Savladavanje naknadne obrade 3D ispisa: Sveobuhvatan vodič

3D ispis je revolucionirao proizvodnju, izradu prototipova i dizajn diljem svijeta. Iako je sam proces ispisa fascinantan, prava magija često leži u fazama naknadne obrade. Ovaj sveobuhvatan vodič istražuje svijet naknadne obrade 3D ispisa, pokrivajući bitne tehnike, najbolje prakse i napredne metode primjenjive na razne materijale i tehnologije ispisa.

Zašto je naknadna obrada važna?

Naknadna obrada je niz operacija koje se izvode na 3D ispisanim dijelovima nakon što izađu iz pisača. Ovi koraci su ključni iz nekoliko razloga:

• Poboljšana estetika: Sirovi 3D ispisi često pokazuju linije slojeva, tragove nosača i općenito grubu površinu. Naknadna obrada oplemenjuje izgled dijela.
• Poboljšana funkcionalnost: Naknadna obrada može poboljšati mehanička svojstva dijela, poput njegove čvrstoće, trajnosti i otpornosti na toplinu ili kemikalije.
• Postizanje specifičnih tolerancija: Neke primjene zahtijevaju vrlo precizne dimenzije. Tehnike naknadne obrade mogu pomoći u postizanju ovih uskih tolerancija.
• Zahtjevi za završnom obradom površine: Ovisno o primjeni, može biti potrebna specifična završna obrada površine (npr. glatka, mat, sjajna).
• Uklanjanje potpornih struktura: Mnogi procesi 3D ispisa zahtijevaju potporne strukture za izgradnju složenih geometrija. Ovi nosači se moraju ukloniti nakon ispisa.

Uobičajene 3D tehnologije ispisa i njihove potrebe za naknadnom obradom

Specifični koraci naknadne obrade ovise o korištenoj 3D tehnologiji ispisa. U nastavku je prikaz uobičajenih tehnologija i njihovih tipičnih tijekova naknadne obrade:

Fused Deposition Modeling (FDM)

FDM, poznat i kao Fused Filament Fabrication (FFF), je široko korištena tehnologija koja istiskuje rastaljeni plastični filament sloj po sloj. Popularni materijali uključuju PLA, ABS, PETG i najlon.

Tipični koraci naknadne obrade FDM-a:

• Uklanjanje nosača: Uklanjanje potpornih struktura obično je prvi korak. To se može učiniti ručno pomoću alata kao što su kliješta, noževi ili specijalizirani alati za uklanjanje nosača. Za materijale za topljive nosače (npr. PVA), dio se može uroniti u vodu kako bi se nosači otopili.
• Brušenje: Brušenje se koristi za zaglađivanje linija slojeva i uklanjanje nesavršenosti. Započnite s brusnim papirom s grubim granulama (npr. 120-180 zrna) i postupno prelazite na finije granule (npr. 400-600 zrna) za glađu završnu obradu.
• Punjenje: Praznine i nesavršenosti mogu se popuniti punilima kao što su epoksidni kit ili specijalizirana punila za 3D ispis.
• Temeljno premazivanje: Sloj temeljnog premaza pomaže u stvaranju glatke, ujednačene površine za bojanje.
• Bojanje: Bojanje može dodati boju, detalje i zaštitu dijelu. Koristite boje posebno dizajnirane za plastiku.
• Premazivanje: Nanošenje prozirnog premaza ili brtvila može zaštititi boju i dodati sjajnu ili mat završnu obradu.

Primjer: Naknadna obrada ABS kućišta ispisanog FDM-om za Raspberry Pi

Zamislite da ste 3D ispisali kućište za Raspberry Pi koristeći ABS filament. Proces bi uključivao: 1. Uklanjanje nosača: Pažljivo uklonite potporne strukture kliještima ili oštrim nožem. 2. Brušenje: Započnite s brusnim papirom od 180 zrna kako biste uklonili vidljive linije slojeva, zatim prijeđite na 320 i 400 zrna za glađu površinu. Usredotočite se na vidljive vanjske površine. 3. Punjenje (opcionalno): Ako postoje male praznine ili nesavršenosti, popunite ih ABS kašom (otopljeni ABS filament u acetonu). Pustite da se potpuno osuši. 4. Temeljno premazivanje: Nanesite tanak, ujednačen sloj temeljnog premaza za plastiku. Ostavite da se temeljito osuši. 5. Bojanje: Nanesite dva ili tri tanka sloja željene boje pomoću spreja dizajniranog za plastiku. Pustite da se svaki sloj potpuno osuši prije nanošenja sljedećeg. 6. Prozirni premaz (opcionalno): Nanesite prozirni premaz kako biste zaštitili boju i osigurali sjajnu završnu obradu.

Stereolitografija (SLA) i Obrada digitalnim svjetlom (DLP)

SLA i DLP su tehnologije 3D ispisa na bazi smole koje koriste svjetlo za stvrdnjavanje tekuće smole. Ove tehnologije nude visoku rezoluciju i glatke završne obrade površine, što ih čini prikladnima za detaljne dijelove.

Tipični koraci naknadne obrade SLA/DLP:

• Pranje: Nakon ispisa, dijelovi se moraju oprati u izopropilnom alkoholu (IPA) ili specijaliziranom sredstvu za čišćenje smole kako bi se uklonila nestvrdnuta smola.
• Stvrdnjavanje: Dijelovi se obično stvrdnjavaju pod UV svjetlom kako bi se smola potpuno stvrdnula i poboljšala njihova mehanička svojstva.
• Uklanjanje nosača: Nosači se obično uklanjaju ručno kliještima ili oštrim nožem.
• Brušenje: Može biti potrebno lagano brušenje kako bi se uklonili tragovi nosača ili nesavršenosti.
• Poliranje: Poliranje može poboljšati završnu obradu površine i stvoriti sjajan izgled.
• Premazivanje: Premazi se mogu nanijeti kako bi se poboljšala kemijska otpornost ili dodao zaštitni sloj.

Primjer: Naknadna obrada minijaturne figurice ispisane SLA tehnologijom

Recimo da ste 3D ispisali vrlo detaljnu minijaturnu figuricu koristeći SLA pisač. Naknadna obrada bi uključivala: 1. Pranje: Uronite figuricu u IPA na 10-20 minuta, nježno je miješajući kako biste uklonili nestvrdnutu smolu. Koristite mekanu četku za čišćenje teško dostupnih mjesta. 2. Stvrdnjavanje: Postavite figuricu u komoru za UV stvrdnjavanje za preporučeno vrijeme, obično 30-60 minuta, ovisno o korištenoj smoli. 3. Uklanjanje nosača: Pažljivo odrežite potporne strukture oštrim kliještima ili hobističkim nožem, pazeći na osjetljive detalje. 4. Brušenje (opcionalno): Ako je potrebno, lagano izbrusite sve preostale tragove nosača vrlo finim brusnim papirom (npr. 600-800 zrna). 5. Bojanje (opcionalno): Temeljno premažite i obojite figuricu akrilnim bojama kako biste je oživjeli. 6. Prozirni premaz (opcionalno): Nanesite prozirni premaz kako biste zaštitili boju i dodali sjajnu ili mat završnu obradu.

Selektivno lasersko sinteriranje (SLS)

SLS je tehnologija 3D ispisa na bazi praha koja koristi laser za spajanje čestica praha. Materijali uključuju najlon, TPU i druge polimere.

Tipični koraci naknadne obrade SLS:

• Uklanjanje praha: Uklanjanje nesinteriranog praha s dijela primarni je korak naknadne obrade. To se može učiniti komprimiranim zrakom, četkama ili automatiziranim sustavima za uklanjanje praha.
• Pjeskarenje: Pjeskarenje može zagladiti površinu i ukloniti sve preostale ostatke praha.
• Bojanje: SLS dijelovi se mogu bojati kako bi se dodala boja.
• Premazivanje: Premazi se mogu nanijeti radi poboljšanja kemijske otpornosti, vodonepropusnosti ili drugih svojstava.

Primjer: Naknadna obrada najlonskog nosača ispisanog SLS-om

Zamislite da ste 3D ispisali najlonski nosač za industrijsku primjenu koristeći SLS. Naknadna obrada bi uključivala: 1. Uklanjanje praha: Pažljivo uklonite nesinterirani prah s nosača pomoću komprimiranog zraka i četki. Osigurajte da se sve unutarnje šupljine temeljito očiste. 2. Pjeskarenje: Pjeskarite nosač kako biste zagladili površinu i uklonili sve preostale čestice praha. Koristite finu medij za zrna za konzistentnu završnu obradu. 3. Bojanje (opcionalno): Ako želite, obojite nosač u određenu boju radi identifikacije ili estetske svrhe. 4. Premazivanje (opcionalno): Nanesite zaštitni premaz kako biste poboljšali kemijsku otpornost ili vodonepropusnost, ovisno o zahtjevima primjene.

Selektivno lasersko taljenje (SLM) i izravno lasersko sinteriranje metala (DMLS)

SLM i DMLS su metalne 3D tehnologije ispisa koje koriste laser za taljenje metalnog praha. Materijali uključuju aluminij, titan, nehrđajući čelik i legure nikla.

Tipični koraci naknadne obrade SLM/DMLS:

• Uklanjanje nosača: Nosači se obično uklanjaju pomoću žičanog EDM-a (električno izbojno strojno obrađivanje) ili strojnom obradom.
• Toplinska obrada: Toplinska obrada može ublažiti naprezanje i poboljšati mehanička svojstva dijela.
• Strojna obrada: Strojna obrada može biti potrebna za postizanje preciznih dimenzija i završne obrade površine.
• Završna obrada površine: Tehnike završne obrade površine kao što su poliranje, brušenje ili pjeskarenje mogu poboljšati kvalitetu površine.
• HIP (vruće izostatično prešanje): HIP može smanjiti poroznost i poboljšati gustoću dijela.

Primjer: Naknadna obrada DMLS-ispisanog titanovog implantata

Razmotrite titanov implantat stvoren pomoću DMLS za medicinske primjene. Naknadna obrada uključuje: 1. Uklanjanje nosača: Uklonite potporne strukture pomoću žičanog EDM-a kako biste smanjili naprezanje i oštećenje implantata. 2. Toplinska obrada: Podvrgnite implantat toplinskoj obradi kako biste ublažili zaostala naprezanja i poboljšali njegova mehanička svojstva, osiguravajući biokompatibilnost i strukturni integritet. 3. Strojna obrada (opcionalno): Precizno strojno obradite kritična područja implantata kako biste postigli potrebne dimenzije i završnu obradu površine za optimalno pristajanje i funkcionalnost. 4. Završna obrada površine: Polirajte ili pasivirajte površinu kako biste stvorili glatku, biokompatibilnu površinu koja potiče oseointegraciju (rast kostiju oko implantata). 5. HIP (opcionalno): Koristite HIP za daljnje smanjenje preostale poroznosti i poboljšanje gustoće implantata, povećavajući njegovu čvrstoću i otpornost na zamor.

Detaljne tehnike naknadne obrade

Uklanjanje nosača

Uklanjanje potpornih struktura osnovni je korak u mnogim tijekovima rada naknadne obrade 3D ispisa. Najbolji pristup ovisi o materijalu nosača, geometriji dijela i željenoj završnoj obradi površine.

• Ručno uklanjanje: Korištenjem alata kao što su kliješta, rezači i noževi, pažljivo odvojite nosače. Odvojite vrijeme i izbjegavajte oštećivanje dijela.
• Topljivi nosači: Otopite topljive materijale nosača u vodi ili specijaliziranom otapalu. Ovo je čista i učinkovita metoda za složene geometrije.
• Odvojivi nosači: Ovi nosači su dizajnirani da se lako odlijepe.

Brušenje

Brušenje je ključna tehnika za zaglađivanje površina i uklanjanje linija slojeva. Ključno je započeti s grubom granulacijom i postupno prelaziti na finiju granulaciju.

• Brušenje mokro: Brušenje mokro može pomoći u sprječavanju začepljenja brusnog papira i proizvesti glađu završnu obradu. Koristite vodu s kapljicom sapuna.
• Električno brušenje: Električne brusilice mogu ubrzati proces brušenja, ali pazite da ne pregrijete plastiku.
• Skupljanje prašine: Uvijek nosite masku i radite u dobro prozračenom prostoru kako biste izbjegli udisanje prašine od brušenja.

Punjenje

Punjenje se koristi za popravljanje praznina, nesavršenosti i šavova na 3D ispisanim dijelovima. Dostupno je nekoliko vrsta punila:

• Epoksidni kit: Epoksidni kit je svestrano punilo koje se može koristiti na raznim materijalima.
• 3D punila za ispis: Specijalizirana punila dizajnirana su posebno za 3D ispisane dijelove i često odgovaraju svojstvima materijala dijela.
• ABS kaša: ABS kaša (otopljeni ABS filament u acetonu) može se koristiti za popunjavanje praznina u ABS dijelovima.

Temeljno premazivanje

Temeljno premazivanje stvara glatku, ujednačenu površinu za bojanje i pomaže da se boja bolje prianja na plastiku. Odaberite temeljni premaz koji je kompatibilan s plastičnim materijalom.

• Sprej temeljni premaz: Sprej temeljni premazi se lako nanose i pružaju dosljednu pokrivenost.
• Temeljni premaz koji se nanosi kistom: Temeljni premazi koji se nanose kistom mogu se koristiti za detaljna područja.

Bojanje

Bojanje dodaje boju, detalje i zaštitu 3D ispisanim dijelovima. Koristite boje posebno dizajnirane za plastiku. Akrilne boje su popularan izbor.

• Bojanje sprejem: Bojanje sprejem osigurava glatku, ujednačenu završnu obradu. Nanesite višestruke tanke slojeve umjesto jednog debelog sloja.
• Bojanje kistom: Bojanje kistom može se koristiti za detaljna područja i tanke linije.
• Zračni kist: Zračni kist pruža najveću kontrolu i omogućuje složene dizajne i gradijente.

Premazivanje

Premaz dodaje zaštitni sloj boji i može osigurati sjajnu, mat ili satensku završnu obradu. Premazi također mogu poboljšati kemijsku otpornost i vodonepropusnost.

• Prozirni premaz: Prozirni premazi štite boju i dodaju sjajnu ili mat završnu obradu.
• Epoksidni premaz: Epoksidni premazi pružaju izvrsnu kemijsku otpornost i vodonepropusnost.

Zaglađivanje parom

Zaglađivanje parom je tehnika koja koristi kemijske pare za topljenje površine 3D ispisnog dijela, stvarajući glatku, sjajnu završnu obradu. Ova se tehnika obično koristi s ABS-om i drugim topljivim plastikama. Oprez: Zaglađivanje parom uključuje potencijalno opasne kemikalije i treba ga izvoditi uz odgovarajuće sigurnosne mjere i ventilaciju.

Poliranje

Poliranje se koristi za stvaranje glatke, sjajne površine na 3D ispisanim dijelovima. Ova se tehnika obično koristi s ispisima na bazi smole.

• Ručno poliranje: Koristi krpe za poliranje i spojeve za zaglađivanje površine.
• Mehaničko poliranje: Koristi alate kao što su rotirajući alati s nastavcima za poliranje kako bi se ubrzao proces.

Napredne tehnike naknadne obrade

Elektroplatiranje

Elektroplatiranje je proces premazivanja 3D ispisnog dijela tankim slojem metala. To može poboljšati izgled, izdržljivost i električnu vodljivost dijela.

Praškasto premazivanje

Praškasto premazivanje je proces nanošenja suhog praškastog premaza na 3D ispisani dio. Prašak se zatim stvrdnjava toplinom, stvarajući izdržljivu, ujednačenu završnu obradu. Ovo se često koristi na metalnim 3D ispisanim dijelovima.

Teksturiranje površine

Teksturiranje površine može dodati jedinstvena estetska i funkcionalna svojstva 3D ispisanim dijelovima. Tehnike uključuju:

• Pjeskarenje: Stvara mat završnu obradu.
• Lasersko graviranje: Dodaje zamršene dizajne i uzorke.

Razmatranja o sigurnosti

Naknadna obrada može uključivati opasne materijale i alate. Uvijek se pridržavajte ovih sigurnosnih mjera:

• Nosite odgovarajuću osobnu zaštitnu opremu (OZO), uključujući rukavice, maske i zaštitu za oči.
• Radite u dobro prozračenom prostoru.
• Slijedite upute proizvođača za sve materijale i alate.
• Propisno odložite otpadne materijale.

Odabir pravih tehnika naknadne obrade

Najbolje tehnike naknadne obrade za određeni 3D ispisni dio ovise o nekoliko čimbenika:

• Materijal: Različiti materijali zahtijevaju različite tehnike naknadne obrade.
• Tehnologija ispisa: Korištena tehnologija ispisa utjecat će na završnu obradu površine i vrste nosača koje je potrebno ukloniti.
• Primjena: Namjeravana upotreba dijela odredit će potrebnu razinu završne obrade i funkcionalnosti.
• Proračun: Neke su tehnike naknadne obrade skuplje od drugih.

Globalni primjeri primjene naknadne obrade

• Medicinski implantati (Europa): Tvrtke u Europi koriste napredne tehnike naknadne obrade kao što su HIP i specijalizirani premazi za stvaranje biokompatibilnih i izdržljivih 3D ispisnih medicinskih implantata. Naknadna obrada osigurava da implantati ispunjavaju stroge regulatorne zahtjeve za sigurnost i učinkovitost.
• Automobilski prototipovi (Sjeverna Amerika): Proizvođači automobila u Sjevernoj Americi koriste FDM i SLA 3D ispis za brzu izradu prototipova. Naknadna obrada, uključujući brušenje, punjenje i bojanje, ključna je za stvaranje realističnih prototipova koji se mogu koristiti za provjeru dizajna i marketinške svrhe.
• Potrošačka elektronika (Azija): U Aziji tvrtke koriste 3D ispis za izradu prilagođenih kućišta potrošačke elektronike. Naknadna obrada, poput zaglađivanja parom i elektroplatiranja, koristi se za postizanje visokokvalitetnih završnih obrada površine koje ispunjavaju estetske zahtjeve tržišta.
• Svemirski dijelovi (Australija): Australske zrakoplovne tvrtke koriste metalni 3D ispis za proizvodnju laganih i složenih komponenti. Koraci naknadne obrade, kao što su toplinska obrada i strojna obrada, ključni su za osiguravanje da komponente zadovoljavaju stroge zrakoplovne standarde za čvrstoću i trajnost.

Zaključak

Savladavanje naknadne obrade 3D ispisa bitno je za otključavanje punog potencijala aditivne proizvodnje. Razumijevanjem različitih tehnika i njihove primjene, možete stvoriti dijelove koji nisu samo funkcionalni, već i vizualno privlačni i spremni za upotrebu u stvarnom svijetu. Bilo da ste hobist, dizajner ili proizvođač, ulaganje u znanje i vještine naknadne obrade značajno će poboljšati kvalitetu i vrijednost vaših 3D ispisnih kreacija. Kako tehnologija 3D ispisa nastavlja evoluirati, tako će se razvijati i tehnike naknadne obrade, nudeći još više mogućnosti za inovacije i prilagodbu u raznim industrijama širom svijeta.