Главная
Статьи
Постобработка изделий после 3D печати. Ограничения и сложности

Постобработка изделий после 3D печати. Ограничения и сложности

Содержание

Постобработка - это процесс или последовательность операций, которую необходимо совершить с изделием или материалом, перед или после 3D печати, для получения необходимых характеристик детали.

Проблематика

На сегодняшний день ни одна технология 3д печати, не позволяет нам получить изделие готовое к использованию сразу после печати. И с этой точки зрения отличие между технологиями лишь в том, что после одних требуется больше времени на постобработку, а после других меньше, но факт остается фактом, постобработка — это неотъемлемый этап изготовления изделия методом аддитивного производства. В самом начале, хотел бы оговориться, в этой статье речь идет преимущественно о промышленном применении аддитивных технологий и о самих промышленных технологиях 3Д печати.

По последним данным, постобработка может занимать до 70% времени затраченного на весь процесс аддитивного производства изделия. Вызвано это в большей степени тем, что почти все этапы постобработки изделия, производятся вручную.

Ручная постобработка имеет ряд ограничений:

низкая производительность (удаление поддержек после SLM печати на одном изделии может занят несколько часов)
отсутствие повторяемости (оператор не может сделать 2 одинаковых изделия)
низкая прогнозируемость (невозможно заранее точно понять сколько времени займет постобработка нового изделия)
обработке подлежат только изделия простой формы (невозможно вручную обработать внутренние каналы и полости)

Все эти ограничения, не позволяют рассматривать аддитивные технологии как профессиональный инструмент для производства средней или крупной серии изделий, и можно с уверенностью сказать, что постобработка — это бутылочное горлышко всего процесса аддитивного производства.

При этом нельзя сказать, что использование ручных методов обработки — это вина самих пользователей, до недавнего времени системы автоматизированной постобработки на рынке отсутствовали в принципе и пользователям ничего не оставалось кроме как придумывать свои собственным методы обработки изделий после печати. Согласно исследованию 2019 года, 83% компаний имеют сложности с постобработкой изделий.

Основные этапы постобработки изделия

Все этапы постобработки можно поделить на два типа, одни из них обязательные и без их проведения изделие не может быть использовано совсем, другие необязательные, и зависят от требований к детали в каждом конкретном случае. Можно сказать что почти все необязательные виды постобработки сводятся к улучшению качества поверхности. Этапы внутри себя уже делятся на автоматизированные и ручные. В зависимости от технологии печати эти этапы могут проводиться в разном порядке.

Обязательные:

Отделение от платформы построения

Автоматизированный этап. В случае с пластиками и полимерами легко производится руками, в случае с металлами изделие срезается с платформы построения либо электроэрозионным станком, либо с помощью ленточнопильного станка, этап как таковой не вызывает проблем

Удаление поддержек

Полностью ручная операция, одна из самых затратных по времени. Подразумевает в большинстве случаев ювелирный ручной труд, одна ошибка может привести к браку, особенно в случае с печатью металлом, очень проблемный этап.

Удаление остатков материала

Ручная операция, производится в основном встроенным пылесосом и пескоструйной обработкой. проблемы возникают при очистке каналов и изделий со сложной геометрией, а также при очистке больших металлических изделий. Так же сложность вызывает то что остатки материала нужно определенным образом обработать (просеять в случае с порошкообразными материалами) и хранить.

Фотоотверждение, снятие остаточного напряжения или спекание

Автоматизированный этап. Отверждение или спекание производится в специальной камере или установке, в зависимости от размеров установки можно обработать от одной до нескольких партий напечатанных изделий.

Доведение ответственных поверхностей

Автоматизированный этап. Обычно выполняется на фрезерном станке с ЧПУ, подразумевает фрезерование отверстий в размер, или финишную фрезеровку плоскости.

Необязательные:

Улучшение качества поверхности

Это на сегодняшний день самый широко представленный этап постобработки, какие-то из методов автоматизированные, какие-то ручные. Далее о каждом подробнее:

токарная/фрезерная обработка, позволяет получить высокую точность изделий, но только на изделиях простой формы, не получится обработать сложные каналы и внутренние полости. Затратный по времени и дорогой метод. Требуются специальные знания написания управляющих программ обработки
галтовка, позволяет быстро убрать высокую шероховатость поверхности, сама установка недорогая и простая в использовании. Но скругляет острые кромки и края, по этой причине не подходит для большинства изделий
шлифование, тут все минусы ручной постобработки
плазменное полирование, позволяет получить глянцевую зеркальную поверхность, но сложно контролируется и так же, как и галтовка скругляет кромки
покраска

Улучшение механических свойств изделия

горячее изостатическое прессование

Контроль качества изделия

обратное сканирование, изделие сканируетеся и сравнивается с CAD моделью, создается карта отклонений, после чего делается вывод подходит ли изделие или нет. Простой и относительно малозатратный процесс
компьютерная томография, изделие сканируется с помощью рентген установки, в результате чего можно получить полную 3д модель, для анализа на отсутствие внутренних пустот и трещин
ультразвуковой анализ, позволяет получить информацию о пустотах и трещинах в изделии

Как можно понять из приведенных выше методов, самыми проблемными являются такие этапы как удаление поддержек и улучшение качества поверхности.

Автоматизированные методы постобработки

На сегодняшний день большинство аддитивных технологий уже способны конкурировать с традиционными при производстве малой или средней серии изделий. Помогают в этом уникальные автоматизированные технологии обработки изделий после печати. Самые главные преимущества автоматизированных методов постобработки, как раз полностью противопоставляются несовершенству ручных методов. Самым главным плюсом несомненно является возможность масштабирования производства и снижение затрат на постобработку единицы изделия.

	Ручные методы	Автоматизированные методы
Производительность	низкая	высокая
Повторяемость	низкая	высокая
Прогнозируемость	низкая	высокая
Геометрия изделия	простая	сложная

Инновационные методы автоматизированной постобработки:

Сухое электрохимическое полирование

Сухое электрохимическое полирование по технологии DryLyte. Уникальная технология объемного шлифования и полирования поверхности, позволяет добиться зеркальной поверхности по всей плоскости изделия, включая внутренние полости, с сохранением всех острых кромок и углов. Более подробно о технологии можно почитать в этой статье.

Автоматизированная очистка от металлического порошка

Solukon, установка позволяет очистить изделия сложной формы от остатков порошка в каналах и труднодоступных местах. Платформа построения крепится в рабочую зону, после чего поворотный стол вращает изделие по запрограммированному циклу, все это происходит с применением ультразвука.

Электрохимическое удаление поддержек

удаление поддержек и улучшение качества поверхности по технологии Hirtisation. Запатентованная электрохимическая технология удаления поддержек, позволяет растворить поддержки в труднодоступных местах, а также улучшить шероховатость всей поверхности изделия.

Станция просеивания и смешивания порошка

Ультразвуковая станция одновременно просеивает и смешивает новый металлический порошок с уже использованным, в результате создает необходимый состав для качественной печати.

Автоматизированная очистка от полиамидного порошка

PostProDP, установка решает проблему очистки изделий после SLS печати, и позволяет очистить большое количество изделий одновременно за 10 минут.

Улучшение качества поверхности пластиков и полиамидов

Улучшение качества поверхности по технологии PostPro3D. Улучшение шероховатости изделий из полиамида и пластика, позволяет получить глянцевую поверхность как после литья.

Покраска полиамидных изделий

покраска полиамидных изделий PostProCOL. Технология позволяет покрасить изделие из полиамида и других порошковых пластиков, при этом краска внедряется внутрь изделия, не меняя его размеров.

Оставить заявку на подбор решения для постобработки можно через форму обратной связи

Выводы

Если раньше при использовании 3д принтера для печати прототипов постобработку не рассматривали как этап печати, то сегодня по мере внедрения аддитивных технологий как инструмента производства, этап постобработки уже рассматривается пользователями как неотъемлемая его часть. Использование аддитивных технологий растет, и затраты на постобработку становятся критичными в себестоимости напечатанного изделия. Мы переходим от бюджетов на исследования и разработки к масштабным решениям по инвестициям в производство.

Читайте другие наши статьи по теме постобработке печатных изделий:

По все вопросам, вас с удовольствием проконсультируют наши специалисты, обратится к ним можно любым удобным способом:

По электронной почте: [email protected]
Через чат на сайте
Телефону: 8 (800) 500-33-91
Или оставив заявку на любой странице нашего сайта