Dzięki możliwości przekształcania szorstkich, warstwowych powierzchni w eleganckie i gładkie, wygładzanie chemiczne staje się przełomową technologią postprocessingu w produkcji addytywnej.
Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na części drukowane w 3D, uzyskanie wysokiej jakości wykończenia powierzchni stało się niezbędne. Stąd wzrost znaczenia technik postprocessingu dla obiektów drukowanych w 3D w celu poprawy właściwości estetycznych i mechanicznych. Rozwiązując powszechny problem widocznych linii warstw i chropowatych powierzchni na wydrukach 3D, wygładzanie z wykorzystaniem pary oraz dedykowanego rozpuszczalnika jest skuteczną opcją pozwalającą uzyskać wyniki profesjonalnej jakości.
Czym jest wygładzanie chemiczne w druku 3D?
Wygładzanie chemiczne to technika wykańczania powierzchni wydruków 3D, która polega na wystawieniu wydrukowanych części na działanie oparów rozpuszczalnika. Pomaga wyeliminować nieestetyczne linie warstw często kojarzone z wydrukami 3D.
Opary chemiczne użyte w procesie reagują z powierzchnią materiału, powodując jego stopienie i częściowe rozpuszczenie, co skutkuje gładszym wykończeniem. Dzięki tej technice części drukowane w 3D mogą uzyskać gładką i błyszczącą powierzchnię, która wygląda podobnie do uzyskiwanej w formowaniu wtryskowym. Utrzymanie odpowiedniej kontroli temperatury i ciśnienia podczas procesu jest niezbędne do osiągnięcia pożądanego wyniku przy jednoczesnym uniknięciu uszkodzenia przedmiotu obrabianego.
Ta metoda postprocessingu zapewnia następujące korzyści:
- Nie usuwa znacznej ilości materiału, jak robią to inne techniki wygładzania (np. śrutowanie lub piaskowanie) — całkowita utrata materiału jest znacznie mniejsza niż 1%.
- Zapewnia również błyszczące wykończenie powierzchni.
Wygładzanie chemiczne można postrzegać jako doskonałą opcję postprocessingu, która wnosi znaczną wartość do druku 3D. Technika ta jest szeroko stosowana w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym, gdzie części muszą być tak gładkie i doskonałe, jak to tylko możliwe, aby zapewnić optymalną funkcjonalność i estetykę.
Czy chemiczne wygładzanie wpływa na właściwości wydruków 3D?
Proces wygładzania chemicznego tworzy hydrofobową powierzchnię, która powoduje zbieranie się kropel wody i spływanie z części. Ta właściwość jest wynikiem zmniejszenia chropowatości powierzchni, która w innym przypadku powodowałaby wypełnianie nierówności kropelkami cieczy.
Wygładzanie chemiczne poprawia również wygląd powierzchni drukowanych części. Służy do zmniejszania lub usuwania widocznych linii warstw i naturalnych niedoskonałości, które pojawiają się podczas drukowania. W porównaniu z surowymi częściami MJF, które zazwyczaj mają chropowatość powierzchni większą niż 8 μm Ra, chemiczne wygładzanie pozwala uzyskać wykończenie poniżej progu 3 μm Ra, pozostawiając powierzchnie gładkie, a ponadto z głębszym kolorem.
Co prawda, nie mamy pewności, czy wygładzanie chemiczne zwiększa wytrzymałość części, ale przynosi pewne korzyści w zakresie właściwości mechanicznych. Badania przeprowadzone przez AMT wykazały, że wygładzanie chemiczne wydruków 3D poprawia wydłużenie przy zerwaniu (EAB) i odporność na rozdarcie, bez poświęcania maksymalnej wytrzymałości na rozciąganie. Jest to logiczny wynik, ponieważ wygładzający charakter procesu topienia chemicznego zmniejsza koncentrację naprężeń w nierównościach naturalnie występujących na powierzchni wydrukowanej części MJF 3D.
Wygładzanie chemiczne to solidny proces postprocessingu, który może znacznie poprawić wydajność i estetykę wydruków 3D. Zastosowania, w których ta technologia może być wykorzystana do tworzenia doskonałych części gotowych do użytku, są następujące:
- Urządzenia medyczne — niestandardowa aparatura wymagająca wysokiej precyzji, trwałości i biokompatybilności. Wygładzanie chemiczne umożliwia wytwarzanie gładkich, nieporowatych i łatwych do czyszczenia części medycznych, które są wygodne w noszeniu i odporne na pot.
- Elektronika do noszenia na ciele — to rozwijający się rynek, który wymaga lekkich, trwałych i wygodnych komponentów. Wygładzone chemicznie wydruki 3D mogą zapewnić wysokiej jakości estetykę i łatwość noszenia. Dzięki miękkim w dotyku wykończeniom, łatwym do czyszczenia powierzchniom i zintegrowanym funkcjom, mogą spełnić surowe wymagania branży.
- Elementy transportu i obsługi płynów — wymagają wysokiego poziomu precyzji, szczelności i łatwości konserwacji. Wygładzanie chemiczne może tworzyć zbiorniki, rury przesyłowe i kolektory oraz kanały o gładkich i uszczelnionych powierzchniach, które zapobiegają rozwojowi bakterii, dzięki czemu idealnie nadają się do środowisk mających kontakt ze skórą i żywnością.
- Maszyny i narzędzia przemysłowe, akcesoria motoryzacyjne itp. Wygładzanie chemiczne to idealny proces wykańczania części, takich jak pokrywy zaworów, miski olejowe i inne krytyczne elementy, które muszą być szczelne i odporne na korozję. Gładka, przyjemna w dotyku i trwała powierzchnia tych części, może poprawić ich estetykę i zapewnić większą funkcjonalność.
Wskazówki projektowe, których należy przestrzegać w przypadku części 3D wygładzanych chemicznie
Projektując pliki CAD dla części, które po wydrukowaniu zostaną wygładzone chemicznie, należy pamiętać o konkretnych wskazówkach projektowych. Zapoznaj się z nimi, aby mieć pewność, że Twoje części będą wyglądać pięknie i z doskonałym wykończeniem.
- Uwzględnij zaokrąglenia, krzywe, krawędzie lub linie łączące dwie powierzchnie. Dzięki temu proces wygładzania jest bardziej efektywny i równomierny.
- Unikaj geometrii z ostrymi krawędziami lub ostrymi narożnikami wewnętrznymi, ponieważ mogą się tam gromadzić chemikalia i utrudniać skuteczność procesu wygładzania.
- Przed wygładzaniem chemicznym należy zapewnić odpowiednie przygotowanie powierzchni, w tym piaskowanie i odpylanie, aby umożliwić równomierne osadzanie się rozpuszczalnika na powierzchniach.
- Utrzymuj jednakową grubość ścianek, aby umożliwić bardziej równomierne przenikanie solwentu przez element, zapewniając w ten sposób gładką teksturę powierzchni.
- Zaprojektuj części o wystarczającej masie, aby umożliwić dłuższy czas ekspozycji na opary. Cienkie sekcje mogą mieć trudności z zatrzymywaniem ciepła.
- Wykorzystaj struktury wspierające w obszarach o skomplikowanych cechach, aby upewnić się, że nie wypaczają się podczas procesu wygładzania.
Komponent motoryzacyjny poddany postprocessingowi w technologii DyeMansion Vapourfuse
Wygładzanie chemiczne to wysoce skuteczna i wydajna technika wykańczania części drukowanych w 3D, która eliminuje widoczne linie warstw i chropowatość powierzchni. Dzięki możliwości zachowania oryginalnych cech i geometrii części jest to doskonałe rozwiązanie dla komponentów o złożonych kształtach, które wymagają ścisłych tolerancji wymiarowych. Przewodnim dostawcą rozwiązań do postprocessingu chemicznego na rynku jest DyeMansion oraz wspominany powyżej koncern AMT. Aktualnie najnowsze urządzenie DyeMansion — PowerFuse S działa z opatentowanym rozpuszczalnikiem VaporFuse EcoFluid, który jest nieszkodliwy i bezpieczny zarówno dla operatora, jak i środowiska. Można go stosować do przetwórstwa tworzyw sztucznych przeznaczonych do kontaktu z żywnością zgodnie z rozporządzeniem (UE) 10/2011. Rozpuszczalnik krąży w sposób ciągły w zamkniętej pętli i jest automatycznie odzyskiwany przez system. Umożliwia to zrównoważony, bezdotykowy proces bez odpadów chemicznych.
DyeMansion nadal przesuwa granice tego, co jest możliwe dzięki produkcji addytywnej, a poprzez wdrożenie zrównoważonego rozwoju u podstaw zbudowało niezwykle obiecujący ekosystem, który wskazuje na lepszą przyszłość przemysłu.
Jesteś zainteresowany przemysłowym postprocessingiem wydruków 3D – zapraszamy do kontaktu. Rozwiązania DyeMansion, którymi dysponujemy, pozwolą zmienić Twoje surowe cześci 3D w gotowe do użytku produkty!
