مهندسان برای صیقل دادن قطعات پرینت سه بعدی برای دستیابی به پایانی تصفیه شده، از انواع تکنیک های تکمیل صنعتی، از جمله روش های پوشش دهی، سندبلاست و پرداخت دستی استفاده می کنند. اگرچه چاپ سه بعدی می تواند قطعات پیچیده ای تولید کند، چاپ های اولیه اغلب سطوح ناهموار و خطوط لایه برجسته را نشان می دهند، به ویژه در قطعاتی که با استفاده از مدل سازی رسوب ذوب شده (FDM) تولید می شوند. به همین دلیل، پس پردازش بخش بسیار مهمی از تولید قطعه است که با افزودن یا حذف لایه های قطعه، سطح ناصاف قطعه ناتمام را صاف می کند. در این مقاله، Antarctic Bear به طور سیستماتیک دو فرآیند اصلی تکمیل سطح در حال حاضر در بازار را معرفی و مقایسه میکند - صاف کردن با بخار و صیقل ریز لرزشی، تا درک فرآیندهای مربوطه، مزایا و معایب هر روش را تسهیل کند.
بخار صاف
صاف کردن بخار که به عنوان صاف کردن بخار شیمیایی نیز شناخته می شود، یک روش تصفیه سطحی است که قطعات چاپ شده را در معرض محیط حلال تبخیرکننده قرار می دهد. فرآیند صاف کردن بخار صنعتی به تعلیق دقیق اجزای منفرد یا چندگانه در یک محفظه بدون هوا برای حداکثر نوردهی نیاز دارد. یک مخلوط حلال شیمیایی، مانند FA 326، تزریق می شود و به داخل محفظه ای اسپری می شود که در آن متراکم و سخت می شود و از طریق یک مذاب کنترل شده، بی نظمی های سطح را از بین می برد. با افزایش دمای محفظه، حلال باقیمانده تبخیر شده و بازیابی می شود. قسمت نهایی ضد آب می شود و حفره داخلی صاف، ابعاد دقیق و حجم مواد اولیه خود را حفظ می کند. برای بهترین نتایج صاف کردن بخار، توصیه می شود که این فرآیند در یک محیط کنترل شده با استفاده از تجهیزات صنعتی طراحی شده برای صاف کردن بخار چاپ سه بعدی انجام شود. برای کسانی که به روش DIY علاقه مند هستند، صاف کردن بخار را می توان با استفاده از استون یا اتانول به عنوان یک حلال شیمیایی یا در این مورد به عنوان اشباع حلال شناخته می شود. با این حال، باید احتیاط کرد و اقدامات ایمنی و تجهیزات مناسب باید وجود داشته باشد.
△قسمت صاف بخار در سمت چپ، و درمان سطح استاندارد در سمت راست است (منبع عکس: ProtoLabs)
پولیش ریز لرزشی
از طرف دیگر، در تکمیل ارتعاشی از مواد شیمیایی برای آماده سازی سطح استفاده نمی شود. در عوض، برای بهبود سطح قطعه چاپ شده سه بعدی، به رسانه های ساینده متکی است. در طول این فرآیند، قطعات پرینت سه بعدی متعددی در یک سطل ارتعاشی پر از مواد ساینده انتخابی و مایع روان کننده ترکیبی قرار می گیرند. هنگامی که دستگاه روشن می شود، بشکه شروع به حرکت می کند و اصطکاک مکانیکی بین قطعه و رسانه سنگ زنی ایجاد می کند. این فرآیند کاهش کیفیت سطح قطعه را با به حداقل رساندن و حذف آرام خارجی ترین لایه مواد بهبود می بخشد. پولیش ریز لرزشی نیاز به اقدامات و تجهیزات خاصی دارد و دو روش را ارائه می دهد: روش ارتعاشی و روش غلتشی. روش ارتعاش مخصوصاً برای اجسام بزرگتر با جزئیات کمتر مناسب است و می تواند با سرعت بیشتری به نتیجه دلخواه برسد.
انتخاب ساینده یا تراشه در پرداخت ریز لرزشی بسیار مهم است. تراشه های ساینده می توانند از سرامیک، پلاستیک یا فولاد ساخته شوند که هر کدام نتایج متفاوتی را ایجاد می کنند. ساینده های سرامیکی مخصوصاً برای پاکسازی و دستیابی به سطحی براق مناسب هستند. به دلیل چگالی بالا، فشارهای بالایی را تحمل می کنند و برای ماشینکاری قطعات فولادی ضد زنگ، فلز و پلاستیک مناسب هستند. ساینده های پلاستیکی برای سطوح نرم و ظریف که نیاز به پرداخت ملایم دارند ایده آل هستند. آنها به دو شکل هرمی و مخروطی هستند. علاوه بر این، Walther Trowl ساینده های نوک سینه ای برای قطعات بسیار کوچک و ظریف در مناطقی که دسترسی به آن سخت است، توسعه داده است. سایندههای فولادی عمدتاً کروی هستند و حداقل مواد را حذف میکنند و برای صیقل دادن و تمیز کردن مکانیکی قطعات فلزی، نقرهای یا آلومینیومی ایدهآل میشوند تا سطح صاف و بدون خش داشته باشند.
△ساینده های ساخته شده از سرامیک می توانند فشار بالا را تحمل کنند. (منبع: Vibrafinish)
علاوه بر ساینده ها، فرآیند پولیش ارتعاشی ظریف به مایعات روان کننده، یعنی ترکیبات نیز نیاز دارد. از ترکیبات برای جذب و از بین بردن سایش از قطعات و تمیز کردن و چربی زدایی قطعات استفاده می شود. ترکیبات اسیدی را می توان برای ماشینکاری قطعات فلزی برای ترشی انتخاب کرد. پس از پردازش، خشک کردن مورد نیاز است. این قطعات را می توان در یک خشک کن ارتعاشی خشک کرد، جایی که آنها را با یک محیط خشک کننده گرم شده مانند آرد ذرت، مغز گردو یا بلوک های چوبی قرار داده و ارتعاش داد. از طرف دیگر، تسمه خشک کن ها به ویژه برای قطعات حساس و حجیم با کانال ها و سوراخ های داخلی مناسب هستند. در خشک کن تسمه، قطعات پرینت سه بعدی از یک سیستم هوای گرم روی تسمه عبور داده شده و به این ترتیب خشک می شوند.
فرآیندهای صافکاری با بخار و پرداخت ارتعاشی از نظر زمان متفاوت است، از ده دقیقه تا چند ساعت، بسته به تعداد و پیچیدگی قطعات در حال پردازش.
مواد سازگار
Vapor Smooth با اکثر پلیمرها و الاستومرهای چاپ سه بعدی سازگار است. مواد متداول برای صاف کردن بخار عبارتند از اکریلونیتریل استایرن آکریلات (ASA)، اکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS)، پلی استایرن با ضربه بالا (بسته به دستگاه)، نایلون 11 (PA 11)، نایلون 12 (PA 12)، پلی پروپیلن (PP) و پلی کربنات. / آکریلونیتریل بوتادین استایرن (PC-ABS). البته شایان ذکر است که صاف کردن بخار با TPU و رشته های خاص خاص توصیه نمی شود. هر حلال مانند استون، متیل اتیل کتون (MEK)، تتراهیدروفوران (THF)، دی کلرومتان (DCM) و اتیل استات، کارایی و ملاحظات کاربردی خاص خود را دارد.
با این حال، پرداخت ارتعاشی ظریف با بسیاری از مواد مختلف دیگر سازگار است. به عنوان مثال، پولیش ریز لرزشی نه تنها برای قطعات پرینت سه بعدی ساخته شده از ترموست، ترموپلاستیک ها و الاستومرها مانند پلی اتیلن (PE)، پلی پروپیلن (PP) یا پلی اتیلن ترفتالات (PET) موجود است، همچنین می تواند برای فلزاتی مانند آلومینیوم، ضد زنگ نیز استفاده شود. فولاد، برنج یا مس. این باعث می شود که روشی همه کاره تر باشد که می تواند به عنوان یک روش پس پردازش برای تکنیک های مختلف چاپ سه بعدی مانند FDM/FFF و همجوشی بستر پودری مورد استفاده قرار گیرد.
△قبل و بعد از مقایسه قطعات فلزی جلا داده شده با لرزش (منبع: Acton Finishing)
محدودیت ها و مزایای تکنیک های پس از پردازش
هر دو فرآیند از نظر ظاهر سطحی و عملکرد مزایای زیادی دارند. صاف کردن با بخار می تواند قطعات صاف و مقاوم در برابر آب را در مقایسه با قالب گیری تزریقی به دست آورد و باعث افزایش طول، خواص کششی، خواص خمشی قطعات، حفظ ویژگی ها، استحکام و دقت شود. از سوی دیگر، پرداخت ارتعاشی به پایان مقاوم در برابر آب نمی رسد، بلکه سطح فوق العاده صافی را فراهم می کند، علائم پوشش را از بین می برد و سطحی مقاوم در برابر خراش و لکه ایجاد می کند. اجزای پردازش شده با روش های ویبروفینیشینگ و صاف کردن بخار، سطوح صاف با ظاهری براق تولید می کنند. با این حال، صاف کردن بخار، پرداخت براق تری نسبت به پولیش ریز لرزشی ارائه می دهد. علاوه بر این، قطعاتی که با پولیش ارتعاشی ریز درمان شدهاند، تجربه لمسی بسیار نرمتر و دلپذیرتری را نشان میدهند.
با این حال، شایان ذکر است که صاف کردن بخار بهترین راه حل برای هر چاپ نیست. مدلهایی که خیلی پیچیده، خیلی کوچک، خیلی بزرگ یا خیلی مسطح هستند، ممکن است جزئیات را مخدوش کرده یا از دست بدهند، و آثار باستانی ممکن است پس از آن قابل مشاهده باشند. پس از صاف کردن بخار، قطعات ممکن است دارای عیوب مانند پل زدن، تاول ها، آثار گزش، حوضچه های لبه، لکه ها، سوراخ ها یا ویژگی های ناقص باشند. علاوه بر این، شایان ذکر است که مواد انعطاف پذیر بیشتر از مواد سفت و سخت در معرض نقص سطح هستند. بنابراین، هنگام صاف کردن قطعات متحرک یا اجزای دارای اتصالات با بخار، باید زمانبندی دقیقی در نظر گرفت تا از به خطر افتادن یکپارچگی مفصل یا ایجاد چسبندگی به دلیل قرار گرفتن بیش از حد در معرض بخار جلوگیری شود.
از سوی دیگر، پولیش ریز لرزشی برای طیف وسیع تری از قطعات پرینت سه بعدی نسبت به صاف کردن بخار مناسب است، زیرا می توان آن را با هر نیاز فردی، خواص مواد و ساختار قطعه با انتخاب ساینده ها و روش های مختلف تطبیق داد. تکمیل ارتعاشی تقریباً برای تمام قطعات پرینت سه بعدی مناسب است، تا زمانی که این فرآیند همیشه به صورت حرفه ای توسط متخصصان انجام شود. با این حال، پرداخت ارتعاشی می تواند منجر به از بین رفتن هندسه قطعه شود. به عنوان مثال، گوشه ها و نوک اجزا ممکن است بیش از حد گرد شده و شکل خود را از دست بدهند، که با صاف کردن بخار این اتفاق نمی افتد. علاوه بر این، گاهی اوقات تکمیل ارتعاشی نیاز به مراحل بعدی خشک کردن دارد که این فرآیند را طولانی می کند.
فیلد برنامه
صاف کردن بخار فناوری مورد علاقه صنایعی مانند پزشکی، خودروسازی و هوافضا برای تصفیه اجزای مقاوم در برابر آب، ضد میکروبی و بدون مواد شیمیایی است. وقتی صحبت از پولیش ریز لرزشی می شود، صنایع پزشکی، خودروسازی و ورزشی به ویژه از این فناوری بهره می برند. در هر زمینه، سطوح صاف، به ویژه قطعات فلزی، برای اطمینان از عملکرد مناسب و شرایط ایمن قطعات مهم هستند. با این حال، صاف کردن بخار و پرداخت ریز لرزشی را می توان در طول چرخه توسعه محصول، از مدل های مفهومی گرفته تا نمونه های اولیه تا محصولات نهایی، اجرا کرد و در صنایع مختلف از جمله پزشکی، خودرو و کالاهای مصرفی استفاده می شود. نمونه هایی از قطعات پردازش شده با پولیش ریز لرزشی قطعات خودرو برای صنعت خودرو یا اسکیت غلتکی و تجهیزات تناسب اندام برای صنعت ورزش هستند. علاوه بر این، جواهرات و ظروف غذاخوری به صورت ارتعاشی برای استفاده مصرف کننده به خوبی جلا می شوند. نمونه ای از قطعات صاف شده با بخار که اغلب در صنعت خودرو استفاده می شود، اجزای داخلی وسایل نقلیه مانند داشبورد، دستگیره درها و عناصر کنسول مرکزی است. صاف کردن بخار همچنین در صنعت هوافضا برای قطعات هواپیما مانند بال، مجرای هوا و قطعات موتور و غیره استفاده می شود.
تصویر
△هموارسازی بخار اغلب برای قطعات هواپیما در صنعت هوافضا اعمال می شود (منبع تصویر: Fast Radius)
تامین کنندگان و قیمت ها
ارائه دهندگان خدمات مختلف، مانند SPALECK GmbH، VibraFinish یا Rohde AG، پولیش ریز لرزشی را برای مشتریان و شرکت های خصوصی ارائه می دهند. برای صاف کردن بخار، Xometry، AMT، DyeMansion، Protolabs، و Hubs ارائه دهندگان خدمات برجسته ای هستند که خدمات صاف کردن بخار را با دستگاه محلول پس از پردازش مشخص یا بر اساس مواد ارائه می دهند. 3Faktur یک شرکت آلمانی است که خدمات صاف کردن بخار و پولیش ریز لرزشی را ارائه می دهد. ماشینهای معروف VaporSmoothing مانند سری AMT PostPro3D و سری Powerfuse S راهحلهایی هستند که توسط Xometry و DyeMansion ارائه شدهاند، در حالی که Protolabs و Hubs به ترتیب از مواد SLS و MJFHPA 12، PA 12 و MJF Ultrasint™ TPU{6}} استفاده میکنند.
برای پولیش ارتعاشی، ماشینهای صنعتی بزرگ از تولیدکنندگانی مانند Walther Trowal، AVAtec یا Garant حدود 18 دلار،000 تا 21 دلار،000 (17 یورو،{5}} تا 20 یورو،{{{{ 7}}). قیمت 2 کیلوگرم ساینده بین 21 تا 44 دلار (20 تا 40 یورو) و 5 لیتر ترکیب حدود 21 تا 44 دلار (20 تا 40 یورو) است. قیمت ها بسته به مقدار و اندازه قطعاتی که قرار است ماشین کاری شوند بسیار متفاوت است. برای صاف کردن بخار، هزینه سرویس برای صاف کردن قطعات جداگانه بسته به پیچیدگی قطعه می تواند 15 دلار (14 €) $5- باشد، اگرچه بسیاری از تولید کنندگان معمولاً این سرویس را فقط در بسته های 10 تایی ارائه می دهند. یا قطعات بیشتر خرید نرمکننده بخار بسته به منطقه، سازنده، و کیفیت میتواند حدود 10 دلار،{24}} تا 30 دلار،000 (11 یورو،000–33،000) هزینه داشته باشد. .
