前位置:首頁 - 新聞中心 - 詳情

探討:後處理在3D打印零件中越來越重要

行業資訊 | 2019-08-08 89

讓我們面對現實 - 大多數3D打印機出來的部件......有點難看。有移除支撐,粉末和樹脂清除,以及關鍵的表面和加工功能。沒有這些二次操作,印刷部件幾乎沒有價值。
 
正如任何零件設計師所告訴你的那樣,增材制造(AM)的複雜性可能是免費的,但後期處理需要使他或她最新的想法功能和美學上的愉悅需要大量的成本。


“我們工廠的三分之二用于後處理技術人員和設備 - 只有三分之一用于實際印刷,”位于賓夕法尼亞州阿倫敦的服務機構ProtoCAM的增材制造副總裁Ed Graham說。“這些技術人員,平均任期爲15年。在這方面我們非常幸運,因爲如果你需要擁有這些技能的人,那就無處可去。對我來說,印刷是增材制造的一個更容易的部分。它的後期處理很難。”


但是什麽使後處理變得如此困難,爲什麽它首先是必要的呢?使用激光驅動的打印機比大多數數控機床的成本更高 - 而且往往更多 - 人們會認爲他們可以在黃金時間內准備好零件,而無需人工清潔,噴砂,刮削和打磨。


要回答這些問題,有必要了解3D打印過程。AM的名字表明,通過逐漸向工件添加材料,通常一次一個紙薄層。正如辦公樓在施工期間可能需要支撐以保持牆壁和地板穩定一樣,許多添加工藝也需要格子狀結構形式的支撐,以防止新生工件在生産過程中下垂或翹曲。必須在構建後刪除這些支持。

逐層構建過程還會在所有非水平零件表面上創建階梯效應。一旦零件離開腔室,這些層通常需要一定程度的平滑,並且功能表面可能需要二次加工。例如,孔通常需要鉸孔或鑽孔; 螺紋部件必須攻絲或螺紋銑削; 並且,根據工件的尺寸,幾何形狀和所使用的添加工藝的類型,尺寸規格小于±0.005英寸左右的特征需要在CNC加工中心,車床,EDM或磨床上完成。


還有需要考慮的原材料。從粉末床3D打印機中取出的零件類似于一個嚴重烘烤的蛋糕,金屬或塑料塊楔入其口袋和縫隙中,而從樹脂打印機的桶中出來的那些通常是粘糊糊的。同樣,必須從新生工件上除去所有這些多余的粉末或樹脂,並回收剩余的材料供以後使用。


印刷金屬部件 - 近年來AM顯著增長的一個關鍵原因 - 必須從其底板上切掉,然後進行熱處理以去除印刷過程中産生的內應力。完成剛剛描述的二次加工後,零件經常被塗漆,陽極氧化或電鍍,就像減少制造的部件一樣。


類似地,聚合物部件可以塗漆或電鍍,但通常在類似複活節彩蛋的過程中染色。



對速度的需求

幸運的是,加工和制造行業已經對制造零件進行了幾個世紀的後處理,實際上所有用于此的傳統方法對3D打印組件同樣有效。但隨著AM從長期的原型技術轉變爲主流的終端零件制造流程,挑戰在于擴展和自動化這些流程以支持添加劑量産。


格雷厄姆說:“現在這個行業正在發生變化。” “使用人工來完成原型甚至幾十個零件可能具有成本效益,我們現在看到1000件以上的訂單。這就是爲什麽更高效的後處理方法現在變得越來越重要,因爲最近所有重點都放在最終用途材料,更快的打印時間,更大的構建包絡,以及最終更高的産量。“高效的後處理不僅僅是對速度的需求,然而。格雷厄姆說,重複性和一致性是手動零件加工難以實現的同等重要屬性。


這解釋了ProtoCAM最近對DyeMansion北美自動化零件清洗機的投資,ProtoCAM使用該自動零件清洗機對來自HP MultiJet Fusion 3D打印機的零件進行後處理。


數據驅動

類似的系統可從PostProcess Technologies Inc.,Buffalo,NY獲得,其爲所有3D打印材料和印刷技術提供支撐去除和表面處理設備。


首席技術培訓師Andy Kottage表示,自動化,經濟高效的後期處理取決于三個要素:硬件,軟件和化學。每個都根據零件材料和幾何形狀的獨特組合進行應用。

“我們所有的解決方案都考慮到了這些因素,但必要的智能從軟件開始,”他解釋道。“增材制造是一個非常數據驅動的過程,我們很早就意識到我們可以使用這些數據來管理後處理零件所需的化學和機械能,並非常密切地模擬技術人員的行動。


整個進程如何運作?任何通過洗車駕駛車輛的人都會理解PostProcess方法,除了這種洗車能夠指導精確的磨料或化學物質流,無論需要什麽壓力和速度來移除每一個階梯,建立支撐和一點粉末。最重要的是,商店建造零件數百或數千,該系統專爲自動化大規模生産而設計。


PostProcess Tech還有一種潛水技術,允許工件在罐內的籃子內自由漂浮,然後通過先進的泵送方案暴露于超聲波能量,熱量和化學作用,這有助于攪動部件並使其“翻轉”。 Kottage說,洗澡可以更有效地接觸。它主要用于采用熔融沉積成型,PolyJet,立體光刻和其他聚合物打印機構建的産品。


通過將工件固定在碗內,Rösler的R 150 DL-2旋轉振動器可對許多3D打印組件進行徹底和可預測的精加工。


沒有一站式購物

密歇根州巴特爾克裏克RöslerMetalFinishing USA的首席執行官Bernie Kerschbaum 表示,後處理遠不是一刀切的技術。 


“許多人進入增材制造業詢問,'好吧,什麽是一種適合我的整理方法?'”他說。“問題在于沒有一種方法,而且往往甚至不是一步到位的方法。


Kerschbaum表示,Rösler的後加工方法與大規模完成鑄件和鍛件,注塑成型塑料零件,金屬沖壓件和機加工零件的工藝並沒有什麽不同,這是德國公司自1933年以來一直在努力解決的問題。與傳統制造的零件一樣,基于各種因素,可以采用任何數量的方法對3D打印的零件進行後處理。


“這些零件是如何制造的並不重要,”他說。“無論是加法還是減法......成功的後處理確實沒有比找到正確的過程或過程組合以獲得理想結果更多的東西。解決表面處理挑戰的經驗以及對整個生産鏈的良好理解將有助于爲任何部件找到最具成本效益的解決方案。