Met de ontwikkeling van 3D-printtechnologie gebruiken steeds meer gebruikers het voor product-R &D en massaproductie. Hoewel de toepassing van 3D-printen steeds volwassener wordt, zijn er nog steeds enkele zichtbare problemen op het oppervlak van de geprinte producten, zoals duidelijke laaglijnen en ruwe oppervlakken. Vapor smoothing en Vibration polishing zijn de belangrijkste twee nabewerkingsmanieren om dit te verbeteren. Laten we nu eens kijken naar de vergelijkingen van de twee methoden.
Damp gladstrijken
Vapor Smoothing, ook bekend als chemische dampafvlakking, is een techniek waarbij geprinte onderdelen worden blootgesteld aan een oplosmiddelomgeving voor oppervlaktebehandeling. Bij industriële dampafvlakkingsprocessen worden afzonderlijke of meerdere onderdelen zorgvuldig opgehangen in een afgesloten kamer om de blootstelling te maximaliseren. Een mengsel van chemische oplosmiddelen (zoals FA 326) wordt geïnjecteerd en in de kamer gespoten, waar het condenseert en verhardt op de onderdelen, waardoor onregelmatigheden in het oppervlak worden geëlimineerd door gecontroleerd smelten. Naarmate de kamertemperatuur stijgt, verdampt het resterende oplosmiddel en wordt het teruggewonnen. Het laatste deel wordt waterdicht met behoud van de gladde binnenoppervlakken, precieze afmetingen en het originele materiaalvolume.
Om optimale dampafvlakkingsresultaten te bereiken, wordt aanbevolen om apparatuur van industriële kwaliteit te gebruiken die speciaal is ontworpen voor het 3D-printen van dampafvlakking in een gecontroleerde omgeving. Voor degenen die geïnteresseerd zijn in doe-het-zelf-methoden, kan aceton of ethanol worden gebruikt als chemische oplosmiddelen voor het bereiken van dampafvlakking. Voorzichtigheid is echter geboden en de juiste veiligheidsmaatregelen en apparatuur moeten aanwezig zijn.
△ De linkerkant is het dampgladde gedeelte en de rechterkant is de standaard oppervlaktebehandeling (Fotocredit: ProtoLabs)
Trillingen polijsten
Aan de andere kant gebruikt trillingspolijsten geen chemicaliën voor oppervlaktebehandeling. In plaats daarvan vertrouwt het op slijpmedia om het oppervlak van 3D-geprinte onderdelen te verbeteren. In dit proces worden meerdere 3D-geprinte onderdelen in een trilkom geplaatst die is gevuld met geselecteerde slijpmedia en samengesteld smeermiddel. Wanneer de machine wordt ingeschakeld, begint de kom te bewegen, waardoor mechanische wrijving ontstaat tussen de onderdelen en de slijpmedia. Dit subtractieve proces kan de buitenste laag materiaal minimaliseren en voorzichtig verwijderen om de oppervlaktekwaliteit van de onderdelen te verbeteren. Trillingspolijsten vereist speciale maatregelen en apparatuur en biedt twee methoden: trillingsmethode en tuimelmethode. De trilmethode is met name geschikt voor grotere objecten met minder details en kan sneller de gewenste resultaten bereiken.
De selectie van schuurmiddelen of spaanders is cruciaal bij het polijsten van trillingen. Schurende fragmenten kunnen worden gemaakt met keramiek, kunststoffen of staal, die elk verschillende resultaten opleveren. Keramische schuurmiddelen zijn vooral effectief in het verwijderen van bramen en het bereiken van een heldere oppervlakteafwerking. Door hun hoge dichtheid zijn ze bestand tegen hoge druk en zijn ze geschikt voor het verwerken van roestvrijstalen, metalen en kunststof onderdelen. Kunststof schuurmiddelen zijn ideaal voor een voorzichtige verwerking van zachte, delicate oppervlakken. Ze zijn er in piramidevorm of conische vormvariëteiten. Daarnaast heeft Walther Trowal ook tepelvormige schuurmiddelen ontwikkeld die geschikt zijn voor ultrakleine delicate onderdelen op moeilijk bereikbare plaatsen. Stalen schotschuurmiddel heeft meestal een bolvorm die minimale materiaalverwijdering verleent, waardoor ze bijzonder geschikt zijn voor het polijsten en mechanisch reinigen van metalen, zilver of aluminium gemaakte onderdelen die zorgen voor gladde krasvrije oppervlakken.
△ Schuurmiddelen op basis van keramiek zijn bestand tegen hoge druk. (Bron: Vibrafinish)
Naast schuurmiddelen zijn smeermiddelen, ook wel compounds genoemd, nodig. Deze verbindingen worden gebruikt om slijtage aan onderdelen te absorberen en te verwijderen, en om ze te reinigen en te ontvetten. Voor het verwerken van metalen onderdelen kunnen zure verbindingen worden gebruikt voor het beitsen. Na de behandeling is drogen vereist. De onderdelen kunnen in een trildroger worden geplaatst om te drogen, samen met verwarmde droogmedia zoals maïskolfgrutten, walnootschaalgrutten of houtbrokken.
Compatibele materialen
Dampafvlakking is compatibel met de meeste 3D-printpolymeren en elastomeren. Veel voorkomende materialen die geschikt zijn voor het gladstrijken van damp zijn acrylonitril styreenacrylaat (ASA), acrylonitrilbutadieenstyreen (ABS), high-impact polystyreen (afhankelijk van de machine), nylon 11 (PA 11), nylon 12 (PA 12), polypropyleen (PP) en polycarbonaat / acrylonitrilbutadieenstyreen (PC-ABS). Er moet echter worden opgemerkt dat TPU en bepaalde speciale filamenten niet worden aanbevolen voor het gladstrijken van damp. Elk oplosmiddel zoals aceton, methylethylketon (MEK), tetrahydrofuraan (THF), dichloormethaan (DCM) en ethylacetaat heeft zijn eigen effectiviteit en toepassingsoverwegingen.
Aan de andere kant is vibrationpolishing compatibel met veel verschillende materialen. Trillingen polijsten kunnen bijvoorbeeld niet alleen worden gebruikt voor 3D-geprinte onderdelen gemaakt met thermohardende kunststoffen, thermoplastische kunststoffen en elastomeren (zoals polyethyleen (PE), polypropyleen (PP) of polyethyleentereftalaat (PET), maar ook voor metalen zoals aluminium, roestvrij staal, koper of messing. Dit maakt het een meer veelzijdige methode die kan worden gebruikt als een nabewerkingstechniek voor verschillende 3D-printtechnologieën zoals FDM / FFF en poederbedfusie.
△Voor en na vergelijking van metalen onderdelen behandeld door trillingspolijsten (Bron: Acton Finishing)
Beperkingen en voordelen van nabewerkingstechnieken
Beide methoden hebben veel voordelen op het gebied van uiterlijk en prestaties van het oppervlak. Dampafvlakking kan oppervlakken bereiken die net zo glad en waterdicht zijn als spuitgegoten onderdelen, terwijl ook de rek, treksterkte, buigprestaties, behoud van kenmerken, sterkte en nauwkeurigheid van de onderdelen worden verbeterd. Aan de andere kant kan vibrattionpolijsten geen waterdicht maken, maar het kan uitzonderlijk gladde oppervlakken bieden door coatingsporen te verwijderen en krasbestendige en vuilafstotende oppervlakken te produceren. Onderdelen die zijn verwerkt met behulp van trillingspolijsten en dampafvlakmethoden kunnen glanzend uitziende gladde oppervlakken produceren. In vergelijking met trillingspolijsten zorgt dampafvlakking echter voor een glanzender oppervlak. Bovendien vertonen onderdelen die zijn behandeld met trillingspolijsten een merkbaar zachtere en aangenamere tactiele ervaring.
Aan de andere kant is vibrattionpolijsten geschikt voor een breder scala aan 3D-geprinte onderdelen dan dampafvlakking, omdat het zich kan aanpassen aan gepersonaliseerde vereisten, materiaaleigenschappen en structuren door verschillende schuurmiddelen / methoden te kiezen. Zolang dit proces altijd professioneel wordt uitgevoerd door experts, brengt trillingspolijsten bijna alle 3D-geprinte componenten aan. Vibraotry finshing kan echter leiden tot verlies van geometrische vorm voor bepaalde componenten. De hoeken en uiteinden van een component kunnen bijvoorbeeld te afgerond worden en hun vorm verliezen, wat niet gebeurt bij dampafvlakking. Bovendien vereist trillingspolijsten soms verdere droogprocedures achteraf, wat het proces verlengt.
Toepassingsgebieden
Dampafvlakking is een favoriete technologie in industrieën zoals de medische, automobiel- en ruimtevaartindustrie voor het behandelen van waterdichte, antibacteriële onderdelen zonder chemische stoffen. Als het gaat om het polijsten van trillingen, profiteren vooral de medische, automobiel- en sportindustrie van deze techniek. In elk veld is een glad oppervlak (met name metalen componenten) van cruciaal belang om een goede werking en veiligheidsomstandigheden van onderdelen te garanderen. Zowel dampafvlakking als trillingspolijsten kunnen echter gedurende de hele productontwikkelingscyclus worden geïmplementeerd, conceptmodellen omzetten in prototypes tot eindproducten en zijn op grote schaal gebruikt in verschillende industrieën, waaronder medische, automobiel- en consumentengoederen. Onderdelen die zijn verwerkt met behulp van trillingspolijsttechnieken zijn bijvoorbeeld auto-onderdelen of sportuitrusting zoals schaatsen of fitnessapparatuur. Bovendien worden sieraden en bestek ook gepolijst met behulp van trillingspolijsttechnieken voor consumentengebruik. Een voorbeeld in de auto-industrie waar dampafgevlakte componenten vaak worden gebruikt, zijn interne componenten van voertuigen, zoals dashboards, deurgrepen en middenconsole-elementen. Dampafvlakking wordt ook gebruikt voor vliegtuigonderdelen in de lucht- en ruimtevaartindustrie, zoals vleugels, luchtkanalen en motoronderdelen.
△ dampafvlakking die vaak wordt toegepast op vliegtuigonderdelen in de lucht- en ruimtevaartindustrie (bron: Fast Radius)
De leveranciers en de prijzen
Verschillende dienstverleners, zoals SPALECK GmbH, VibraFinish of Rohde AG, bieden trillingspolijstdiensten voor particuliere klanten en bedrijven. Voor het gladstrijken van damp zijn bekende serviceproviders Xometry, AMT, DyeMansion, Protolabs en Hubs. Ze bieden dampafvlakkingsdiensten via aangewezen nabewerkingsmachines of op basis van materiaalspecificaties. 3Faktur is een Duits bedrijf dat zowel dampafvlakking als trillingspolijstdiensten aanbiedt. Populaire dampafvlakmachines zoals de AMT PostPro3D-serie en Powerfuse S-serie worden geleverd door respectievelijk Xometry en DyeMansion. Protolabs en Hubs maken gebruik van SLS (Selective Laser Sintering) technologie met MJFHPA 12 (Multi Jet Fusion High-Performance PA 12), PA 12 (Polyamide 12), MJF Ultrasint™TPU-01 materialen.
Wat betreft trillingspolijsten, hebben grote industriële machines geproduceerd door fabrikanten zoals Walther, Trowal, AVATec of Garant prijzen variërend van $ 18k tot $ 21k USD (€ 17k tot € 20k). De prijs van een schuurmiddel van 2 kg varieert van $ 21 tot $ 44 USD (€ 20 tot € 40), terwijl een samenstelling van 5 liter ongeveer hetzelfde kost ($ 21 - $ 44 USD / € 20 - € 40). Prijzen kunnen aanzienlijk variëren, afhankelijk van de hoeveelheid en grootte van de te verwerken onderdelen. Voor dampafvlakkingsdiensten kunnen de kosten per onderdeel variëren van $ 5 tot $ 15 USD ($ 4 - € 14), afhankelijk van de complexiteit; hoewel veel fabrikanten deze service meestal alleen aanbieden in bundels van ten minste tien onderdelen. De kosten van de aanschaf van een vapot-afvlakkingsapparaat zelf zijn ongeveer $ 10k tot $ 30k USD (€ 11k - € 33k), afhankelijk van regio, fabrikant en kwaliteitsniveau.
