Com o desenvolvimento da tecnologia de impressão 3D, mais e mais usuários estão usando-a para pesquisa e desenvolvimento de produtos, bem como produção em massa. Embora a aplicação da impressão 3D esteja se tornando mais madura, ainda existem alguns problemas visíveis na superfície dos produtos impressos, como linhas de camada óbvias e superfícies ásperas. O alisamento de vapor e o polimento por vibração são as duas principais maneiras de pós-processamento para melhorar isso. Agora vamos dar uma olhada nas comparações dos dois métodos.
Alisamento de vapor
O alisamento de vapor, também conhecido como alisamento químico de vapor, é uma técnica que envolve a exposição de peças impressas a um ambiente solvente para tratamento de superfície. Em processos industriais de alisamento de vapor, peças individuais ou múltiplas são cuidadosamente suspensas em uma câmara fechada para maximizar a exposição. Uma mistura de solventes químicos (como o FA 326) é injetada e pulverizada na câmara, onde condensa e endurece nas peças, eliminando irregularidades superficiais através da fusão controlada. À medida que a temperatura da câmara aumenta, o solvente residual evapora e é recuperado. A parte final torna-se impermeável, mantendo suas superfícies interiores lisas, dimensões precisas e volume de material original.
Para obter os melhores resultados de suavização de vapor, recomenda-se o uso de equipamentos de nível industrial projetados especificamente para suavização de vapor de impressão 3D em um ambiente controlado. Para aqueles interessados em métodos DIY, acetona ou etanol podem ser usados como solventes químicos para obter suavização de vapor. No entanto, é preciso ter cautela e medidas e equipamentos de segurança adequados.
△ O lado esquerdo é a seção lisa de vapor e o lado direito é o tratamento de superfície padrão (Crédito da foto: ProtoLabs)
Polimento por vibração
Por outro lado, o polimento por vibração não utiliza produtos químicos para o tratamento de superfícies. Em vez disso, ele depende de mídia de moagem para melhorar a superfície de peças impressas em 3D. Neste processo, várias peças impressas em 3D são colocadas em uma tigela vibratória preenchida com meios de moagem selecionados e lubrificante composto. Quando a máquina é ligada, a bacia começa a se mover, criando atrito mecânico entre as peças e o meio de moagem. Este processo subtrativo pode minimizar e remover suavemente a camada externa de material para melhorar a qualidade da superfície das peças. O polimento por vibração requer medidas e equipamentos especiais e oferece dois métodos: método de vibração e método de tombamento. O método de vibração é particularmente adequado para objetos maiores com menos detalhes e pode alcançar os resultados desejados mais rapidamente.
A seleção de abrasivos ou cavacos é crucial no polimento por vibração. Os fragmentos abrasivos podem ser feitos com cerâmica, plástico ou aço, cada um produzindo resultados diferentes. Os abrasivos cerâmicos são especialmente eficazes na remoção de rebarbas e na obtenção de um acabamento superficial brilhante. Devido à sua alta densidade, eles podem suportar alta pressão e são adequados para o processamento de peças de aço inoxidável, metal e plástico. Os abrasivos plásticos são ideais para o processamento suave de superfícies macias e delicadas. Eles vêm em forma de pirâmide ou formas cônicas. Além disso, a Walther Trowal também desenvolveu abrasivos em forma de mamilo que são adequados para peças delicadas ultrapequenas em áreas de difícil acesso. Os abrasivos de granalha de aço têm principalmente forma esférica que transmite remoção mínima de material, tornando-os particularmente adequados para polimento e limpeza mecânica de metal, prata ou peças feitas de alumínio, garantindo superfícies lisas e livres de riscos.
△Os abrasivos à base de cerâmica podem suportar alta pressão. (Fonte: Vibrafinish)
Além dos abrasivos, são necessários lubrificantes, também conhecidos como compostos. Esses compostos são usados para absorver e remover o desgaste das peças, além de limpá-las e desengordura-las. Para o processamento de peças metálicas, compostos ácidos podem ser usados para decapagem. Após o tratamento, a secagem é necessária. As peças podem ser colocadas em um secador vibratório para secagem, juntamente com meios de secagem aquecidos, como grãos de espiga de milho, grãos de casca de nogueira ou pedaços de madeira.
Materiais compatíveis
O alisamento de vapor é compatível com a maioria dos polímeros e elastômeros de impressão 3D. Materiais comuns adequados para alisamento de vapor incluem Acrilonitrila Estireno Acrilato (ASA), Acrilonitrila Butadieno Estireno (ABS), Poliestireno de Alto Impacto (dependendo da máquina), Nylon 11 (PA 11), Nylon 12 (PA 12), Polipropileno (PP) e Policarbonato/Acrilonitrila Butadieno Estireno (PC-ABS). No entanto, deve-se notar que TPU e certos filamentos especiais não são recomendados para alisamento de vapor. Cada solvente como acetona, metil etil cetona (MEK), tetraidrofurano (THF), diclorometano (DCM) e acetato de etila tem sua própria eficácia e considerações de aplicação.
Por outro lado, o polimento vibratório é compatível com muitos materiais diferentes. Por exemplo, o polimento por vibração pode ser usado não apenas para peças impressas em 3D feitas com plásticos termofixos, plásticos termoplásticos e elastômeros (como polietileno (PE), polipropileno (PP) ou polietileno tereftalato (PET)), mas também para metais como alumínio, aço inoxidável, cobre ou latão. Isso o torna um método mais versátil que pode ser usado como uma técnica de pós-processamento para várias tecnologias de impressão 3D, como FDM/FFF e fusão em leito de pó.
△Antes e depois da comparação de peças metálicas tratadas por polimento por vibração (Fonte: Acton Finishing)
Limitações e Vantagens das Técnicas de Pós-Processamento
Ambos os métodos têm muitas vantagens em termos de aparência de superfície e desempenho. O alisamento a vapor pode alcançar superfícies tão lisas e impermeáveis quanto as peças moldadas por injeção, além de melhorar o alongamento, a resistência à tração, o desempenho de flexão, a manutenção das características, a resistência e a precisão das peças. Por outro lado, o polimento de vibração não pode ser impermeável, mas pode fornecer superfícies excepcionalmente lisas, removendo marcas de revestimento e produzindo superfícies resistentes a riscos e repelentes de sujeira. Peças processadas usando polimento por vibração e métodos de alisamento a vapor podem produzir superfícies lisas com aparência brilhante. No entanto, em comparação com o polimento por vibração, o alisamento a vapor proporciona uma superfície mais brilhante. Além disso, as peças tratadas com polimento por vibração exibem uma experiência tátil visivelmente mais suave e agradável.
Por outro lado, o polimento de vibração é adequado para uma gama mais ampla de peças impressas em 3D do que o alisamento de vapor, porque pode se adaptar a quaisquer requisitos personalizados, propriedades do material e estruturas, escolhendo diferentes abrasivos/métodos. Desde que este processo seja sempre realizado profissionalmente por especialistas, o polimento por vibração aplica quase todos os componentes impressos em 3D. No entanto, a aletamento da vibraometria pode resultar em perda de forma geométrica para certos componentes. Por exemplo, os ângulos e pontas de um componente podem ficar excessivamente arredondados e perder sua forma, o que não ocorre com o alisamento de vapor. Além disso, o polimento por vibração às vezes requer procedimentos de secagem adicionais depois, o que prolonga o processo.
Campos de Aplicação
O alisamento de vapor é uma tecnologia favorecida em indústrias como médica, automotiva e aeroespacial para o tratamento de peças impermeáveis, antibacterianas e sem substâncias químicas. Quando se trata de polimento por vibração, as indústrias médica, automotiva e esportiva se beneficiam particularmente com essa técnica. Em cada campo, uma superfície lisa (particularmente componentes metálicos) é fundamental para garantir a operação adequada e as condições de segurança das peças. No entanto, tanto o alisamento de vapor quanto o polimento por vibração podem ser implementados ao longo do ciclo de desenvolvimento de produtos, transformando modelos conceituais em protótipos para produtos finais, e têm sido amplamente utilizados em várias indústrias, incluindo médica, automotiva e bens de consumo. Por exemplo, as peças processadas usando técnicas de polimento por vibração incluem peças automotivas ou equipamentos esportivos, como patins de gelo ou equipamentos de fitness. Além disso, joias e talheres também são polidos usando técnicas de polimento por vibração para uso do consumidor. Um exemplo na indústria automotiva onde componentes alisados, a vapor, são frequentemente usados são componentes internos de veículos, como painéis, maçanetas de portas e elementos de console central. O alisamento de vapor também é usado para peças de aeronaves na indústria aeroespacial, como asas, dutos de ar e componentes do motor.
△ Alisamento de vapor comumente aplicado em peças de aeronaves na Indústria Aeroespacial (Fonte da imagem: Fast Radius)
Os fornecedores e os preços
Diferentes prestadores de serviços, como SPALECK GmbH, VibraFinish ou Rohde AG, oferecem serviços de polimento por vibração para clientes particulares e empresas. Para suavização de vapor, provedores de serviços conhecidos incluem Xometry, AMT, DyeMansion, Protolabs e Hubs. Eles fornecem serviços de alisamento de vapor através de máquinas de solução de pós-processamento designadas ou com base em especificações de materiais. A 3Faktur é uma empresa alemã que oferece serviços de alisamento de vapor e polimento por vibração. Máquinas populares de alisamento de vapor como as séries AMT PostPro3D e Powerfuse S são fornecidas pela Xometry e pela DyeMansion, respectivamente. Protolabs e Hubs utilizam a tecnologia SLS (Selective Laser Sintering) com materiais MJFHPA 12 (Multi Jet Fusion High-Performance PA 12), PA 12 (Poliamida 12), MJF Ultrasint™TPU-01.
Quanto ao polimento por vibração, as grandes máquinas industriais produzidas por fabricantes como Walther Trowal, AVATec ou Garant têm preços que variam entre 18 mil e 21 mil dólares (17 mil euros a 20 mil euros). O preço de um abrasivo de 2kg varia de US$ 21 a US$ 44 (€20 a €40), enquanto um composto de 5 litros custa aproximadamente o mesmo (US$ 21 - US$ 44/€20 - €40). Os preços podem variar significativamente dependendo da quantidade e tamanho das peças a serem processadas. Para serviços de alisamento de vapor, o custo por peça pode variar de US $ 5 a US $ 15 USD (US $ 4 - € 14), dependendo da complexidade; embora muitos fabricantes normalmente só ofereçam este serviço em pacotes de pelo menos dez peças. O custo de compra de um dispositivo de alisamento vapot em si é de cerca de US $ 10k a US $ 30k USD (€ 11k - € 33K), dependendo da região, fabricante e nível de qualidade.
