Как улучшить качество поверхности при 3D-печати

Ни для кого не секрет, что процессы 3D-печати не позволяют сразу же получить поверхность с качеством литья под давлением, но есть и хорошие новости. Технологии существуют, чтобы помогать, и постоянно появляются новые разработки. Поскольку постобработка становится менее ручной и более автоматизированной, стоимость деталей, напечатанных на 3D-принтере, будет снижаться.

Удаление поддерживающей структуры — или, в случае селективного лазерного спекания (SLS) и Multi Jet Fusion (MJF), удаление порошковой лепешки — это первый шаг к освобождению печатных деталей от поддерживающих структур, необходимых для сборки. Для быстрого ознакомления с тем, как мы используем новые технологии для удаления поддержки, ознакомьтесь с этим примером использования PolyJet. После того, как деталь освобождена от напечатанных поддерживающих слоев, существует множество способов устранения шероховатости поверхности в зависимости от того, какой материал был использован. В некоторых случаях лучше вообще не обращаться к нему, если это имеет смысл для вашего приложения.

Наш отдел отделки использует различные методы для улучшения качества отделки поверхности после изготовления деталей.

Почему гладкие 3D-печатные детали пользуются большим спросом

Почему сглаживание стало таким популярным? Много причин. Сглаживание может:

• Улучшение внешнего вида
• Обеспечивает лучшее покрытие и адгезию краски или красителя.
• Помогает повысить химическую стойкость
• Снижает потенциал коррозии
• Повышение долговечности
• Уменьшение пористости, уплотняющие поверхности для облегчения очистки и стерилизации.
• Устранение дефектов поверхности, которые могут стать слабыми местами или точками отказа.
• Минимизировать эффекты трения.
• Улучшить проводимость
• Повысить водостойкость.
• Создавайте поверхности, подобные литью под давлением, на аддитивных деталях.

Это ни в коем случае не исчерпывающий список, но, возможно, он даст вам некоторые соображения при оценке текстуры вашей детали.

Измерение шероховатости поверхности

Наиболее широко используемой мерой шероховатости поверхности является Ra, или средняя шероховатость между профилем шероховатости и средней линией. Ra — отклонение от идеальной плоскости поверхности, измеряемое в микродюймах или микрометрах. Большая единица Ra соответствует более шероховатой поверхности. Например, поверхности селективного лазерного спекания и 3D-печати Multi Jet Fusion часто сравнивают с кусочком сахара или парой синих джинсов.

Для большинства инженеров требуется установить верхний предел шероховатости поверхности, поскольку это обычно нежелательно для механического применения или по эстетическим причинам. Иногда спецификации Ra используются, например, когда инженерия человеческого фактора требует «цепкости» ручки или сенсорной панели. Более подробные сведения о параметрах шероховатости поверхности см. в ISO 25178.

---

Если у вас возникли проблемы с получением руководства, нажмите здесь, чтобы загрузить его.

Сглаживание деталей FDM

Процесс моделирования методом наплавления (FDM) создает неровные слои во время печати. Есть довольно много вариантов:Текущие методы сглаживания включают:

• Шлифовка
• Заполнение пробелов
• Полировка
• Рисование
• Сглаживание пара
• Погружение
• Эпоксидное покрытие
• Металлическое покрытие

Каждый метод по-своему влияет на допуски деталей, поэтому убедитесь, что вы понимаете любые компромиссы, на которые вы можете пойти, прежде чем запускать один из этих процессов сглаживания.

Сглаживание деталей стереолитографии

Процесс стереолитографии (SLA) создает гораздо более гладкую поверхность сразу после печати по сравнению с FDM, потому что он не основан на подходе на основе нити. Два распространенных метода сглаживания деталей SLA включают ручное шлифование и пескоструйную очистку. Струйную очистку можно выполнять песком, щебнем или керамическими шариками. Часто для достижения однородной текстуры требуется ручная шлифовка или комбинация обоих методов, и круговые шлифовальные движения работают лучше всего. Для более качественной полировки используйте наждачную бумагу с высокой зернистостью.

Эта нейлоновая деталь, изготовленная с использованием SLS, демонстрирует нашу стандартную обработку поверхности.

Сглаживание деталей методом селективного лазерного спекания (SLS) и многоструйной сварки

Процессы печати на основе порошка, такие как SLS и MJF, могут использовать ручное шлифование для функциональных применений. Тем не менее, мы обнаружили, что наждачная бумага не совсем сглаживает эти поверхности до нашего уровня тщательности, даже с бумагой с высокой зернистостью, особенно если требуется нанесение краски. Результат может казаться более гладким, но текстура становится более бархатистой. Это не сравнение 1:1 с тем, как SLA шлифует детали. По-настоящему сгладить эти материалы лучше всего с помощью механической обработки.

Детали из нейлона и ТПУ также зависят от дополнительных методов, таких как химическое или паровое сглаживание, чтобы по существу расплавить поверхность до однородной текстуры. Этот метод получает все большее распространение. Мы всегда окрашиваем наши детали MJF в черный цвет, чтобы создать единый эстетический вид. Если вам нужна гладко окрашенная деталь SLS или MJF, лучше всего начать с толстого слоя грунтовки, чтобы запечатать материал. Грунтовку можно разгладить перед нанесением краски.

Сглаживание металлических деталей, напечатанных на 3D-принтере 

Независимо от того, печатаете ли вы или обрабатываете металлические детали, гладкие поверхности необходимы. При аддитивном производстве постпечатная обработка является одним из способов избавиться от этих шероховатостей. Другие возможности включают:

• Дробеструйная обработка всей детали или полировка отдельных участков детали.
• Электрохимическая полировка или травление
• Вибрация, галтовка и центрифугирование также являются хорошими способами выравнивания поверхностей. Подобно пескоструйной очистке и дробеструйной обработке, эти процессы хорошо подходят для отделки внешних поверхностей, но доступ к внутренним поверхностям и каналам может быть затруднен.
• Абразивно-струйная обработка (также известная как экструдированное хонингование) для придания гладкости внутренней поверхности стен. При этом используется абразивный материал, который существенно разрушает внутренние пути и удаляет заусенцы.
• Изотропная суперфинишная обработка, при которой используется вибрация и полировка для придания детали зеркального блеска.

Следует отметить, что в некоторых случаях шероховатые поверхности и максимальная общая площадь поверхности являются неотъемлемой частью конструкции детали. Одним из наиболее цитируемых примеров является структурный имплантат, который требует остеоинтеграции (врастание кости в имплантат) для достижения своей функции. Stryker — одна из компаний, которая является пионером в области аддитивных пористых имплантатов.

Управление качеством поверхности аддитивных деталей и автоматизация процесса развиваются быстрыми темпами, и мы с нетерпением ждем, какие дополнительные процессы появятся в ближайшие пять лет. Чтобы получить дополнительные ресурсы, ознакомьтесь с нашим Руководством по обработке поверхности для 3D-печати, чтобы увидеть крупным планом детали и отделку поверхности, которые мы можем производить с использованием каждой из наших технологий 3D-печати.