مع تطور تقنية الطباعة 3D ، يستخدمها المزيد والمزيد من المستخدمين للبحث والتطوير للمنتج وكذلك الإنتاج الضخم. على الرغم من أن تطبيق الطباعة 3D أصبح أكثر نضجا ، لا تزال هناك بعض المشكلات المرئية على سطح المنتجات المطبوعة ، مثل خطوط الطبقة الواضحة والأسطح الخشنة. تنعيم البخار وتلميع الاهتزاز هما الطريقتان الرئيسيتان لما بعد المعالجة لتحسين ذلك. الآن دعونا نلقي نظرة على مقارنات الطريقتين.
 

تجانس البخار

تجانس البخار ، المعروف أيضا باسم التنعيم بالبخار الكيميائي ، هو تقنية تتضمن تعريض الأجزاء المطبوعة لبيئة مذيب للمعالجة السطحية. في عمليات تجانس البخار الصناعي ، يتم تعليق الأجزاء الفردية أو المتعددة بعناية في غرفة مغلقة لزيادة التعرض إلى أقصى حد. يتم حقن خليط من المذيبات الكيميائية (مثل FA 326) ورشها في الغرفة حيث يتكثف ويتصلب على الأجزاء ، مما يزيل المخالفات السطحية من خلال الذوبان المتحكم فيه. مع زيادة درجة حرارة الغرفة ، يتبخر المذيب المتبقي ويتم استرداده. يصبح الجزء الأخير مقاوما للماء مع الاحتفاظ بأسطحه الداخلية الملساء وأبعاده الدقيقة وحجم المواد الأصلي.

لتحقيق أفضل نتائج تجانس البخار ، يوصى باستخدام معدات من الدرجة الصناعية مصممة خصيصا لتنعيم بخار الطباعة 3D في بيئة خاضعة للرقابة. للراغبين في طرق DIY ، يمكن استخدام الأسيتون أو الإيثانول كمذيبات كيميائية لتحقيق تجانس البخار. ومع ذلك ، يجب توخي الحذر ويجب اتخاذ تدابير السلامة والمعدات المناسبة.

△ الجانب الأيسر هو قسم البخار الأملس ، والجانب الأيمن هو المعالجة السطحية القياسية (رصيد الصورة: ProtoLabs)

تلميع الاهتزاز
 
من ناحية أخرى ، لا يستخدم تلميع الاهتزاز مواد كيميائية لمعالجة السطح. بدلا من ذلك ، يعتمد على وسائط الطحن لتحسين سطح الأجزاء المطبوعة 3D. في هذه العملية ، يتم وضع أجزاء مطبوعة 3D متعددة في وعاء اهتزازي مملوء بوسائط طحن مختارة ومواد تشحيم مركبة. عند تشغيل الماكينة ، يبدأ الوعاء في التحرك ، مما يخلق احتكاكا ميكانيكيا بين الأجزاء ووسائط الطحن. يمكن أن تقلل عملية الطرح هذه الطبقة الخارجية من المواد وتزيلها برفق لتحسين جودة سطح الأجزاء. يتطلب تلميع الاهتزاز تدابير ومعدات خاصة ويقدم طريقتين: طريقة الاهتزاز وطريقة الهبوط. طريقة الاهتزاز مناسبة بشكل خاص للأجسام الكبيرة بتفاصيل أقل ويمكن أن تحقق النتائج المرجوة بشكل أسرع.

يعد اختيار المواد الكاشطة أو الرقائق أمرا بالغ الأهمية في تلميع الاهتزاز. يمكن صنع الشظايا الكاشطة من السيراميك أو البلاستيك أو الفولاذ ، وينتج كل منها نتائج مختلفة. المواد الكاشطة الخزفية فعالة بشكل خاص في إزالة النتوءات وتحقيق تشطيب سطح مشرق. نظرا لكثافتها العالية ، يمكنها تحمل الضغط العالي وهي مناسبة لمعالجة أجزاء الفولاذ المقاوم للصدأ والمعادن والبلاستيك. تعتبر المواد الكاشطة البلاستيكية مثالية للمعالجة اللطيفة للأسطح الحساسة الناعمة. أنها تأتي في شكل هرمي أو أصناف الشكل المخروطي. بالإضافة إلى ذلك ، طورت Walther Trowal أيضا مواد كاشطة على شكل حلمة مناسبة للأجزاء الحساسة الصغيرة جدا في المناطق التي يصعب الوصول إليها. تتميز المواد الكاشطة بالرصاص الفولاذي في الغالب بشكل كروي يضفي الحد الأدنى من إزالة المواد مما يجعلها مناسبة بشكل خاص للتلميع والتنظيف الميكانيكي للمعادن أو الفضة أو الأجزاء المصنوعة من الألومنيوم لضمان أسطح ناعمة خالية من الخدش.

△ يمكن للمواد الكاشطة القائمة على السيراميك تحمل الضغط العالي. (المصدر: فيبرافينيل)

بالإضافة إلى المواد الكاشطة ، هناك حاجة إلى مواد التشحيم ، والمعروفة أيضا باسم المركبات. تستخدم هذه المركبات لامتصاص وإزالة التآكل على الأجزاء ، وكذلك تنظيفها وتقليل الشحوم منها. لمعالجة الأجزاء المعدنية ، يمكن استخدام المركبات الحمضية للتخليل. بعد العلاج ، مطلوب التجفيف. يمكن وضع الأجزاء في مجفف اهتزازي للتجفيف جنبا إلى جنب مع وسائط التجفيف الساخنة مثل فريك كوز الذرة أو فريك قشرة الجوز أو قطع الخشب.

المواد المتوافقة

تجانس البخار متوافق مع معظم بوليمرات الطباعة 3D واللدائن. تشمل المواد الشائعة المناسبة لتنعيم البخار أكريلونيتريل ستايرين أكريليت (ASA) ، أكريلونيتريل بوتادين ستايرين (ABS) ، بوليسترين عالي التأثير (حسب الماكينة) ، نايلون 11 (PA 11) ، نايلون 12 (PA 12) ، بولي بروبيلين (PP) ، وبولي كربونات / أكريلونيتريل بوتادين ستايرين (PC-ABS). ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن TPU وبعض خيوط التخصص لا ينصح بها لتنعيم البخار. كل مذيب مثل الأسيتون وميثيل إيثيل كيتون (MEK) ورباعي هيدروفيوران (THF) وثنائي كلورو ميثان (DCM) وخلات الإيثيل له اعتبارات فعاليته وتطبيقه.

من ناحية أخرى ، فإن تلميع الاهتزاز متوافق مع العديد من المواد المختلفة. على سبيل المثال ، يمكن استخدام تلميع الاهتزاز ليس فقط للأجزاء المطبوعة 3D المصنوعة من البلاستيك بالحرارة ، والبلاستيك الحراري ، واللدائن المرنة (مثل البولي إيثيلين (PE) ، والبولي بروبيلين (PP) أو البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET)) ، ولكن أيضا للمعادن مثل الألومنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ والنحاس أو النحاس الأصفر. هذا يجعلها طريقة أكثر تنوعا يمكن استخدامها كتقنية ما بعد المعالجة لمختلف تقنيات الطباعة 3D مثل FDM / FFF ومسحوق السرير الانصهار.

△قبل وبعد مقارنة الأجزاء المعدنية المعالجة بواسطة تلميع الاهتزاز (المصدر: أكتون التشطيب)

قيود ومزايا تقنيات ما بعد المعالجة

كلتا الطريقتين لها العديد من المزايا من حيث مظهر السطح والأداء. يمكن أن يحقق تجانس البخار أسطحا ناعمة ومقاومة للماء مثل الأجزاء المصبوبة بالحقن ، مع تحسين الاستطالة وقوة الشد وأداء الانحناء والحفاظ على خصائص الأجزاء وقوتها ودقتها. من ناحية أخرى ، لا يمكن أن يحقق التلميع بالاهتزاز مقاومة للماء ولكنه يمكن أن يوفر أسطحا ناعمة بشكل استثنائي عن طريق إزالة علامات الطلاء وإنتاج أسطح مقاومة للخدش وطاردة للأوساخ. يمكن أن تنتج الأجزاء التي تتم معالجتها باستخدام طرق تلميع الاهتزاز وتنعيم البخار أسطحا ناعمة لامعة المظهر. ومع ذلك ، بالمقارنة مع تلميع الاهتزاز ، يوفر تجانس البخار سطحا أكثر لمعانا. بالإضافة إلى ذلك ، تظهر الأجزاء المعالجة بتلميع الاهتزاز تجربة لمسية أكثر نعومة ومتعة بشكل ملحوظ.

من ناحية أخرى ، فإن تلميع الاهتزاز مناسب لمجموعة واسعة من الأجزاء المطبوعة 3D من تجانس البخار لأنه يمكن أن يتكيف مع أي متطلبات شخصية وخصائص المواد والهياكل عن طريق اختيار مواد كاشطة / طرق مختلفة. طالما يتم تنفيذ هذه العملية دائما بشكل احترافي من قبل الخبراء ، فإن تلميع الاهتزاز يطبق جميع المكونات المطبوعة 3D تقريبا. ومع ذلك ، قد يؤدي التشطيب الاهتزازي إلى فقدان الشكل الهندسي لمكونات معينة. على سبيل المثال ، قد تصبح زوايا ونصائح أحد المكونات مستديرة بشكل مفرط وتفقد شكلها ،وهو ما لا يحدث مع تجانس البخار. بالإضافة إلى ذلك ، يتطلب تلميع الاهتزاز أحيانا مزيدا من إجراءات التجفيف بعد ذلك مما يطيل العملية.

مجالات التطبيق
 
تجانس البخار هو تقنية مفضلة في صناعات مثل الطب والسيارات والفضاء لمعالجة الأجزاء المقاومة للماء والمضادة للبكتيريا بدون مواد كيميائية. عندما يتعلق الأمر بتلميع الاهتزاز ، تستفيد الصناعات الطبية والسيارات والرياضية بشكل خاص من خلال هذه التقنية. في كل مجال ، يعد السطح الأملس (خاصة المكونات المعدنية) أمرا بالغ الأهمية لضمان التشغيل السليم وظروف السلامة للأجزاء. ومع ذلك ، يمكن تنفيذ كل من تجانس البخار وتلميع الاهتزاز طوال دورة تطوير المنتج ، وتحويل نماذج المفاهيم إلى نماذج أولية إلى منتجات نهائية ، وقد تم استخدامها على نطاق واسع في مختلف الصناعات بما في ذلك السلع الطبية والسيارات والاستهلاكية. على سبيل المثال ، تشمل الأجزاء التي تتم معالجتها باستخدام تقنيات تلميع الاهتزاز قطع غيار السيارات أو المعدات الرياضية مثل الزلاجات الجليدية أو معدات اللياقة البدنية. بالإضافة إلى ذلك ، يتم أيضا تلميع المجوهرات وأدوات المائدة باستخدام تقنيات تلميع الاهتزاز لاستخدام المستهلك. مثال على ذلك في صناعة السيارات حيث يتم استخدام المكونات الملساء بالبخار بشكل متكرر هو المكونات الداخلية للمركبات ، مثل لوحات القيادة ومقابض الأبواب وعناصر الكونسول الوسطي. يستخدم تجانس البخار أيضا لقطع غيار الطائرات في صناعة الطيران ، مثل الأجنحة ومجاري الهواء ومكونات المحرك.

△ تجانس البخار الذي يشيع تطبيقه على أجزاء الطائرات في صناعة الطيران (مصدر الصورة: دائرة نصف قطرها سريعة)

الموردين والأسعار
 
يقدم مقدمو الخدمات المختلفون ، مثل SPALECK GmbH أو VibraFinish أو Rohde AG ، خدمات تلميع الاهتزاز للعملاء والشركات الخاصة. بالنسبة لتنعيم البخار ، يشمل مقدمو الخدمات المعروفون Xometry و AMT و DyeMansion و Protolabs و Hubs. أنها توفر خدمات تجانس البخار من خلال آلات حلول ما بعد المعالجة المعينة أو بناء على مواصفات المواد. 3Faktur هي شركة ألمانية تقدم خدمات تنعيم البخار وتلميع الاهتزاز. يتم توفير آلات تنعيم البخار الشائعة مثل سلسلة AMT PostPro3D وسلسلة Powerfuse S بواسطة Xometry و DyeMansion على التوالي. تستخدم Protolabs و Hubs تقنية SLS (تلبيد الليزر الانتقائي) مع MJFHPA 12 (Multi Jet Fusion High Performance PA 12) ، PA 12 (Polyamide 12) ، مواد MJF Ultrasint™TPU-01.

أما بالنسبة لتلميع الاهتزاز ، فإن الآلات الصناعية الكبيرة التي تنتجها الشركات المصنعة مثل Walther Trowal AVATec أو Garant لها أسعار تتراوح بين 18 ألف دولار و 21 ألف دولار أمريكي (17 ألف يورو إلى 20 ألف يورو). يتراوح سعر المادة الكاشطة التي يبلغ وزنها 2 كجم من 21 دولارا إلى 44 دولارا أمريكيا (20 يورو إلى 40 يورو) ، بينما يكلف المركب المكون من 5 لترات نفس التكلفة تقريبا (21 دولارا - 44 دولارا أمريكيا / 20 يورو - 40 يورو). يمكن أن تختلف الأسعار بشكل كبير اعتمادا على كمية وحجم الأجزاء المراد معالجتها. بالنسبة لخدمات تنعيم البخار ، يمكن أن تتراوح تكلفة كل جزء من 5 دولارات إلى 15 دولارا أمريكيا (4 دولارات - 14 يورو) اعتمادا على التعقيد ؛ على الرغم من أن العديد من الشركات المصنعة عادة ما تقدم هذه الخدمة فقط في حزم من عشرة أجزاء على الأقل. تبلغ تكلفة شراء جهاز تنعيم vapot نفسه حوالي 10 آلاف دولار إلى 30 ألف دولار أمريكي (11 ألف يورو - 33 ألف يورو) ، اعتمادا على المنطقة والشركة المصنعة ومستوى الجودة.