Per polir les peces impreses en 3D per aconseguir un acabat refinat, els enginyers utilitzen una varietat de tècniques d'acabat industrial, com ara mètodes de recobriment, sorra i acabat manual. Tot i que la impressió 3D pot produir peces complexes, les impressions inicials sovint presenten superfícies rugoses i línies de capes pronunciades, especialment en peces produïdes mitjançant el modelatge de deposició fusionada (FDM). Per aquest motiu, el postprocessament és una part extremadament important de la producció de peces, suavitzant la superfície rugosa de la peça sense acabar afegint o eliminant capes de la peça. En aquest article, Antarctic Bear introduirà i compararà sistemàticament dos processos principals d'acabat de superfícies que es troben actualment al mercat: allisat amb vapor i poliment fi per vibració, per tal de facilitar la comprensió dels respectius processos, avantatges i desavantatges de cada mètode.
vapor suau
Vapor Smoothing, també conegut com a suavització de vapor químic, és una tècnica de tractament de superfícies que exposa les peces impreses a un entorn de dissolvent evaporant. El procés de suavització de vapor industrial requereix una suspensió acurada de components individuals o múltiples en una cambra hermètica per a una exposició màxima. Una mescla de dissolvents químics, com el FA 326, s'injecta i ruixa en una cambra on es condensa i s'endureix a la peça, eliminant les irregularitats superficials mitjançant una fusió controlada. A mesura que augmenta la temperatura de la cambra, el dissolvent residual s'evapora i es recupera. La part final es fa impermeable i conserva la seva cavitat interior llisa, dimensions precises i volum de material original. Per obtenir els millors resultats de suavització del vapor, es recomana que el procés es realitzi en un entorn controlat mitjançant equips de qualitat industrial dissenyats per a la impressió en 3D de suavització del vapor. Per a aquells que estiguin interessats en un mètode de bricolatge, el suavitzat de vapor es pot aconseguir utilitzant acetona o etanol com a dissolvent químic, o en aquest cas conegut com a impregnació amb dissolvent. No obstant això, cal tenir precaució i disposar de les mesures de seguretat i els equips adequats.
△La part llisa del vapor es troba a l'esquerra i el tractament de superfície estàndard a la dreta (font de la foto: ProtoLabs)
Polit fi vibració
L'acabat vibratori, en canvi, no utilitza productes químics per a la preparació de superfícies. En canvi, es basa en suports abrasius per millorar la superfície de la peça impresa en 3D. Durant el procés, diverses peces impreses en 3D es col·loquen en una galleda vibrant plena de mitjans abrasius seleccionats i fluid lubricant compost. Quan la màquina està engegada, el canó comença a moure's, creant una fricció mecànica entre la peça i el mitjà de mòlta. Aquest procés subtractiu millora la qualitat superficial de la peça minimitzant i eliminant suaument la capa més externa de material. El polit fi vibratori requereix mesures i equipaments especials, i ofereix dos mètodes: mètode de vibració i mètode de volteig. El mètode de vibració és especialment adequat per a objectes més grans amb menys detall i pot aconseguir el resultat desitjat més ràpidament.
L'elecció d'abrasius o encenalls és fonamental en el polit fi vibratori. Els xips abrasius poden ser de ceràmica, plàstic o acer, cadascun produint resultats diferents. Els abrasius ceràmics són especialment adequats per desbarbar i aconseguir una superfície brillant. A causa de la seva alta densitat, poden suportar altes pressions i són aptes per mecanitzar peces d'acer inoxidable, metall i plàstic. Els abrasius plàstics són ideals per a superfícies suaus i delicades que requereixen un acabat suau. Es presenten tant en formes piramidals com còniques. A més, Walther Trowl ha desenvolupat abrasius amb forma de mugró per a peces molt petites i delicades en zones de difícil accés. Els abrasius d'acer són majoritàriament esfèrics i tenen una eliminació mínima de material, el que els fa ideals per al poliment i la neteja mecànica de peces metàl·liques, plata o alumini per garantir una superfície llisa i sense rascades.
△ Els abrasius de ceràmica poden suportar alta pressió. (Font: Vibrafinish)
A més dels abrasius, el procés de polit fi vibratori també requereix fluids lubricants, és a dir, compostos. Els compostos s'utilitzen per absorbir i eliminar el desgast de les peces, i per netejar i desengreixar peces. Es poden seleccionar compostos àcids per mecanitzar peces metàl·liques per al decapat. Després del processament, cal assecar. Aquestes peces es poden assecar en un assecador vibratori on es col·loquen amb un mitjà d'assecat escalfat com ara farina de blat de moro, farina de nou o blocs de fusta i es fan vibrar. Alternativament, els assecadors de cinturó són especialment adequats per a peces sensibles i voluminosos amb canals interns i forats. En un assecador de cinturó, les peces impreses en 3D es fan passar per un sistema d'aire calent del cinturó i s'assequen d'aquesta manera.
Els tractaments d'allisat amb vapor i de poliment d'acabat vibratori varien en el temps, des de deu minuts fins a diverses hores, depenent del nombre i la complexitat de les peces que s'estan processant.
material compatible
Vapor Smooth és compatible amb la majoria de polímers i elastòmers d'impressió 3D. Els materials comuns per allisar el vapor inclouen acrilonitril estirè acrilat (ASA), acrilonitril butadiè estirè (ABS), poliestirè d'alt impacte (segons la màquina), niló 11 (PA 11), niló 12 (PA 12), polipropilè (PP) i policarbonat. /acrilonitril butadiè estirè (PC-ABS). Val la pena assenyalar, però, que no es recomana el suavització de vapor amb TPU i certs filaments especials. Cada dissolvent, com l'acetona, la metil etil cetona (MEK), el tetrahidrofurà (THF), el diclorometà (DCM) i l'acetat d'etil, té les seves pròpies consideracions d'eficàcia i aplicació.
Tanmateix, el polit fi vibratori és compatible amb molts altres materials diferents. Per exemple, el polit fi vibratori no només està disponible per a peces impreses en 3D fetes de termoestables, termoplàstics i elastòmers com el polietilè (PE), el polipropilè (PP) o el tereftalat de polietilè (PET), sinó que també es pot utilitzar per a metalls com l'alumini, l'acer inoxidable. acer, llautó o coure. Això el converteix en un mètode més versàtil que es pot utilitzar com a mètode de postprocessament per a diverses tècniques d'impressió 3D com ara FDM/FFF i fusió en llit de pols.
△ Abans i després de la comparació de peces metàl·liques polides per vibració (Font: Acton Finishing)
Limitacions i avantatges de les tècniques de postprocessament
Tots dos processos ofereixen molts avantatges pel que fa a l'aspecte de la superfície i el rendiment. L'allisat amb vapor pot obtenir peces d'acabat superficial llisos i resistents a l'aigua comparables a l'emmotllament per injecció i millorar l'allargament, les propietats de tracció, les propietats de flexió de les peces, mantenir les característiques, la resistència i la precisió. L'acabat vibratori, en canvi, no aconsegueix un acabat resistent a l'aigua, però també proporciona una superfície excepcionalment llisa, elimina les marques de recobriment i produeix una superfície resistent a les ratllades i les taques. Els components processats mitjançant mètodes de vibroacabat i suavització de vapor produeixen superfícies llises amb un aspecte brillant. Tanmateix, el suavitzat amb vapor proporciona un acabat més brillant que el polit fi vibratori. A més, les peces tractades amb un polit fi vibratori van mostrar una experiència tàctil significativament més suau i agradable.
No obstant això, val la pena assenyalar que la suavització del vapor no és la millor solució per a cada impressió. Els models massa complexos, massa petits, massa grans o massa plans poden distorsionar o perdre detalls, i els artefactes poden ser visibles després. Després de l'allisat amb vapor, les peces poden presentar defectes com ara ponts, butllofes, marques de mossegades, piscines de vora, taques, forats o característiques incompletes. A més, val la pena assenyalar que els materials flexibles són més propensos als defectes superficials que els materials rígids. Per tant, s'ha de tenir cura del temps quan el vapor suavitza peces mòbils o components amb juntes per evitar comprometre la integritat de l'articulació o provocar enganxament a causa de la sobreexposició al vapor.
D'altra banda, el polit fi vibratori és adequat per a una gamma més àmplia de peces impreses en 3D que el suavitzat amb vapor, ja que es pot adaptar a qualsevol requisit individual, propietats del material i estructura de la peça escollint diferents abrasius i mètodes. L'acabat vibratori és adequat per a gairebé totes les peces impreses en 3D, sempre que el procés es faci sempre de manera professional per especialistes. Tanmateix, el polit d'acabat vibratori pot provocar la pèrdua de la geometria de la peça. Per exemple, les cantonades i les puntes dels components es poden arrodonir massa i perdre la seva forma, cosa que no passa amb el suavitzat amb vapor. A més, l'acabat per vibració de vegades requereix procediments d'assecat addicionals posteriors, cosa que allarga el procés.
Camp d'aplicació
El suavització de vapor és una tecnologia afavorida per indústries com la mèdica, l'automoció i l'aeroespacial per al tractament de components resistents a l'aigua, antimicrobians i lliures de productes químics. Quan es tracta de polit fi vibratori, la indústria mèdica, l'automoció i l'esport es beneficien especialment d'aquesta tecnologia. En tots els camps, les superfícies llises, especialment les peces metàl·liques, són importants per garantir el bon funcionament i les condicions segures dels components. Tanmateix, el suavitzat de vapor i el polit fi vibratori es poden implementar al llarg del cicle de desenvolupament del producte, des de models conceptuals fins a prototips fins a productes finals, i s'utilitzen en una gran varietat d'indústries, com ara la medicina, l'automoció i els béns de consum. Exemples de peces processades amb polit fi vibratori són peces d'automòbils per a la indústria de l'automòbil o patins amb rodes i equips de fitness per a la indústria de l'esport. A més, la joieria i la vaixella estan polides amb vibració per al consumidor. Un exemple de peça suau de vapor que s'utilitza sovint a la indústria de l'automòbil són els components interiors dels vehicles, com ara taulers de comandament, manetes de portes i elements de la consola central. El suavització de vapor també s'utilitza a la indústria aeroespacial per a peces d'avions com ales, conductes d'aire i peces de motor, entre d'altres.
imatge
△ El suavització de vapor s'aplica sovint a peces d'avions a la indústria aeroespacial (Font de la imatge: Fast Radius)
proveïdors i preus
Diversos proveïdors de serveis, com SPALECK GmbH, VibraFinish o Rohde AG, ofereixen un polit fi vibratori per a clients privats i empreses. Per al suavitzat de vapor, Xometry, AMT, DyeMansion, Protolabs i Hubs són proveïdors de serveis destacats que ofereixen serveis de suavització de vapor mitjançant una màquina de solució de postprocessament especificada o basat en material. 3Faktur és una empresa alemanya que ofereix serveis d'allisat amb vapor i poliment fi vibratori. Les conegudes màquines VaporSmoothing com la sèrie AMT PostPro3D i la sèrie Powerfuse S són solucions proporcionades per Xometry i DyeMansion, mentre que Protolabs i Hubs utilitzen materials SLS i MJFHPA 12, PA 12 i MJF Ultrasint™ TPU-01 respectivament.
Per al polit fi vibratori, les màquines industrials grans de fabricants com Walther Trowal, AVAtec o Garant costen entre 18 $000 i 21 $000 (de 17 €,000 a 20 €,{{ 7}}). 2 kg d'abrasius costen entre $ 21 - 44 (€ 20 - 40) i 5 litres de compost al voltant de $ 21 - 44 (€ 20 - 40). Els preus varien molt segons la quantitat i la mida de les peces a mecanitzar. Per al suavitzat amb vapor, el càrrec de servei per suavitzar peces individuals pot ser de $5-$15 (€4-€ 14) depenent de la complexitat de la peça, tot i que molts fabricants normalment només ofereixen el servei en paquets de 10 o més parts. L'adquisició del suaudor de vapor pot costar entre 10 $000 i 30 $000 (11,000–33,000), depenent de la regió, el fabricant i la qualitat. .
