Руководство по паровой обработке для постобработки SLS 3D-печати

Паровая обработка (Vapor Smoothing) — распространенный метод постобработки деталей, напечатанных методом селективного лазерного спекания (SLS). Он позволяет уменьшить пористость, снизить шероховатость и улучшить внешний вид и тактильные ощущения от детали. Благодаря паровой обработке, SLS-детали могут достичь качества поверхности и прочности, сопоставимых с литыми под давлением, что делает их пригодными для конечного применения.

Formlabs совместно с Additive Manufacturing Technologies (AMT) провела испытания по паровой обработке деталей, напечатанных на SLS 3D-принтере Formlabs Fuse 1+ 30W, с использованием популярных материалов: Nylon 12 Powder, Nylon 11 Powder, TPU 90A Powder, Nylon 11 CF Powder и Nylon 12 GF Powder.

Что такое паровая обработка?

Паровая обработка — это химический процесс, который заключается в воздействии на поверхность SLS-детали парами растворителя. В ходе процесса комбинация тепла и пара избирательно плавит внешний слой, создавая более гладкую и герметичную поверхность.

Процесс в основном изменяет внешние слои, оставляя внутреннюю структуру нетронутой. Точность обработки контролируется с помощью специально подобранных условий в камере для достижения требуемой чистоты поверхности, часто с использованием индивидуальных профилей настроек, разработанных производителем оборудования.

Паровая обработка — идеальный способ как создать гладкую поверхность, так и подчеркнуть интересные дизайнерские элементы на потребительских товарах или индивидуальных медицинских устройствах.

Преимущества паровой обработки SLS-деталей

Этот метод предоставляет ряд преимуществ для SLS-деталей:

• Снижение шероховатости и выравнивание цвета:

  • Formlabs и AMT зафиксировали снижение средней шероховатости поверхности (Ra) на 72-81% после обработки деталей из материалов Formlabs.

• Предотвращение роста бактерий и поглощения влаги:

  • Исследования показали снижение роста бактерий MRSA на деталях из Nylon 12 Powder на 60%.

• Обработка скрытых поверхностей:

  • Пар равномерно взаимодействует со всеми поверхностями детали, включая те, что скрыты от прямого взгляда, что является значительным преимуществом перед другими методами нанесения покрытий.

• Сохранение механических свойств:

  • Совместные tests выявили лишь незначительные изменения механических свойств, что означает: улучшение эстетики и поверхности достигается без ущерба для функциональности и структурной целостности деталей.

Паровая обработка — идеальный способ улучшить качество поверхности и эстетику потребительских товаров, таких как эта кастомная парфюмерная упаковка.

Паровая обработка подходит для деталей с тонкими стенками, так как практически не влияет на их структурную целостность.

Как выполнить паровую обработку SLS-деталей

Компании, выпускающие большие объемы SLS-деталей, особенно для конечного применения, могут приобрести собственное оборудование для паровой обработки. На сегодняшний день два основных поставщика такого оборудования — это AMT и Dyemansion. Обе компании продают аппараты и расходные материалы. Стоимость варьируется в зависимости от размера, производительности и типа материалов, но обычно начинается от $100 000 с возможностью финансирования.

Однако также существует множество надежных сервисных бюро и подрядчиков, которые предоставляют услуги паровой обработки SLS-деталей. Рекомендации можно найти в нашем техническом документе.

Что учесть перед паровой обработкой

При самостоятельной обработке важно учитывать особенности дизайна детали и параметры процесса.

Профили обработки
У каждой компании и машины есть свой набор параметров и растворителей. Чаще всего регулируются температура и давление. Для каждого SLS-материала производитель оборудования разрабатывает отдельный профиль для обеспечения наилучшего результата. Formlabs и AMT совместно разработали специальные машинные профили для всех SLS-материалов Formlabs. Чтобы получить доступ к этим профилям, обратитесь напрямую в AMT.

Геометрия детали
Геометрия, такая как толщина стенок и общий размер детали, может влиять на процесс обработки и должна учитываться в настройках профиля. Например, у AMT есть отдельные профили для тонких (менее 2 мм) и толстых (более 3 мм) деталей из Nylon 12 Powder.

Следы от крепления
Во время процесса детали подвешиваются на металлической раме с помощью проволоки или зажимов, что может оставить минимальные следы. Чтобы полностью их избежать, можно добавить в дизайн специальные точки крепления либо, при серийном производстве, соединить все детали вместе на этапе проектирования для обработки.

Скопление растворителя
Чтобы предотвратить скопление паров растворителя в углублениях, рекомендуется подвешивать детали так, чтобы чашеобразные элементы были направлены вниз, способствуя стеканию конденсата. Также, по возможности, стоит исключить такие элементы из дизайна.

Безопасность и требования к помещению
AMT предоставляет comprehensive руководство по подготовке площадки для всех машин PostPro SF, чтобы обеспечить соответствие установки и эксплуатации систем стандартам безопасности. Оно включает vital обучение технике безопасности для операторов. Чтобы узнать больше о рекомендациях Formlabs и AMT или увидеть полные результаты tests по пористости, антимикробным свойствам и влагопоглощению, скачайте наш технический документ.

Стоимость паровой обработки

Стоимость зависит от нескольких факторов: размера детали, используемого материала, сложности поверхности и количества деталей. Как правило, стоимость примерно пропорциональна размеру и количеству.

Рассмотрим примеры стоимостных сценариев, в которых детали печатаются заказчиком и отправляются для обработки в сервисное бюро Avid Product Development:

Применение обработанных SLS-деталей

Многие инженеры, производители и дизайнеры продуктов полагаются на паровую обработку, чтобы улучшить внешний вид и функциональность своих SLS-деталей. По мере того как SLS-печать находит все более широкое применение в различных отраслях, паровая обработка становится неотъемлемой частью рабочего процесса.

Паровая обработка может быть полезна для автомобильных компонентов, таких как эта гибкая гофра.

Оправы для очков становятся комфортнее для ношения после паровой обработки.

SLS-стельки можно обрабатывать паром для повышения комфорта и улучшения эстетики.

• Автомобильные компоненты: Обработка улучшает внешний вид и долговечность таких деталей, как впускные коллекторы, крышки двигателя и элементы панели приборов. Снижение поглощения влаги и растворителей также полезно в условиях контакта с бензином и дизельным топливом, так как обработка создает герметичную поверхность.

• Медицинские устройства: SLS-печать широко используется в производстве медоборудования, а паровая обработка позволяет улучшить поверхность протезов, ортезов и сборных устройств, сохраняя биосовместимость материала. Она также снижает трение поверхности о кожу пациента и уменьшает потенциал для роста бактерий.

• Потребительские товары: Обработка позволяет довести внешний вид чехлов для телефонов, очков, игровых аксессуаров и другой электроники до уровня класса A или B. Глянцевитость поверхности также можно контролировать, получая от глянцевых до полуматовых финишей. Для наилучшего эстетического результата применяется нанесение покрытия поверх обработанной детали, например, Cerakote для жестких материалов или BASF Ultracur3D Coat F для TPU 90A Powder.

С чего начать работу с паровой обработкой

Как показывают результаты совместных исследований в нашем техническом документе, паровая обработка может улучшить пористость поверхности, антимикробные свойства, влагопоглощение и эстетику SLS-деталей.