Obvladovanje naknadne obdelave 3D tiskanja: Celovit vodnik

3D tiskanje je revolucioniralo proizvodnjo, prototipiranje in oblikovanje po vsem svetu. Medtem ko je sam postopek tiskanja fascinanten, se prava čarovnija pogosto skriva v fazah naknadne obdelave. Ta celovit vodnik raziskuje svet naknadne obdelave 3D tiskanja, ki zajema bistvene tehnike, najboljše prakse in napredne metode, ki se uporabljajo za različne materiale in tehnologije tiskanja.

Zakaj je naknadna obdelava pomembna?

Naknadna obdelava je niz operacij, ki se izvajajo na 3D natisnjenem delu, potem ko pride iz tiskalnika. Ti koraki so ključnega pomena iz več razlogov:

• Izboljšana estetika: Surovi 3D natisi pogosto kažejo plastne linije, oznake podpore in na splošno hrapavo površino. Naknadna obdelava izboljša videz dela.
• Izboljšana funkcionalnost: Naknadna obdelava lahko izboljša mehanske lastnosti dela, kot so njegova trdnost, vzdržljivost in odpornost na toploto ali kemikalije.
• Doseganje določenih toleranc: Nekatere aplikacije zahtevajo zelo natančne dimenzije. Tehnike naknadne obdelave lahko pomagajo doseči te ozke tolerance.
• Zahteve glede površinske obdelave: Odvisno od aplikacije je morda potrebna specifična površinska obdelava (npr. gladka, mat, sijajna).
• Odstranjevanje podpornih struktur: Mnogi postopki 3D tiskanja zahtevajo podporne strukture za izgradnjo kompleksnih geometrij. Te podpore je treba odstraniti po tiskanju.

Pogoste tehnologije 3D tiskanja in njihove potrebe po naknadni obdelavi

Specifični koraki naknadne obdelave, ki so potrebni, so močno odvisni od uporabljene tehnologije 3D tiskanja. Tukaj je pregled pogostih tehnologij in njihovih tipičnih potekov naknadne obdelave:

Fuzijsko nanašanje (FDM)

FDM, znan tudi kot Fused Filament Fabrication (FFF), je široko uporabljena tehnologija, ki plastično nit v staljenem stanju ekstrudira plast za plastjo. Priljubljeni materiali vključujejo PLA, ABS, PETG in najlon.

Tipični koraki naknadne obdelave FDM:

• Odstranjevanje podpore: Odstranjevanje podpornih struktur je običajno prvi korak. To je mogoče storiti ročno z orodji, kot so klešče, noži ali specializirana orodja za odstranjevanje podpore. Za topne podporne materiale (npr. PVA) lahko del potopite v vodo, da se podpore raztopijo.
• Brušenje: Brušenje se uporablja za glajenje plastnih linij in odstranjevanje nepopolnosti. Začnite z grobim brusnim papirjem (npr. 120-180 grit) in postopoma preidite na finejše gritove (npr. 400-600 grit) za gladkejši zaključek.
• Polnjenje: Vrzeli in nepopolnosti je mogoče zapolniti s polnili, kot so epoksi kit ali specializirana polnila za 3D tiskanje.
• Temeljenje: Temeljni premaz pomaga ustvariti gladko, enakomerno površino za barvanje.
• Barvanje: Barvanje lahko doda barvo, podrobnosti in zaščito delu. Uporabite barve, ki so posebej zasnovane za plastiko.
• Premazovanje: Nanašanje prozornega premaza ali tesnila lahko zaščiti barvo in doda sijajni ali mat zaključek.

Primer: Naknadna obdelava ABS ohišja, natisnjenega s FDM, za Raspberry Pi

Predstavljajte si, da ste 3D natisnili ohišje za Raspberry Pi z uporabo ABS filamenta. Postopek bi vključeval:

1. Odstranjevanje podpore: Previdno odstranite podporne strukture s kleščami ali ostrim nožem.
2. Brušenje: Začnite z brusnim papirjem 180 grit, da odstranite opazne plastne linije, nato pa preidite na 320 in 400 grit za gladkejšo površino. Osredotočite se na vidne zunanje površine.
3. Polnjenje (izbirno): Če obstajajo majhne vrzeli ali nepopolnosti, jih zapolnite z ABS blatom (raztopljen ABS filament v acetonu). Pustite, da se popolnoma posuši.
4. Temeljenje: Nanesite tanek, enakomeren sloj plastičnega temeljnega premaza. Pustite, da se temeljito posuši.
5. Barvanje: Nanesite dva ali tri tanke sloje želene barve s pršilom, zasnovanim za plastiko. Pred nanosom naslednjega sloja pustite, da se vsak sloj popolnoma posuši.
6. Prozoren premaz (izbirno): Nanesite prozoren premaz, da zaščitite barvo in zagotovite sijajni zaključek.

Stereolitografija (SLA) in Digitalna obdelava svetlobe (DLP)

SLA in DLP sta tehnologiji 3D tiskanja na osnovi smole, ki uporabljata svetlobo za utrjevanje tekoče smole. Te tehnologije nudijo visoko ločljivost in gladke površinske obdelave, zaradi česar so primerne za podrobne dele.

Tipični koraki naknadne obdelave SLA/DLP:

• Pranje: Po tiskanju je treba dele oprati v izopropilnem alkoholu (IPA) ali specializiranem čistilu za smolo, da se odstrani neutrjena smola.
• Sušenje: Deli se običajno sušijo pod UV svetlobo, da se smola popolnoma strdi in izboljša njene mehanske lastnosti.
• Odstranjevanje podpore: Podpore se običajno odstranijo ročno s škarjami ali ostrim nožem.
• Brušenje: Morda bo potrebno rahlo brušenje, da se odstranijo oznake podpore ali nepopolnosti.
• Poliranje: Poliranje lahko izboljša površinsko obdelavo in ustvari sijajen videz.
• Premazovanje: Premazi se lahko nanesejo za izboljšanje kemične odpornosti ali dodajanje zaščitne plasti.

Primer: Naknadna obdelava SLA natisnjene miniature

Recimo, da ste 3D natisnili zelo podrobno miniaturo s tiskalnikom SLA. Naknadna obdelava bi vključevala:

1. Pranje: Figurico potopite v IPA za 10-20 minut in jo nežno mešajte, da odstranite neutrjeno smolo. Uporabite mehko krtačo za čiščenje težko dostopnih mest.
2. Sušenje: Figurico postavite v UV komoro za sušenje za priporočen čas, običajno 30-60 minut, odvisno od uporabljene smole.
3. Odstranjevanje podpore: Previdno odrežite podporne strukture z ostrimi škarjami ali hobi nožem, pri čemer bodite pozorni na občutljive podrobnosti.
4. Brušenje (izbirno): Po potrebi rahlo obrusite morebitne preostale oznake podpore z zelo finim brusnim papirjem (npr. 600-800 grit).
5. Barvanje (izbirno): Premažite in pobarvajte figurico z akrilnimi barvami, da jo oživite.
6. Prozoren premaz (izbirno): Nanesite prozoren premaz, da zaščitite barvo in dodate sijajni ali mat zaključek.

Selektivno lasersko sintranje (SLS)

SLS je tehnologija 3D tiskanja na osnovi prahu, ki uporablja laser za spajanje prašnih delcev. Materiali vključujejo najlon, TPU in druge polimere.

Tipični koraki naknadne obdelave SLS:

• Odstranjevanje prahu: Odstranjevanje nesintranega prahu z dela je glavni korak naknadne obdelave. To je mogoče storiti s stisnjenim zrakom, krtačami ali avtomatiziranimi sistemi za odstranjevanje prahu.
• Peskanje s kroglicami: Peskanje s kroglicami lahko zgladi površino in odstrani morebitne preostale ostanke prahu.
• Barvanje: Dele SLS je mogoče barvati, da se doda barva.
• Premazovanje: Premazi se lahko nanesejo za izboljšanje kemične odpornosti, vodotesnosti ali drugih lastnosti.

Primer: Naknadna obdelava SLS natisnjenega najlonskega nosilca

Predstavljajte si, da ste 3D natisnili najlonski nosilec za industrijsko uporabo z uporabo SLS. Naknadna obdelava bi vključevala:

1. Odstranjevanje prahu: Previdno odstranite nesintrani prah z nosilca s stisnjenim zrakom in krtačami. Zagotovite, da so vse notranje votline temeljito očiščene.
2. Peskanje s kroglicami: Peskanje s kroglicami za glajenje površine in odstranjevanje morebitnih preostalih prašnih delcev. Uporabite fino peskalno sredstvo za dosleden zaključek.
3. Barvanje (izbirno): Po želji pobarvajte nosilec v določeno barvo za identifikacijo ali estetske namene.
4. Premazovanje (izbirno): Nanesite zaščitni premaz za izboljšanje kemične odpornosti ali vodotesnosti, odvisno od zahtev uporabe.

Selektivno lasersko taljenje (SLM) in Direktno lasersko sintranje kovin (DMLS)

SLM in DMLS sta tehnologiji 3D tiskanja kovin, ki uporabljata laser za taljenje kovinskega prahu. Materiali vključujejo aluminij, titan, nerjavno jeklo in nikljeve zlitine.

Tipični koraki naknadne obdelave SLM/DMLS:

• Odstranjevanje podpore: Podpore se običajno odstranijo z uporabo žične EDM (električna razelektritvena obdelava) ali strojne obdelave.
• Toplotna obdelava: Toplotna obdelava lahko sprosti napetost in izboljša mehanske lastnosti dela.
• Strojna obdelava: Strojna obdelava je morda potrebna za doseganje natančnih dimenzij in površinskih obdelav.
• Površinska obdelava: Tehnike površinske obdelave, kot so poliranje, brušenje ali peskanje, lahko izboljšajo kakovost površine.
• HIP (vroče izostatično stiskanje): HIP lahko zmanjša poroznost in izboljša gostoto dela.

Primer: Naknadna obdelava DMLS natisnjenega titanovega implantata

Razmislite o titanovem implantatu, ustvarjenem z uporabo DMLS za medicinske aplikacije. Naknadna obdelava vključuje:

1. Odstranjevanje podpore: Odstranite podporne strukture z uporabo žične EDM, da zmanjšate napetost in poškodbe implantata.
2. Toplotna obdelava: Implantat izpostavite toplotni obdelavi, da sprostite preostale napetosti in izboljšate njegove mehanske lastnosti, kar zagotavlja biokompatibilnost in strukturno celovitost.
3. Strojna obdelava (izbirno): Natančno strojno obdelajte kritična področja implantata, da dosežete zahtevane dimenzije in površinsko obdelavo za optimalno prileganje in funkcionalnost.
4. Površinska obdelava: Polirajte ali pasivirajte površino, da ustvarite gladko, biokompatibilno površino, ki spodbuja oseointegracijo (rast kosti okoli implantata).
5. HIP (izbirno): Uporabite HIP za nadaljnje zmanjšanje preostale poroznosti in izboljšanje gostote implantata, s čimer povečate njegovo trdnost in odpornost na utrujenost.

Podrobne tehnike naknadne obdelave

Odstranjevanje podpore

Odstranjevanje podpornih struktur je temeljni korak v številnih potekih naknadne obdelave 3D tiskanja. Najboljši pristop je odvisen od podpornega materiala, geometrije dela in želene površinske obdelave.

• Ročno odstranjevanje: S pomočjo orodij, kot so klešče, rezalniki in noži, previdno odlomite podpore. Vzemite si čas in se izogibajte poškodbam dela.
• Topne podpore: Raztopite topne podporne materiale v vodi ali specializiranem topilu. To je čista in učinkovita metoda za kompleksne geometrije.
• Odtrgljive podpore: Te podpore so zasnovane tako, da jih je mogoče enostavno odlomiti.

Brušenje

Brušenje je ključna tehnika za glajenje površin in odstranjevanje plastnih linij. Ključno je, da začnete z grobim gritom in postopoma preidete na finejše grite.

• Mokro brušenje: Mokro brušenje lahko pomaga preprečiti zamašitev brusnega papirja in ustvari gladkejši zaključek. Uporabite vodo s kapljico mila.
• Električno brušenje: Električni brusilniki lahko pospešijo postopek brušenja, vendar pazite, da ne pregrejete plastike.
• Zbiranje prahu: Vedno nosite masko in delajte v dobro prezračevanem prostoru, da se izognete vdihavanju brusnega prahu.

Polnjenje

Polnjenje se uporablja za popravilo vrzeli, nepopolnosti in šivov v 3D natisnjenih delih. Na voljo je več vrst polnil:

• Epoksi kit: Epoksi kit je vsestransko polnilo, ki ga je mogoče uporabiti na različnih materialih.
• Polnila za 3D tiskanje: Specializirana polnila so zasnovana posebej za 3D natisnjene dele in se pogosto ujemajo z materialnimi lastnostmi dela.
• ABS blato: ABS blato (raztopljen ABS filament v acetonu) se lahko uporabi za zapolnitev vrzeli v ABS delih.

Temeljenje

Temeljenje ustvari gladko, enakomerno površino za barvanje in pomaga, da se barva bolje oprime plastike. Izberite temeljni premaz, ki je združljiv s plastičnim materialom.

• Temeljni premaz v spreju: Temeljni premazi v spreju so enostavni za nanašanje in zagotavljajo dosledno pokritost.
• Temeljni premaz s čopičem: Temeljne premaze s čopičem je mogoče uporabiti za podrobna področja.

Barvanje

Barvanje doda barvo, podrobnosti in zaščito 3D natisnjenim delom. Uporabite barve, ki so posebej zasnovane za plastiko. Akrilne barve so priljubljena izbira.

• Barvanje s pršilom: Barvanje s pršilom zagotavlja gladek, enakomeren zaključek. Nanesite več tankih slojev namesto enega debelega sloja.
• Barvanje s čopičem: Barvanje s čopičem se lahko uporablja za podrobna področja in fine linije.
• Airbrushing: Airbrushing zagotavlja največji nadzor in omogoča kompleksne modele in prehode.

Premazovanje

Premazovanje doda zaščitno plast barvi in lahko zagotovi sijajni, mat ali satenast zaključek. Premazi lahko izboljšajo tudi kemično odpornost in vodotesnost.

• Prozoren premaz: Prozorni premazi ščitijo barvo in dodajo sijajni ali mat zaključek.
• Epoksi premaz: Epoksi premazi zagotavljajo odlično kemično odpornost in vodotesnost.

Glajenje s paro

Glajenje s paro je tehnika, ki uporablja kemične pare za taljenje površine 3D natisnjenega dela, kar ustvarja gladek, sijajen zaključek. Ta tehnika se pogosto uporablja z ABS in drugo topno plastiko. Opozorilo: Glajenje s paro vključuje potencialno nevarne kemikalije in ga je treba izvajati s pravilnimi varnostnimi ukrepi in prezračevanjem.

Poliranje

Poliranje se uporablja za ustvarjanje gladke, sijajne površine na 3D natisnjenih delih. Ta tehnika se pogosto uporablja pri natisih na osnovi smole.

• Ročno poliranje: Uporablja polirne krpe in spojine za glajenje površine.
• Mehansko poliranje: Uporablja orodja, kot so rotacijska orodja s polirnimi nastavki, za pospešitev postopka.

Napredne tehnike naknadne obdelave

Elektroplatiranje

Elektroplatiranje je postopek premazovanja 3D natisnjenega dela s tanko plastjo kovine. To lahko izboljša videz, vzdržljivost in električno prevodnost dela.

Prašno lakiranje

Prašno lakiranje je postopek nanašanja suhega prašnega premaza na 3D natisnjen del. Prah se nato utrdi s toploto, kar ustvari trpežen, enakomeren zaključek. To se pogosto uporablja na kovinskih 3D natisnjenih delih.

Površinska tekstura

Površinska tekstura lahko doda edinstvene estetske in funkcionalne lastnosti 3D natisnjenim delom. Tehnike vključujejo:

• Peskanje: Ustvari mat zaključek.
• Lasersko jedkanje: Doda zapletene modele in vzorce.

Varnostni premisleki

Naknadna obdelava lahko vključuje nevarne materiale in orodja. Vedno upoštevajte te varnostne ukrepe:

• Nosite ustrezno osebno zaščitno opremo (OZO), vključno z rokavicami, maskami in zaščito za oči.
• Delajte v dobro prezračevanem prostoru.
• Upoštevajte navodila proizvajalca za vse materiale in orodja.
• Pravilno odstranite odpadne materiale.

Izbira pravih tehnik naknadne obdelave

Najboljše tehnike naknadne obdelave za določen 3D natisnjen del so odvisne od več dejavnikov:

• Material: Različni materiali zahtevajo različne tehnike naknadne obdelave.
• Tehnologija tiskanja: Uporabljena tehnologija tiskanja bo vplivala na površinsko obdelavo in vrste podpor, ki jih je treba odstraniti.
• Uporaba: Predvidena uporaba dela bo določila zahtevano raven obdelave in funkcionalnosti.
• Proračun: Nekatere tehnike naknadne obdelave so dražje od drugih.

Globalni primeri aplikacij naknadne obdelave

• Medicinski implantati (Evropa): Podjetja v Evropi uporabljajo napredne tehnike naknadne obdelave, kot so HIP in specializirani premazi, za ustvarjanje biokompatibilnih in trpežnih 3D natisnjenih medicinskih implantatov. Naknadna obdelava zagotavlja, da implantati izpolnjujejo stroge regulativne zahteve za varnost in učinkovitost.
• Avtomobilski prototipi (Severna Amerika): Proizvajalci avtomobilov v Severni Ameriki uporabljajo 3D tiskanje FDM in SLA za hitro prototipiranje. Naknadna obdelava, vključno z brušenjem, polnjenjem in barvanjem, je ključnega pomena za ustvarjanje realističnih prototipov, ki se lahko uporabljajo za validacijo zasnove in marketinške namene.
• Potrošniška elektronika (Azija): V Aziji podjetja uporabljajo 3D tiskanje za ustvarjanje prilagojenih ohišij za potrošniško elektroniko. Naknadna obdelava, kot sta glajenje s paro in elektroplatiranje, se uporablja za doseganje visokokakovostnih površinskih obdelav, ki ustrezajo estetskim zahtevam trga.
• Letalske komponente (Avstralija): Avstralska letalska podjetja izkoriščajo kovinsko 3D tiskanje za proizvodnjo lahkih in kompleksnih komponent. Koraki naknadne obdelave, kot sta toplotna obdelava in strojna obdelava, so kritični za zagotavljanje, da komponente izpolnjujejo stroge letalske standarde za trdnost in vzdržljivost.

Zaključek

Obvladovanje naknadne obdelave 3D tiskanja je bistveno za sprostitev celotnega potenciala aditivne proizvodnje. Z razumevanjem različnih tehnik in njihovih aplikacij lahko ustvarite dele, ki niso samo funkcionalni, temveč tudi vizualno privlačni in pripravljeni za uporabo v resničnem svetu. Ne glede na to, ali ste hobiist, oblikovalec ali proizvajalec, bo vlaganje v znanje in spretnosti naknadne obdelave bistveno izboljšalo kakovost in vrednost vaših 3D natisnjenih izdelkov. Ker se tehnologija 3D tiskanja še naprej razvija, se bodo razvijale tudi tehnike naknadne obdelave, ki bodo ponujale še več možnosti za inovacije in prilagajanje v različnih panogah po vsem svetu.