обратный звонок роботизация станка
Москва, Промышленный пр-д, д. 7
стр. 4, офис № 2
станки и промышленное оборудование

пн - пт: 9:00 — 19:00

каталог

Финишная постобработка изделий из полиамида после 3D печати

В продолжение серии статей по постобработке изделий после печати в данном материале мы расскажем о финишной технологии применительно к деталям, выполненным методами печати такими как: MJF, FDM, HSS и SLS полиамидами и их производными.

Проблематика абсолютно идентичная с печатью металлом, отсутствие каких-либо технологий, которые позволяли бы получать стандартное качество от изделия к изделию в промышленном масштабе. Окрашивание изменяет размеры изделия, ручная полировка и травление не позволяют получить серийность. Еще большей драматичности добавляет тот факт, что в отличие от печати металлом, SLS печать уже сейчас конкурирует с традиционным производством малой и средней серии (литье пластика) по скорости и цене, и единственным параметром который позволит полностью уйти от литья пластика в такой серийности является качество поверхности.

Шероховатость полученной поверхности после печати полиамидом подходит только для производства прототипов или внутренних частей механизмов, и никак не годится для большинства конечных изделий, которым требуется глянцевая, ровная поверхность, характерная для пластиковых товаров народного потребления.

В 2016 году на базе Шефилдского университета в Англии группой ученых была разработана технология BLAST (технология автоматизированного сглаживания верхнего слоя), которая легла в основу установки PostPro3D® от компании AMT (рис. 1). В 2017 году установка PostPro3D® была удостоена премии технология года по версии авторитетной команды экспертов на ежегодной выставке аддитивных технологий Formnext а так же стала финалистом TCT Awards 2018 в номинации лучшее решение для постобработки. 

Рис. 1. Установка PostPro3D® компании AMT

 

Процесс BLAST представляет собой физико-химический процесс, в основе которого лежит запатентованная химическая смесь веществ. Для обработки доступны все порошковые материалы для аддитивного производства, в том числе: полиамид в различных вариациях (корбоно/стекло наполненный, огнестойкий), термопластичный полиуретан и эластомер, ULTEM, PMMA. Так как для сглаживания используется газ, технология позволяет обрабатывать сложные внутренние полости деталей (рис. 2). Технология является управляемой, что позволяет воспроизводить результаты от партии к партии, при этом без ухудшения механических свойств. В результате обработки происходит перераспределение материала по поверхности, а не его удаление, как во время шлифования. Несмотря на это, обработка не изменяет структуру и геометрию изделия и позволяет получить поверхность с шероховатостью менее 1 Ra.

 

Рис. 2 Изделия, обработанные по технологии BLAST

 

Как итог, установка PostPro3D® представляет собой автоматизированное решение «под ключ», которое легко интегрируется в рабочий процесс. Используя ряд предопределенных наборов параметров и алгоритмов, PostPro3D® впервые достигает качества поверхности, соответствующего методам литья под давлением. Эта технология как раз тот самый «недостающий элемент», позволяющий наконец заменить традиционные методы производства конечных изделий при сохранении экономики производства.

Сам процесс занимает от 60 до 120 минут в зависимости от необходимого результата и материала изделия и проходит в полностью автоматическом режиме. Все что требуется от оператора – это полностью очистить изделия от остатков порошка, загрузить на подставку и выбрать один из заранее запрограммированных режимов обработки. Рабочая жидкость поставляется в специальном картридже, машина, согласно программе, закачивает необходимое количество в камеру обработки и после завершения цикла перекачивает отработанную жидкость в специальный картридж, после опустошения одного и заполнения другого картриджи необходимо заменить, весь процесс протекает в замкнутом контуре и никаким образом не влияет на окружающую среду. Операция замены не требует специальных знаний или оборудования, и выполняется в один простой шаг. Максимальный размер обрабатываемого изделия 400х600х400 мм.

Немаловажно то, что газ не оставляет никаких следов после обработки и подходит для производства медицинских изделий (согласно требованиям ISO 10993). Далее мы расскажем про результаты тестов, которые помогут понять в цифрах, какое влияние на изделие оказывает обработка.

Для теста были взяты три партии изделий по три изделия в каждом (сердце, пирамида и пластина), напечатанные на принтере HP из материала HP MJF PA12. Предварительно изделия были очищены от остатков порошка. Все три партии были обработаны отдельно друг от друга с последовательным изменением (улучшением) параметров относительно предыдущего цикла. Время обработки 60 минут. Все измерения производились в соответствии с Американскими промышленными стандартами ASTM.

 

Измерение шероховатости.

Шероховатость поверхности образцов измеряли с помощью прибора Mitutoyo Surftest SJ-210. Пять измерений на разных участках каждой поверхности были сделаны до и после обработки, и было получено среднее значение.

 

Механические свойства

Предел прочности при растяжении, относительное удлинение при разрыве и модуль Юнга были измерены для обработанных и необработанных образцов (рис. 3). Результаты показывают отсутствие потери предела прочности при растяжении в обработанных образцах. Удлинение при разрыве испытанных образцов значительно увеличилось, тогда как модуль Юнга уменьшился. Эти эффекты можно объяснить уменьшением количества мест возникновения трещин на поверхности полимера из-за удаления поверхностной пористости, как показано на микроскопическом изображении ниже.

 

Рис. 3. Качество поверхности до и после обработки

 

Изменение размеров

Детали, обработанные на установке PostPro3D, имеют изменение размеров не более 0,4%. Это незначительное изменение размеров приводит к сохранению допусков деталей, сохранению мелких деталей и не влияет на заложенную собираемость. 

 

Цвет изделия

Во время обработки поверхность изменяется в контролируемом диапазоне. И при сглаживании поверхностного слоя также изменяется цвет изделия в диапазоне от серого до глянцевого черного.

 

Рис. 4. Изменение цвета изделий после обработки

 

Влагопоглощение

Был проведен эксперимент по погружению образцов в воду для изучения влияния обработки на водопоглощение. Обработанные и необработанные образцы с площадью поверхности 208 см2 были погружены в воду, и с определенными промежутками производилось повторное измерение веса образцов.

С первых минут опыта можно увидеть, что вода имеет тенденцию «прилипать» к поверхности необработанных образцов, что приводит к увеличению веса для деталей с большой площадью поверхности. При этом с поверхности обработанных образцов вода скатывается, не оказывая никакого воздействия. На рис. 5 можно наглядно увидеть скорость поглощения воды обработанным и необработанным изделием.

Рис. 5. Зависимость поглощения воды обработанным и необработанным изделием

 

После проведенных опытов можно сказать, что обработка по технологии PostPro3D® улучшает свойства изделия и помимо глянцевой поверхности позволяет получить много дополнительных улучшений, влияющих на механические и эксплуатационные характеристики.

Все это дает основания заявлять, что технология PostPro3D® делает 3D печать конкурентоспособным традиционным методам производства по всем параметрам, включая качество поверхности. 

Установка уже используется такими компаниями как Boeing и McLaren и на деле доказывает свою необходимость в современном аддитивном производстве.

В этом году так же станет доступной технология для окрашивания изделий PostProCOL®, плюс окрашивания по данной технологии в том, что краска проникает внутрь изделия и не меняет его размеров в отличие от обычного окрашивания. Более подробно об этой технологии мы расскажем в следующей статье.

 

Пожалуйста,
переверните устройство