З розвитком технології 3D-друку все більше користувачів використовують її для досліджень і розробок продукції, а також масового виробництва. Хоча застосування 3D-друку стає все більш зрілим, все ще існують деякі видимі проблеми на поверхні друкованої продукції, такі як очевидні лінії шару та шорсткі поверхні. Згладжування пари та вібраційне полірування є двома основними способами постобробки для покращення цього. Тепер давайте подивимося на порівняння двох методів.
 

Згладжування пари

Згладжування пари, також відоме як хімічне згладжування пари, - це метод, який передбачає вплив друкованих деталей на середовище розчинника для обробки поверхні. У процесах промислового згладжування пари окремі або кілька деталей ретельно підвішуються в закритій камері для максимального впливу. Суміш хімічних розчинників (таких як FA 326) вводиться і розпорошується в камеру, де вона конденсується і твердне на деталях, усуваючи нерівності поверхні за допомогою контрольованого плавлення. При підвищенні температури камери залишковий розчинник випаровується і рекуперується. Остання деталь стає водонепроникною, зберігаючи гладкі внутрішні поверхні, точні розміри та початковий об'єм матеріалу.

Для досягнення оптимальних результатів згладжування пари рекомендується використовувати обладнання промислового класу, спеціально розроблене для згладжування пари 3D-друку в контрольованому середовищі. Для тих, хто цікавиться методами своїми руками, ацетон або етанол можна використовувати в якості хімічних розчинників для досягнення згладжування пари. Однак необхідно проявляти обережність і застосовувати належні заходи безпеки та обладнання.

△ Ліва сторона - гладка ділянка пари, а права - стандартна обробка поверхні (Фото: ProtoLabs)

Вібраційне полірування
 
З іншого боку, вібраційне полірування не використовує хімічні речовини для обробки поверхні. Натомість він покладається на шліфувальні матеріали для покращення поверхні 3D-друкованих деталей. У цьому процесі кілька 3D-друкованих деталей поміщаються у вібраційну чашу, заповнену вибраними шліфувальними речовинами та складовою мастилом. При включенні верстата чаша починає рухатися, створюючи механічне тертя між деталями і шліфувальними тілами. Цей субтрактивний процес може мінімізувати та м'яко видалити зовнішній шар матеріалу для покращення якості поверхні деталей. Вібраційне полірування вимагає спеціальних заходів і обладнання і пропонує два методи: вібраційний метод і метод перекидання. Метод вібрації особливо підходить для великих об'єктів з меншою кількістю деталей і може швидше досягти бажаних результатів.

Вибір абразивів або стружки має вирішальне значення при вібраційному поліруванні. Абразивні фрагменти можуть бути виготовлені з кераміки, пластмаси або сталі, кожен з яких дає різні результати. Керамічні абразиви особливо ефективні для видалення задирок і досягнення яскравої обробки поверхні. Завдяки високій щільності вони витримують високий тиск і підходять для обробки нержавіючої сталі, металу, пластикових деталей. Пластичні абразиви ідеально підходять для дбайливої обробки м'яких ніжних поверхонь. Вони бувають різновидів пірамідальної форми або конічної форми. Крім того, Walther Trowal також розробив ніпельні абразиви, які підходять для надмаленьких делікатних деталей у важкодоступних місцях. Сталеві дробеневі абразиви в основному мають сферичну форму, що надає мінімальне видалення матеріалу, що робить їх особливо придатними для поліруваннята механічного очищення деталей металевого, срібного або алюмінієвого виробництва, забезпечуючи гладкі поверхні без подряпин.

△Абразиви на керамічній основі витримують високий тиск. (Джерело: Vibrafinish)

Крім абразивів, необхідні мастильні матеріали, також відомі як склади. Ці склади використовуються для поглинання і зняття зносу деталей, а також їх очищення і знежирення. Для обробки металевих деталей для травлення можна використовувати кислі склади. Після обробки потрібно сушка. Деталі можна помістити у вібраційну сушарку для сушіння разом із нагрітими сушильними середовищами, такими як крупа кукурудзяних качанів, крупа шкаралупи волоського горіха або шматки деревини.

Сумісні матеріали

Парозгладжування сумісне з більшістю полімерів і еластомерів 3D-друку. Поширені матеріали, придатні для згладжування пари, включають акрилат акрилонітрилустиролу стиролу (ASA), акрилонітрил-бутадієнстирол (ABS), високоударний полістирол (залежно від машини), нейлон 11 (PA 11), нейлон 12 (PA 12), поліпропілен (PP) та полікарбонат/акрилонітрилбутадієнстирол (PC-ABS). Однак слід зазначити, що ТПУ і деякі спеціальні нитки розжарювання не рекомендуються для згладжування пари. Кожен розчинник, такий як ацетон, метилетилкетон (МЕК), тетрагідрофуран (ТГФ), дихлорметан (ДКМ) та етилацетат, має свою ефективність та міркування щодо застосування.

З іншого боку, вібраційне полірування сумісне з безліччю різних матеріалів. Наприклад, вібраційне полірування можна використовувати не тільки для деталей, надрукованих на 3D-принтері, виготовлених з термореактивних пластмас, термопластмас та еластомерів (таких як поліетилен (ПЕ), поліпропілен (PP) або поліетилентерефталат (ПЕТ)), але й для металів, таких як алюміній, нержавіюча сталь, мідь або латунь. Це робить його більш універсальним методом, який можна використовувати як техніку постобробки для різних технологій 3D-друку, таких як FDM / FFF та злиття порошкового шару.

△ До і після порівняння металевих деталей, оброблених вібраційним поліруванням (Джерело: Acton Finishing)

Обмеження та переваги методів постобробки

Обидва методи мають багато переваг з точки зору зовнішнього вигляду поверхні та продуктивності. Згладжування пари може досягти таких же гладких і водонепроникних поверхонь, як деталі, відлиті під тиском, а також покращує подовження, міцність на розрив, продуктивність вигину, збереження характеристик, міцності та точності деталей. З іншого боку, вібраційне полірування не може досягти водонепроникності, але воно може забезпечити виключно гладкі поверхні, видаляючи сліди покриття та створюючи стійкі до подряпин та брудовідштовхувальні поверхні. Деталі, оброблені методами вібраційного полірування та згладжування пари, можуть створювати гладенькі гладкі поверхні. Однак, у порівнянні з вібраційним поліруванням, парозгладжування забезпечує більш блискучу поверхню. Крім того, деталі, оброблені вібраційним поліруванням, демонструють помітно м'якший і приємніший тактильний досвід.

З іншого боку, вібраційне полірування підходить для більш широкого спектру деталей, надрукованих на 3D-принтері, ніж згладжування пари, оскільки воно може адаптуватися до будь-яких персоналізованих вимог, властивостей матеріалів та структур, вибираючи різні абразивні речовини / методи. Оскільки цей процес завжди виконується професійно фахівцями, вібраційне полірування застосовує майже всі 3D-друковані компоненти. Однак вібраотрія може призвести до втрати геометричної форми для певних компонентів. Наприклад,кути і кінчики того чи іншого компонента можуть стати надмірно закругленими і втратити свою форму, чого не відбувається при згладжуванні пари. Крім того, вібраційне полірування іноді вимагає подальших процедур сушіння, що подовжує процес.

Сфери застосування
 
Згладжування пари є улюбленою технологією в таких галузях, як медична, автомобільна та аерокосмічна для обробки водонепроникних, антибактеріальних деталей без хімічних речовин. Коли справа доходить до вібраційного полірування, медична, автомобільна та спортивна галузі особливо виграють від цієї техніки. У кожному полі гладка поверхня (особливо металеві компоненти) має вирішальне значення для забезпечення належної експлуатації та умов безпеки деталей. Однак як парозгладжування, так і вібраційне полірування можуть бути реалізовані протягом усього циклу розробки продукту, перетворити концептуальні моделі на прототипи кінцевих продуктів і широко використовуються в різних галузях промисловості, включаючи медичну, автомобільну та споживчі товари. Наприклад, деталі, оброблені за допомогою методів вібраційного полірування, включають автомобільні деталі або спортивне обладнання, таке як ковзани або фітнес-обладнання. Крім того, ювелірні вироби та столові прилади також поліруються за допомогою методів вібраційного полірування для споживчого використання. Прикладом в автомобільній промисловості, де часто використовуються компоненти, згладжені парою, є внутрішні компоненти транспортних засобів, такі як приладові панелі, дверні ручки та елементи центральної консолі. Згладжування пари також використовується для деталей літаків в аерокосмічній промисловості, таких як крила, повітроводи та компоненти двигуна.

△ згладжування пари, яке зазвичай застосовується на деталях літаків в аерокосмічній промисловості (джерело зображення: Fast Radius)

Постачальники та ціни
 
Різні постачальники послуг, такі як SPALECK GmbH, VibraFinish або Rohde AG, пропонують послуги вібраційного полірування для приватних клієнтів і компаній. Для згладжування пари відомі постачальники послуг включають Xometry, AMT, DyeMansion, Protolabs і Hubs. Вони надають послуги з згладжування пари за допомогою призначених машин для постобробки рішень або на основі специфікацій матеріалів. 3Faktur – німецька компанія, яка пропонує послуги як парозгладжування, так і вібраційного полірування. Популярні парозгладжувальні машини, такі як серії AMT PostPro3D і Powerfuse S, забезпечуються Xometry і DyeMansion відповідно. Protolabs і Hubs використовують технологію SLS (селективне лазерне спікання) з матеріалами MJFHPA 12 (Multi Jet Fusion High-Performance PA 12), PA 12 (поліамід 12), MJF Ultrasint™TPU-01.

Що стосується вібраційного полірування, великі промислові машини, вироблені такими виробниками, як Walther, Trowal, AVATec або Garant, мають ціни від 18 до 21 тисяч доларів США (від 17 до 20 тисяч євро). Ціна абразиву вагою 2 кг коливається від 21 до 44 доларів США (від 20 до 40 євро), тоді як суміш у 5 літрів коштує приблизно однаково (21 - 44 долари США / 20 - 40 євро). Ціни можуть значно відрізнятися в залежності від кількості і розмірів оброблюваних деталей. Для послуг з парозгладжування вартість деталі може коливатися від 5 до 15 доларів США (4 - 14 євро) залежно від складності; Хоча багато виробників зазвичай пропонують цю послугу лише пакетами принаймні з десяти частин. Вартість придбання самого пристрою для згладжування вапота становить від 10 до 30 тисяч доларів США (від 11 до 33 тисяч євро), залежно від регіону, виробника та рівня якості.