Паровое сглаживание PETG:руководство по достижению превосходного качества поверхности

Сглаживание паром — это малозатратный метод последующей обработки деталей из PETG, который позволяет добиться блеска поверхности от умеренного до высокого и значительно улучшить гладкость. Этот процесс заключается в воздействии на напечатанную деталь контролируемой атмосферы, богатой растворителями. Растворитель частично растворяет внешний полимерный слой, позволяя поверхности растекаться и заполнять микроскопические впадины. После испарения растворителя вновь затвердевшая поверхность образует сплошную глянцевую пленку.

Этот метод позволяет создавать эстетически привлекательные прототипы и улучшать тактильные ощущения деталей. Однако это может снизить точность размеров поверхности и скрыть мелкие детали из-за течения материала во время сглаживания. Сглаживание паром особенно полезно для изготовления косметических прототипов, требующих полированного внешнего вида, а также для герметизации пористых деталей, изготовленных методами FDM (моделирование наплавлением осаждения) или FFF (производство наплавленных нитей), в водонепроницаемые или даже воздухонепроницаемые компоненты. PETG устойчив ко многим распространенным растворителям, поэтому эффективны только определенные химические вещества, такие как дихлорметан или тетрагидрофуран, и с ними необходимо обращаться в соответствии со строгими протоколами безопасности из-за их токсичности и летучести.

В этой статье будет объяснен процесс сглаживания пара для PETG, описаны основные материалы науки и обсуждены преимущества, ограничения и соображения безопасности.

Что такое PETG, сглаживающий пар?

Сглаживание паром PETG относится к методу последующей обработки, используемому для улучшения неровностей поверхности 3D-печатных деталей, изготовленных из нити или порошка полиэтилентерефталатгликоля (PETG). Эти детали обычно изготавливаются с использованием FDM, FFF и различных методов PBF (сварка в порошковом слое, иногда SLM (селективное лазерное плавление)). Эти процессы имеют тенденцию повышать разрешение, в результате чего появляются видимые ступеньки по оси Z, которые портят поверхность.

Сглаживание паром — это метод, который чаще всего используется для отпечатков из ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирола), но он все чаще применяется к PETG. Однако важно отметить, что сглаживание паров PETG может не давать таких же результатов, как ABS. Это также может быть не так эффективно для достижения глянцевого покрытия из-за различий в свойствах материалов. PETG более устойчив к обычно используемым растворителям, поэтому эффект снижается по сравнению с применением его к ABS.

Что такое PETG, сглаживающий пар?

В большинстве случаев применения материалов обработка паром также известна как химическая обработка, обработка ацетоном и химическая обработка паром.

Какова цель сглаживания паров PETG в производстве?

Целью сглаживания паром является частичное разжижение поверхности 3D-печатной детали посредством контролируемого воздействия растворителя. Это смягчает внешний материал, позволяя соседним слоям размываться и сливаться. В результате получается поверхность с уменьшенными разрывами между слоями, что придает ей более гладкий и однородный вид. 

В производстве этот процесс служит трем основным целям. Во-первых, он улучшает адгезию поверхности внешней оболочки, эффективно закупоривая поры и закрывая небольшие зазоры между экструдированными нитями. Во-вторых, это обеспечивает косметический эффект, поскольку видимые линии слоев уменьшаются и часто можно добиться глянцевого покрытия. В-третьих, при выполнении в контролируемых условиях сглаживание паром не приводит к существенному ослаблению первоначальных межслоевых связей (прочность в направлении Z), поскольку проникновение растворителя ограничивается поверхностью, а не влияет на объем материала.

Какие отрасли промышленности используют PETG для сглаживания паров?

В различных отраслях промышленности, таких как автомобилестроение, производство потребительских товаров и медицина, используются методы сглаживания паром деталей, напечатанных на 3D-принтере, включая PETG. Сглаживание паром может улучшить качество поверхности конкретных автомобильных компонентов, улучшить качество неточных деталей, таких как модели мягких или костных тканей, используемых для хирургического планирования, а также улучшить косметические детали потребительских товаров, таких как корпуса электроники и модные аксессуары.

Выравнивание паров с помощью PETG не так широко распространено, как с другими материалами, такими как ABS. PETG выбирают из-за его особых свойств, таких как прочность и прозрачность. Иногда для конкретных применений предпочтительнее использовать натуральную поверхность. Важно отметить, что процесс паровой сглаживания требует очень агрессивных и вредных растворителей, что снижает применимость метода.

Как работает PETG, сглаживающий испарения?

Паровое сглаживание PETG происходит путем подвешивания печатной детали в контролируемой атмосфере паров растворителя. Когда пары растворителя конденсируются на поверхности, они смягчают полимерную матрицу, временно ослабляя межмолекулярные связи между полимерными цепями, не вызывая при этом значительной деполимеризации или химического разрушения. Такое контролируемое растворение поверхности позволяет материалу из соседних слоев печати в направлении Z частично растекаться и сливаться, уменьшая резкие границы между ними. По мере испарения растворителя размягченный полимер повторно затвердевает, образуя более сплошной и однородный поверхностный слой.  Конечным результатом является деталь с эстетически более гладкой поверхностью и уменьшенной шероховатостью поверхности. 

Сглаживание паром также может закрыть поры, улучшая водостойкость и, в некоторых случаях, воздухонепроницаемость. Кроме того, за счет снижения жесткости межслойных границ сглаживание паром может обеспечить небольшое улучшение анизотропных механических свойств деталей из PETG, напечатанных FDM/FFF. Однако этот эффект обычно вторичен по сравнению с косметическими и уплотняющими преимуществами.

Каков пошаговый процесс выравнивания пара PETG?

Ниже приведен общий процесс выравнивания паром PETG:

1. Соберите необходимые материалы

Основным материалом, необходимым для сглаживания паром, является химический растворитель, который растворяет внешний слой 3D-печатной детали, эффективно сглаживая поверхность. Для PETG требуются растворители, такие как этилацетат, МЭК или дихлорметан. Подготовьте газонепроницаемый и устойчивый к растворителям контейнер (паровую камеру), достаточно большой, чтобы вместить напечатанную на 3D-принтере деталь и испаряющийся растворитель. Также понадобится опора или стойка для подвешивания напечатанной на 3D-принтере детали внутри контейнера. Кроме того, подготовьте все защитное оборудование, такое как СИЗ и огнетушители.

2. Подготовьте деталь

Большинство подготовительных шагов перед сглаживанием паром — это просто завершение модели после печати. Это включает в себя удаление любых подложек или остатков растворимых материалов подложек. Удалите все дефекты опор, которые являются частью напечатанной детали. Прикрепите подвесную опору к детали, чтобы свести к минимуму образование рубцов от контакта с опорой во время сглаживания паром, гарантируя, что полезность модели не будет поставлена ​​под угрозу. Наконец, подвесьте модель в паровой камере.

3. Меры предосторожности

Следует соблюдать различные меры предосторожности, например, обеспечить хорошую вентиляцию помещения, иметь в наличии респиратор с угольным фильтром и использовать его при работе с растворителем или деталями, выравнивающими пары. По завершении используйте принудительную вентиляцию, чтобы очистить камеру, затем пропустите воздух через фильтр с активированным углем и наружу. При работе с растворителем используйте перчатки, устойчивые к растворителям (например, латексные). Имейте под рукой огнетушитель и оставьте детали после выравнивания подвешенными в хорошо проветриваемом помещении, чтобы завершить процесс испарения растворителя.

4. Разогрейте контейнер (необязательно)

Предварительно нагрейте паровую камеру до соответствующей температуры, основываясь на опыте и испытаниях. Не превышайте безопасный уровень (ниже 70 °C), чтобы избежать риска образования пузырьков на прототипе. В идеале в течение всего процесса в камере должна поддерживаться заданная температура. И по возможности эту температуру и сроки процесса следует автоматизировать, для максимальной согласованности.

5. Воздействие пара

Продолжительность и интенсивность воздействия паров во многом зависят от печатного материала, геометрии модели, типа растворителя, нагрева растворителя и ваших экспериментальных оценок. Требуемого критического времени/интенсивности достаточно, чтобы смягчить поверхность, не проникая глубже в более уязвимые участки. Деталь следует оставить до тех пор, пока не будет достигнута удовлетворительная степень сглаживания. Однако оно не должно быть достаточно длинным, чтобы чрезмерно ухудшить точность модели или вызвать искажение в уязвимых областях детали.

6. Запечатайте помещение и наблюдайте за ним

Паровая камера должна быть газонепроницаемой во время обработки, чтобы удерживать пары растворителя, и перед выпуском должна включать вентиляционную систему с фильтрацией из активированного угля. Предположим, что в окружающем рабочем пространстве все еще могут накапливаться летучие органические соединения (ЛОС), поскольку пары растворителей могут ухудшить обоняние, что затрудняет обнаружение воздействия.

Пока камера герметична, внимательно следите за процессом сглаживания, особенно в случае новой геометрии или незнакомых настроек печати. Тонкие стены, неподдерживаемые секции и области с низким заполнением особенно уязвимы:размягченный материал может деформироваться, разрушаться или позволить растворителю проникнуть глубже. Такое повреждение необратимо, поэтому продолжительность воздействия следует тщательно контролировать и соблюдать, чтобы сбалансировать качество поверхности и целостность детали.

7. Вентиляция и продувка

По завершении воздействия продуйте камеру через систему фильтров перед открытием. Предположим, что зона вокруг камеры загрязнена, поскольку усталость органов обоняния может помешать обнаружению концентрации растворителя.

8. Испарение после воздействия

После разглаживания оставьте деталь подвешенной в проветриваемом помещении, чтобы остатки растворителя полностью испарились. Это предотвращает липкость поверхности и обеспечивает механическую стабильность.

9. Очистка после обработки

Многие детали не потребуют никакой очистки после паровой обработки, если они были подвергнуты обработке без примесей и сам процесс был чистым. Тем не менее, важно обеспечить испарение всех следов растворителя на этапе последующего сглаживания паром. Простая промывка изопропиловым спиртом, а затем мягким раствором моющего средства с последующим ополаскиванием и сушкой деионизированной водой сделает модели чистыми и готовыми к использованию.

10. Заключительная проверка

Сглаживание паров может привести к потере деталей, искажениям и другим дефектам, поэтому перед передачей деталей как завершенных и готовых к использованию стоит тщательно изучить и проверить их на предмет чрезмерных изменений размеров, потери симметрии, деформации и т. д.