Постобработка отделяет аддитивное производство от 3D-печати

Shelby Cobra, напечатанную на 3D-принтере из Национальной лаборатории Ок-Ридж, оказалось сложной задачей, поскольку поверхность кузова, армированного углеродным волокном, имела текстуру бетона. ОРНЛ

Что отличает аддитивное производство от 3D-печати, так это все процессы, выполняемые помимо печати. AM начинается с проектирования детали специально для аддитивной обработки, за которым следует ее программирование, оптимизация процесса, печать детали и, наконец, ее постобработка.

Обещания о создании 3D-принтера, который будет выдавать готовые детали в порядке серийного производства, нереалистичны. Простые пластиковые детали, например, могут потребовать таких этапов постобработки, как снятие опоры, и их может потребоваться шлифовка, полировка, сглаживание паром, механическая обработка, заливка, покраска, герметизация, покраска и сборка.

На рынке AM рабочие места называются сервисными бюро. Это связано с тем, что они должны предлагать ряд услуг, чтобы воплотить концепцию клиента в реальность. Точно так же, когда компании покупают 3D-принтеры, они обычно стремятся не просто печатать детали. Они хотят АМ.

Печать деталей, соответствующих ожиданиям, потребует от сотрудников компании применения опыта сервисного бюро, включая постобработку.

Уникальные задачи

Каждый аддитивный процесс представляет свои проблемы. Например, крупногабаритные полимерные детали обычно требуют значительной отделки. Они изготавливаются путем экструзии и укладки слоев горячего расплавленного пластика один поверх другого.

По мере остывания пластик дает усадку примерно на 0,5%. Это может показаться незначительным, но для детали длиной 20 футов это будет равно примерно 1 дюйму — значительная неточность.

Инструментальная обработка является одним из основных применений крупномасштабных аддитивных технологий. Детали, снятые сразу с принтера, имеют текстуру, похожую на вельвет. Их необходимо обработать после печати и охлаждения. Обработка может занять больше времени, чем печать.

Прототипам автомобилей или экспонатам присваивается отделка класса А. Национальная лаборатория Ок-Ридж напечатала на 3D-принтере точную копию Shelby Cobra, чтобы отпраздновать 50-летие культового гоночного автомобиля. До постобработки автомобиль выглядел круто, но его поверхность была шероховатой. С помощью специалистов по отделке ООО «Тру-Дизайн» был разработан процесс обработки таких крупногабаритных аддитивных деталей.

Шлифование оказалось трудным, поскольку поверхность армированного углеродным волокном материала напоминала бетон. Первые попытки шлифовки и грунтовки сработали, но не принесли долгосрочного решения. Наилучшие результаты были получены при нанесении запатентованной напыляемой шпатлевки, которая позволяла шлифовать и красить, а также придавала отделке выставочный вид.

Проволочные электроэрозионные станки часто используются для постобработки для отделения металлических деталей, напечатанных на 3D-принтере, от их опорных пластин. Компания Protolabs напечатала эту деталь, которую, как сообщается, технический центр EDM снял с опорной плиты за 56 минут с помощью SSG WEDM. EDM Tech Center Inc.

Металлические различия

3D-печать металлических деталей – это совсем другая история, чем печать пластика. Изготовление плавленой нити (FFF) — популярный процесс печати пластиковых деталей, включающий экструзию расплавленного пластика, — также может использоваться для производства металлических деталей. Металлические детали FFF требуют значительной постобработки.

В металлических FFF сырье представляет собой нить с пластиковым или восковым связующим, сильно насыщенным металлическим порошком. После печати переплет необходимо удалить. Процесс удаления связующих можно проводить с помощью тепла или кислотной ванны.

После удаления привязки деталь спекается. На этом этапе происходит значительная усадка. Хорошей новостью является то, что усадка предсказуема, что позволяет печатать достаточно точные детали.

Другой процесс печати металлом - это струйная обработка связующего; он имеет требования к постобработке, аналогичные FFF. Струйная обработка связующего включает в себя нанесение слоя металлического порошка, на который головка принтера выборочно распыляет связующее по рисунку в зависимости от конструкции детали. Затем связующее отверждается и наносится еще один слой металлического порошка.

Когда деталь готова, необходимо удалить окружающий ее порошок — этот процесс называется обеспыливанием (или растрескиванием). Затем его спекают, при этом также исключается связующее. Наконец, деталь обрабатывается и полируется.