nazik bitirme gerektiren yumuşak, hassas yüzeyler için idealdir. Hem piramidal hem de konik şekillerde gelirler. Ayrıca Walther Trowl, ulaşılması zor alanlardaki çok küçük, hassas parçalar için nipel şeklinde aşındırıcılar geliştirmiştir. Çelik aşındırıcılar çoğunlukla küreseldir ve minimum malzeme kaldırma özelliğine sahiptir, bu da onları pürüzsüz ve çizilmez bir yüzey sağlamak için metal, gümüş veya alüminyum parçaların parlatılması ve mekanik temizliği için ideal kılar.
△Seramikten yapılan aşındırıcılar yüksek basınca dayanabilir. (Kaynak: Vibrafinish)
Aşındırıcılara ek olarak, titreşimli ince parlatma işlemi ayrıca yağlama sıvıları, yani bileşikler gerektirir. Bileşikler, parçalardan aşınmayı emmek ve çıkarmak ve parçaları temizlemek ve yağdan arındırmak için kullanılır. Asitleme için metal parçaların işlenmesi için asidik bileşikler seçilebilir. İşlemden sonra kurutma gereklidir. Bu parçalar, mısır koçanı unu, hindistancevizi unu veya tahta bloklar gibi ısıtılmış bir kurutma ortamı ile yerleştirilip vibrasyona tabi tutulduğu vibrasyonlu bir kurutucuda kurutulabilir. Alternatif olarak bantlı kurutucular, özellikle iç kanalları ve delikleri olan hassas ve hacimli parçalar için uygundur. Bantlı kurutucuda 3D baskılı parçalar bant üzerindeki sıcak hava sisteminden geçirilir ve bu şekilde kurutulur.
Buharlı düzleştirme ve vibrasyonlu cilalama işlemleri, işlenen parçaların sayısına ve karmaşıklığına bağlı olarak, on dakikadan birkaç saate kadar zaman içinde değişir.
uyumlu malzeme
Vapor Smooth, çoğu 3D baskı polimeri ve elastomeriyle uyumludur. Buharla yumuşatma için yaygın olarak kullanılan malzemeler arasında Akrilonitril Stiren Akrilat (ASA), Akrilonitril Bütadien Stiren (ABS), Yüksek Etkili Polistiren (makineye bağlı olarak), Naylon 11 (PA 11), Naylon 12 (PA 12), polipropilen (PP) ve polikarbonat bulunur. /akrilonitril bütadien stiren (PC-ABS). Bununla birlikte, TPU ve belirli özel elyaflarla buharla düzleştirmenin tavsiye edilmediğini belirtmekte fayda var. Aseton, metil etil keton (MEK), tetrahidrofuran (THF), diklorometan (DCM) ve etil asetat gibi her çözücünün kendi etkinliği ve uygulama hususları vardır.
Bununla birlikte, titreşimli ince cilalama diğer birçok farklı malzeme ile uyumludur. Örneğin, titreşimli ince parlatma yalnızca polietilen (PE), polipropilen (PP) veya polietilen tereftalat (PET) gibi termosetler, termoplastikler ve elastomerlerden yapılan 3D baskılı parçalar için mevcut değildir, alüminyum, paslanmaz gibi metaller için de kullanılabilir. çelik, pirinç veya bakır. Bu, onu FDM/FFF ve toz yatağı füzyonu gibi çeşitli 3D baskı teknikleri için bir son işleme yöntemi olarak kullanılabilecek daha çok yönlü bir yöntem haline getirir.
△Vibrasyonla parlatılmış metal parçaların öncesi ve sonrası karşılaştırması (Kaynak: Acton Finishing)
Son işleme tekniklerinin sınırlamaları ve avantajları
Her iki işlem de yüzey görünümü ve performans açısından birçok avantaj sunar. Buharla düzleştirme, enjeksiyonla kalıplamaya kıyasla pürüzsüz ve suya dayanıklı yüzey bitirme parçaları elde edebilir ve parçaların uzama, gerilme özellikleri, bükülme özelliklerini geliştirebilir, özellikleri, dayanıklılığı ve hassasiyeti koruyabilir. Öte yandan vibrasyonlu finisaj, suya dayanıklı bir finisaj sağlamaz, ancak aynı zamanda son derece pürüzsüz bir yüzey sağlar, kaplama izlerini giderir ve çizilmeye ve lekelenmeye karşı dayanıklı bir yüzey oluşturur. Titreşimli bitirme ve buharla yumuşatma yöntemleriyle işlenen bileşenler, parlak görünümlü pürüzsüz yüzeyler üretir. Bununla birlikte, buharla düzleştirme, titreşimli ince cilalamaya göre daha parlak bir yüzey sağlar. Ek olarak, titreşimli ince cilalama işlemine tabi tutulan parçalar, önemli ölçüde daha yumuşak, daha hoş bir dokunma deneyimi sergiledi.
Ancak, buharla düzeltmenin her baskı için en iyi çözüm olmadığını belirtmekte fayda var. Çok karmaşık, çok küçük, çok büyük ya da çok düz olan modeller bozulabilir ya da ayrıntılarını kaybedebilir ve daha sonra artefaktlar görünebilir. Buharla yumuşatma işleminden sonra parçalarda köprüleşme, kabarcıklar, ısırma izleri, kenar havuzları, noktalar, delikler veya eksik özellikler gibi kusurlar görülebilir. Ek olarak, esnek malzemelerin sert malzemelere göre yüzey kusurlarına daha yatkın olduğunu belirtmekte fayda var. Bu nedenle, eklem bütünlüğünden ödün vermemek veya aşırı buhara maruz kalma nedeniyle yapışmaya neden olmamak için eklemli hareketli parçaları veya bileşenleri buharla düzleştirirken dikkatli zamanlama yapılmalıdır.
Öte yandan, titreşimli ince cilalama, farklı aşındırıcılar ve yöntemler seçilerek her türlü özel gereksinime, malzeme özelliklerine ve parçanın yapısına uyarlanabildiğinden, buharla düzleştirmeden daha geniş bir 3D baskılı parça yelpazesi için uygundur. Titreşimli sonlandırma, süreç her zaman uzmanlar tarafından profesyonelce yapıldığı sürece neredeyse tüm 3D baskılı parçalar için uygundur. Bununla birlikte, titreşimli cilalama, parça geometrisinin kaybına yol açabilir. Örneğin, bileşenlerin köşeleri ve uçları aşırı derecede yuvarlatılabilir ve şeklini kaybedebilir, bu durum buharla düzleştirmede olmaz. Ek olarak, vibrasyonlu finisaj bazen süreci uzatan müteakip ilave kurutma prosedürlerini gerektirir.
Uygulama alanı
Buhar yumuşatma, suya dayanıklı, antimikrobiyal ve kimyasal içermeyen bileşenlerin işlenmesi için tıp, otomotiv ve havacılık gibi endüstriler tarafından tercih edilen bir teknolojidir. Titreşimli ince cilalama söz konusu olduğunda, özellikle medikal, otomotiv ve spor endüstrileri bu teknolojiden yararlanır. Her alanda, bileşenlerin düzgün çalışması ve güvenli koşulların sağlanması için özellikle metal parçalar olmak üzere pürüzsüz yüzeyler önemlidir. Bununla birlikte, buharlı düzleştirme ve titreşimli ince cilalama, konsept modellerden prototiplere ve nihai ürünlere kadar ürün geliştirme döngüsü boyunca uygulanabilir ve tıp, otomotiv ve tüketim malları dahil olmak üzere çok çeşitli endüstrilerde kullanılır. Titreşimli ince parlatma ile işlenen parçalara örnek olarak otomotiv endüstrisi için araba parçaları veya spor endüstrisi için tekerlekli patenler ve fitness ekipmanları verilebilir. Ayrıca mücevherat ve sofra takımları, tüketici kullanımı için titreşimli incelikte parlatılır. Otomotiv endüstrisinde sıklıkla kullanılan buharla düzleştirilmiş parçaya bir örnek, gösterge panelleri, kapı kolları ve orta konsol elemanları gibi araçların iç bileşenleridir. Buhar yumuşatma aynı zamanda havacılık endüstrisinde diğerlerinin yanı sıra kanatlar, hava kanalları ve motor parçaları gibi uçak parçaları için de kullanılır.
resim
△Havacılık endüstrisindeki uçak parçalarına buhar yumuşatma sıklıkla uygulanır (Resim kaynağı: Fast Radius)
tedarikçiler ve fiyatlar
SPALECK GmbH, VibraFinish veya Rohde AG gibi çeşitli hizmet sağlayıcılar, özel müşteriler ve şirketler için vibrasyonlu ince polisaj sunmaktadır. Buhar yumuşatma için, Xometry, AMT, DyeMansion, Protolabs ve Hubs, belirtilen son işleme çözümü makinesi veya malzeme bazında buhar yumuşatma hizmetleri sunan önde gelen hizmet sağlayıcılarıdır. 3Faktur, buharlı düzleştirme ve vibrasyonlu ince polisaj hizmetleri sunan bir Alman şirketidir. AMT PostPro3D serisi ve Powerfuse S serisi gibi iyi bilinen VaporSmoothing makineleri, Xometry ve DyeMansion tarafından sağlanan çözümlerdir; Protolabs ve Hub'lar ise sırasıyla SLS ve MJFHPA 12, PA 12 ve MJF Ultrasint™ TPU-01 malzemeleri kullanır.
Titreşimli ince cilalama için, Walther Trowal, AVAtec veya Garant gibi üreticilerin büyük endüstriyel makinelerinin maliyeti yaklaşık 18,000 ila 21,000 (17,000 ila 20,{{ 7}}). 2 kg aşındırıcı 21 – 44 $ (20 – 40 €) ve 5 litre bileşik yaklaşık 21 – 44 $ (20 – 40 €) arasındadır. Fiyatlar, işlenecek parçaların miktarına ve boyutuna bağlı olarak büyük ölçüde değişir. Buharlı düzleştirme için, tek tek parçaları düzleştirme servis ücreti, parçanın karmaşıklığına bağlı olarak $5-15$ (€4-14€) olabilir, ancak çoğu üretici bu hizmeti genellikle yalnızca 10'luk paketler halinde sunar. veya daha fazla parça. Bölgeye, üreticiye ve kaliteye bağlı olarak buharlı yumuşatıcının kendisini satın almanın maliyeti yaklaşık 10,{24}} ila 30,000 (11,000–33,000) olabilir .
