3D spausdinimo poapdorojimo meistriškumas: išsamus vadovas

3D spausdinimas pakeitė gamybą, prototipavimą ir dizainą visame pasaulyje. Nors pats spausdinimo procesas yra žavus, tikroji magija dažnai slypi poapdorojimo etapuose. Šiame išsamiame vadove nagrinėjama 3D spausdinimo poapdorojimo pasaulis, apimantys esminius metodus, geriausią praktiką ir pažangius metodus, taikomus įvairioms medžiagoms ir spausdinimo technologijoms.

Kodėl poapdorojimas yra svarbus?

Poapdorojimas yra operacijų serija, atliekama su 3D atspausdinta dalimi po to, kai ji išeina iš spausdintuvo. Šie veiksmai yra svarbūs dėl kelių priežasčių:

• Pagerintas estetinis vaizdas: Žali 3D spaudiniai dažnai turi sluoksnių linijas, atramų žymes ir apskritai grubų paviršių. Poapdorojimas pagerina dalies išvaizdą.
• Patobulintas funkcionalumas: Poapdorojimas gali pagerinti dalies mechanines savybes, tokias kaip jos stiprumas, ilgaamžiškumas ir atsparumas karščiui ar cheminėms medžiagoms.
• Specifinių leistinų nuokrypių pasiekimas: Kai kurioms reikmėms reikalingi labai tikslūs matmenys. Poapdorojimo metodai gali padėti pasiekti šiuos tikslius leistinų nuokrypių.
• Paviršiaus apdailos reikalavimai: Priklausomai nuo pritaikymo, gali prireikti specifinio paviršiaus apdailos (pvz., lygus, matinis, blizgus).
• Atraminių struktūrų šalinimas: Daugelis 3D spausdinimo procesų reikalauja atraminių struktūrų, kad būtų galima sukurti sudėtingas geometrijas. Šios atramos turi būti pašalintos po spausdinimo.

Dažniausios 3D spausdinimo technologijos ir jų poapdorojimo poreikiai

Specifiniai reikalingi poapdorojimo veiksmai labai priklauso nuo naudojamos 3D spausdinimo technologijos. Štai dažniausiai naudojamų technologijų ir jų tipinių poapdorojimo darbo eigų apžvalga:

Sujungtų depozicinių modeliavimas (FDM)

FDM, dar žinoma kaip sujungto siūlų gamyba (FFF), yra plačiai naudojama technologija, kuri sluoksnis po sluoksnio išspaudžia išlydytą plastiko siūlą. Populiarios medžiagos yra PLA, ABS, PETG ir Nailonas.

Tipiniai FDM poapdorojimo veiksmai:

• Atramų šalinimas: Atraminių struktūrų šalinimas paprastai yra pirmasis žingsnis. Tai galima atlikti rankiniu būdu įrankiais, pvz., replėmis, peiliukais ar specializuotais atramų šalinimo įrankiais. Naudojant tirpias atramines medžiagas (pvz., PVA), dalį galima panardinti į vandenį, kad atramos ištirptų.
• Šlifavimas: Šlifavimas naudojamas sluoksnių linijoms išlyginti ir netobulumams pašalinti. Pradėkite nuo šiurkščiojo grūdėtumo švitrinio popieriaus (pvz., 120-180 grūdėtumo) ir palaipsniui pereikite prie smulkesnio grūdėtumo (pvz., 400-600 grūdėtumo), kad gautumėte lygesnę apdailą.
• Užpildymas: Spragų ir netobulumai gali būti užpildomi užpildais, pvz., epoksidine glaistu ar specializuotais 3D spausdinimo užpildais.
• Gruntavimas: Grunto sluoksnis padeda sukurti lygų, vienodą paviršių dažymui.
• Dažymas: Dažymas gali suteikti daliai spalvos, detalių ir apsaugos. Naudokite dažus, specialiai sukurtus plastikams.
• Dengimas: Skaidraus sluoksnio ar sandariklio užtepimas gali apsaugoti dažus ir suteikti blizgią ar matinę apdailą.

Pavyzdys: FDM atspausdinto ABS korpuso Raspberry Pi poapdorojimas

Įsivaizduokite, kad 3D spausdinote korpusą Raspberry Pi naudodami ABS siūlą. Procesas apimtų: 1. Atramų šalinimas: Atsargiai pašalinkite atramines struktūras replėmis ar aštriu peiliu. 2. Šlifavimas: Pradėkite nuo 180 grūdėtumo švitrinio popieriaus, kad pašalintumėte pastebimas sluoksnių linijas, tada pereikite prie 320 ir 400 grūdėtumo, kad paviršius būtų lygesnis. Sutelkite dėmesį į matomus išorinius paviršius. 3. Užpildymas (pasirinktinai): Jei yra mažų tarpelių ar netobulumų, užpildykite juos ABS sruta (ištirpintas ABS siūlas acetone). Leiskite jam visiškai išdžiūti. 4. Gruntavimas: Užtepkite ploną, vienodą plastiko grunto sluoksnį. Leiskite jam visiškai išdžiūti. 5. Dažymas: Užtepkite du ar tris plonus norimos spalvos sluoksnius, naudodami purškiamus dažus, skirtus plastikams. Leiskite kiekvienam sluoksniui visiškai išdžiūti prieš tepdami kitą. 6. Skaidrus dengimas (pasirinktinai): Užtepkite skaidrų sluoksnį, kad apsaugotumėte dažus ir suteiktumėte blizgią apdailą.

Stereolitografija (SLA) ir skaitmeninio apšvietimo apdorojimas (DLP)

SLA ir DLP yra dervos pagrindo 3D spausdinimo technologijos, naudojančios šviesą skystai dervai kietinti. Šios technologijos siūlo aukštą rezoliuciją ir lygų paviršiaus apdailą, todėl jos tinka detalėms.

Tipiniai SLA/DLP poapdorojimo veiksmai:

• Plovimas: Po spausdinimo dalys turi būti nuplautos izopropilo alkoholiu (IPA) arba specializuotu dervos valikliu, kad pašalintumėte neišdžiūvusią dervą.
• Kietinimas: Dalys paprastai kietinamos UV šviesoje, kad derva visiškai sukietėtų ir pagerintų jų mechanines savybes.
• Atramų šalinimas: Atramos paprastai šalinamos rankiniu būdu su karpomaisiais ar aštriu peiliu.
• Šlifavimas: Gali prireikti lengvo šlifavimo, kad pašalintumėte atramų žymes ar netobulumus.
• Poliravimas: Poliravimas gali pagerinti paviršiaus apdailą ir sukurti blizgią išvaizdą.
• Dengimas: Gali būti naudojami dangos, kad pagerintų cheminį atsparumą arba pridėtų apsauginį sluoksnį.

Pavyzdys: SLA atspausdintos miniatiūrinės figūrėlės poapdorojimas

Sakykime, kad su 3D spausdintuvu SLA atspausdinote labai detalią miniatiūrinę figūrėlę. Poapdorojimas apimtų: 1. Plovimas: Panardinkite figūrėlę į IPA 10-20 minučių, švelniai ją maišydami, kad pašalintumėte neišdžiūvusią dervą. Naudokite minkštą šepetėlį, kad išvalytumėte sunkiai pasiekiamas vietas. 2. Kietinimas: Įdėkite figūrėlę į UV kietinimo kamerą rekomenduojamam laikui, paprastai 30-60 minučių, priklausomai nuo naudojamos dervos. 3. Atramų šalinimas: Atsargiai nupjaukite atramines struktūras aštriais karpomaisiais ar modeliavimo peiliu, atsižvelgiant į subtilias detales. 4. Šlifavimas (pasirinktinai): Jei reikia, lengvai nušlifuokite bet kokias likusias atramų žymes labai smulkiu švitriniu popieriumi (pvz., 600-800 grūdėtumo). 5. Dažymas (pasirinktinai): Gruntuokite ir dažykite figūrėlę akriliniais dažais, kad ji atgytų. 6. Skaidrus dengimas (pasirinktinai): Užtepkite skaidrų sluoksnį, kad apsaugotumėte dažus ir suteiktumėte blizgią ar matinę apdailą.

Parinktinio lazerinio sukepimo (SLS)

SLS yra miltelių pagrindo 3D spausdinimo technologija, naudojanti lazerį miltelių dalelių sukepimui. Medžiagos apima Nailoną, TPU ir kitus polimerus.

Tipiniai SLS poapdorojimo veiksmai:

• Miltelių pašalinimas: Neįsukepusių miltelių pašalinimas iš dalies yra pagrindinis poapdorojimo žingsnis. Tai galima atlikti suspaustu oru, šepečiais ar automatinėmis miltelių pašalinimo sistemomis.
• Smėliavimas: Smėliavimas gali išlyginti paviršių ir pašalinti bet kokias likusias miltelių liekanas.
• Dažymas: SLS dalys gali būti dažomos, kad būtų pridėta spalvos.
• Dengimas: Gali būti naudojamos dangos, kad pagerintų cheminį atsparumą, vandens nepralaidumą ar kitas savybes.

Pavyzdys: SLS atspausdinto Nailono laikiklio poapdorojimas

Pagalvokite, kad 3D spausdinote nailono laikiklį pramoniniam pritaikymui naudodami SLS. Poapdorojimas apimtų: 1. Miltelių pašalinimas: Atsargiai pašalinkite neįsukepusius miltelius iš laikiklio naudodami suspaustą orą ir šepečius. Įsitikinkite, kad visi vidiniai ertmės yra kruopščiai išvalytos. 2. Smėliavimas: Smėliuokite laikiklį, kad išlygintumėte paviršių ir pašalintumėte likusias miltelių daleles. Naudokite smulkią rutulinę terpę, kad gautumėte nuoseklią apdailą. 3. Dažymas (pasirinktinai): Jei pageidaujate, dažykite laikiklį į tam tikrą spalvą identifikavimo ar estetiniais tikslais. 4. Dengimas (pasirinktinai): Užtepkite apsauginį sluoksnį, kad pagerintumėte cheminį atsparumą ar vandens nepralaidumą, priklausomai nuo pritaikymo reikalavimų.

Parinktinio lazerio lydymas (SLM) ir tiesioginis metalo lazerio sukepimas (DMLS)

SLM ir DMLS yra metalo 3D spausdinimo technologijos, naudojančios lazerį metalo miltelių lydymui. Medžiagos apima aliuminį, titaną, nerūdijantį plieną ir nikelio lydinius.

Tipiniai SLM/DMLS poapdorojimo veiksmai:

• Atramų šalinimas: Atramos paprastai šalinamos naudojant vielos EDM (elektrinio išlydžio apdirbimą) arba apdirbimą.
• Terminis apdorojimas: Terminis apdorojimas gali pašalinti įtampą ir pagerinti dalies mechanines savybes.
• Apdirbimas: Apdirbimas gali būti reikalingas, kad būtų pasiekti tikslūs matmenys ir paviršiaus apdaila.
• Paviršiaus apdailos: Paviršiaus apdailos metodai, pvz., poliravimas, šlifavimas ar smėliavimas, gali pagerinti paviršiaus kokybę.
• HIP (karštas izostatinis presavimas): HIP gali sumažinti poringumą ir pagerinti dalies tankį.

Pavyzdys: DMLS atspausdinto titano implanto poapdorojimas

Apsvarstykite titano implantą, sukurtą naudojant DMLS medicininiais tikslais. Poapdorojimas apima: 1. Atramų šalinimas: Pašalinkite atramines struktūras naudodami vielos EDM, kad sumažintumėte įtampą ir pažeidimus implantui. 2. Terminis apdorojimas: Paklaukite implantą terminiam apdorojimui, kad pašalintumėte liekamąsias įtampas ir pagerintumėte jo mechanines savybes, užtikrinant biologiškumą ir struktūrinį vientisumą. 3. Apdirbimas (pasirinktinai): Tiksliai apdirbkite kritines implanto dalis, kad pasiektumėte reikiamus matmenis ir paviršiaus apdailą optimaliam prigludimui ir funkcionalumui. 4. Paviršiaus apdailos: Poliruokite arba pasyvuokite paviršių, kad sukurtumėte lygų, biologiškai suderinamą paviršių, skatinantį kaulo integraciją (kaulo augimą aplink implantą). 5. HIP (pasirinktinai): Naudokite HIP, kad dar labiau sumažintumėte bet kokį likusį poringumą ir pagerintumėte implanto tankį, padidinant jo stiprumą ir atsparumą nuovargiui.

Išsamūs poapdorojimo metodai

Atramų šalinimas

Atraminių struktūrų šalinimas yra pagrindinis žingsnis daugelyje 3D spausdinimo poapdorojimo darbo eigų. Geriausias metodas priklauso nuo atraminės medžiagos, dalies geometrijos ir norimos paviršiaus apdailos.

• Rankinis šalinimas: Naudodami įrankius, pvz., replės, karpomuosius įrankius ir peilius, atsargiai atskirkite atramas. Nesiskubinkite ir venkite sugadinti dalį.
• Tirpios atramos: Ištirpinkite tirpias atramines medžiagas vandenyje arba specializuotame tirpiklyje. Tai švarus ir efektyvus metodas sudėtingoms geometrijoms.
• Nulaužiamios atramos: Šios atramos sukurtos taip, kad jas būtų lengva nulaužti.

Šlifavimas

Šlifavimas yra svarbus metodas paviršiams išlyginti ir sluoksnių linijoms pašalinti. Svarbiausia pradėti nuo šiurkščiojo grūdėtumo ir palaipsniui pereiti prie smulkesnio grūdėtumo.

• Šlapias šlifavimas: Šlapias šlifavimas gali padėti išvengti švitrinio popieriaus užsikimšimo ir suteikti lygesnę apdailą. Naudokite vandenį su lašeliu muilo.
• Elektrinis šlifavimas: Elektriniai šlifuokliai gali pagreitinti šlifavimo procesą, tačiau būkite atsargūs, kad neperkaistumėte plastiko.
• Dulkių surinkimas: Visada dėvėkite kaukę ir dirbkite gerai vėdinamoje vietoje, kad išvengtumėte dulkių nuo šlifavimo įkvėpimo.

Užpildymas

Užpildymas naudojamas spragoms, netobulumams ir siūlėms 3D atspausdintose dalyse taisyti. Yra keletas užpildų tipų:

• Epoksidinė glaistas: Epoksidinė glaistas yra universalus užpildas, kurį galima naudoti įvairioms medžiagoms.
• 3D spausdinimo užpildai: Specializuoti užpildai yra specialiai sukurti 3D atspausdintoms dalims ir dažnai atitinka dalies medžiagos savybes.
• ABS sruta: ABS sruta (ištirpintas ABS siūlas acetone) gali būti naudojama spragoms ABS dalyse užpildyti.

Gruntavimas

Gruntavimas sukuria lygų, vienodą paviršių dažymui ir padeda dažams geriau sukibti su plastiku. Pasirinkite gruntą, kuris yra suderinamas su plastiko medžiaga.

• Purškiamas gruntas: Purškiamus gruntus lengva tepti ir jie užtikrina nuoseklią aprėptį.
• Šepetėliu tepamas gruntas: Šepetėliu tepamus gruntus galima naudoti detalėms.

Dažymas

Dažymas suteikia spalvos, detalių ir apsaugos 3D atspausdintoms dalims. Naudokite dažus, specialiai sukurtus plastikams. Akriliniai dažai yra populiarus pasirinkimas.

• Purškiamas dažymas: Purškiamas dažymas suteikia lygų, vienodą apdailą. Užtepkite kelis plonus sluoksnius, o ne vieną storą sluoksnį.
• Šepetėliu dažymas: Šepetėliu dažymą galima naudoti detalėms ir plonoms linijoms.
• Oro dažymas: Oro dažymas suteikia daugiausia kontrolės ir leidžia sukurti sudėtingus dizainus bei gradiento efektus.

Dengimas

Dengimas suteikia apsauginį sluoksnį dažams ir gali suteikti blizgią, matinę ar satino apdailą. Dangos taip pat gali pagerinti cheminį atsparumą ir vandens nepralaidumą.

• Skaidrus sluoksnis: Skaidrūs sluoksniai apsaugo dažus ir suteikia blizgią ar matinę apdailą.
• Epoksidinė danga: Epoksidinės dangos suteikia puikų cheminį atsparumą ir vandens nepralaidumą.

Garų lyginimas

Garų lyginimas yra metodas, naudojantis cheminius garus 3D atspausdintos dalies paviršiui išlydyti, sukuriant lygų, blizgų apdailą. Šis metodas dažniausiai naudojamas su ABS ir kitais tirpiaisiais plastikai. Įspėjimas: Garų lyginimui naudojamos potencialiai pavojingos cheminės medžiagos, todėl jį reikia atlikti laikantis tinkamų saugos priemonių ir vėdinimo.

Poliravimas

Poliravimas naudojamas 3D atspausdintoms dalims sukurti lygų, blizgų paviršių. Šis metodas dažniausiai naudojamas su dervos pagrindo spaudiniais.

• Rankinis poliravimas: Naudojamos poliravimo šluostės ir junginiai paviršiui išlyginti.
• Mechaninis poliravimas: Naudojami įrankiai, pvz., sukamieji įrankiai su poliravimo priedais, kad pagreitintų procesą.

Pažangūs poapdorojimo metodai

Galvanizavimas

Galvanizavimas yra 3D atspausdintos dalies padengimo plonu metalo sluoksniu procesas. Tai gali pagerinti dalies išvaizdą, ilgaamžiškumą ir elektrinį laidumą.

Miltelinis dažymas

Miltelinis dažymas yra sausos miltelinės dangos užtepimo ant 3D atspausdintos dalies procesas. Tada milteliai kietinami karščiu, sukuriant patvarią, lygų apdailą. Tai dažnai naudojama ant metalo 3D atspausdintų dalių.

Paviršiaus tekstūravimas

Paviršiaus tekstūravimas gali suteikti 3D atspausdintoms dalims unikalias estetines ir funkcines savybes. Metodai apima:

• Smėliavimas: Sukuria matinę apdailą.
• Lazerinis graviravimas: Prideda sudėtingus dizainus ir raštus.

Saugos aspektai

Poapdorojimas gali apimti pavojingas medžiagas ir įrankius. Visada laikykitės šių saugos priemonių:

• Dėvėkite tinkamas asmenines apsaugos priemones (AAP), įskaitant pirštines, kaukes ir akių apsaugą.
• Dirbkite gerai vėdinamoje vietoje.
• Laikykitės gamintojo instrukcijų visoms medžiagoms ir įrankiams.
• Tinkamai išmeskite atliekas.

Tinkamiausių poapdorojimo metodų pasirinkimas

Geriausi poapdorojimo metodai konkrečiai 3D atspausdintai daliai priklauso nuo kelių veiksnių:

• Medžiaga: Skirtingos medžiagos reikalauja skirtingų poapdorojimo metodų.
• Spausdinimo technologija: Naudojama spausdinimo technologija turės įtakos paviršiaus apdailai ir atramų tipams, kuriuos reikia pašalinti.
• Pritaikymas: Numatomas dalies naudojimas nulems reikiamą apdailos ir funkcionalumo lygį.
• Biudžetas: Kai kurie poapdorojimo metodai yra brangesni nei kiti.

Pasauliniai poapdorojimo pritaikymo pavyzdžiai

• Medicininiai implantai (Europa): Įmonės Europoje naudoja pažangius poapdorojimo metodus, pvz., HIP ir specializuotas dangas, kad sukurtų biologiškai suderinamus ir patvarius 3D atspausdintus medicininius implantus. Poapdorojimas užtikrina, kad implantai atitinka griežtus saugos ir našumo reguliavimo reikalavimus.
• Automobilių prototipai (Šiaurės Amerika): Automobilių gamintojai Šiaurės Amerikoje naudoja FDM ir SLA 3D spausdinimą greitam prototipavimui. Poapdorojimas, įskaitant šlifavimą, užpildymą ir dažymą, yra labai svarbus kuriant realistiškus prototipus, kurie gali būti naudojami dizaino patvirtinimui ir rinkodaros tikslams.
• Vartojimo elektronika (Azija): Azijoje įmonės naudoja 3D spausdinimą pritaikytų vartojimo elektronikos korpusų gamybai. Poapdorojimas, pvz., garų lyginimas ir galvanizavimas, naudojamas siekiant aukštos kokybės paviršiaus apdailos, atitinkančios rinkos estetinius reikalavimus.
• Aerospace komponentai (Australija): Australijos aviacijos ir kosmoso įmonės naudoja metalo 3D spausdinimą lengviems ir sudėtingiems komponentams gaminti. Poapdorojimo veiksmai, pvz., terminis apdorojimas ir apdirbimas, yra labai svarbūs, siekiant užtikrinti, kad komponentai atitiktų griežtus aerokosminius stiprumo ir ilgaamžiškumo standartus.

Išvada

3D spausdinimo poapdorojimo meistriškumas yra būtinas, norint išnaudoti visą adityvinės gamybos potencialą. Suprasdami įvairius metodus ir jų pritaikymą, galite sukurti dalis, kurios yra ne tik funkcionalios, bet ir vizualiai patrauklios ir paruoštos naudoti realiame pasaulyje. Nesvarbu, ar esate pomėgių turintis asmuo, dizaineris ar gamintojas, investavimas į poapdorojimo žinias ir įgūdžius žymiai pagerins jūsų 3D atspausdintų kūrinių kokybę ir vertę. 3D spausdinimo technologijai toliau tobulėjant, taip pat tobulės ir poapdorojimo metodai, suteikiant dar daugiau galimybių inovacijoms ir pritaikymui įvairiose pramonės šakose visame pasaulyje.