لتلميع الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد لتحقيق تشطيب مصقول ، يستخدم المهندسون مجموعة متنوعة من تقنيات التشطيب الصناعية ، بما في ذلك طرق الطلاء والسفع الرملي والتشطيب اليدوي. على الرغم من أن الطباعة ثلاثية الأبعاد يمكن أن تنتج أجزاء معقدة ، إلا أن المطبوعات الأولية غالبًا ما تظهر أسطحًا خشنة وخطوط طبقة واضحة ، خاصة في الأجزاء المنتجة باستخدام نمذجة الترسيب المنصهرة (FDM). لهذا السبب ، تعد المعالجة اللاحقة جزءًا مهمًا للغاية من إنتاج الجزء ، حيث يتم تنعيم السطح الخشن للجزء غير المكتمل عن طريق إضافة طبقات الجزء غير المكتمل أو إزالتها. في هذه المقالة ، ستقدم شركة Antarctic Bear بشكل منهجي ومقارنة عمليتين رئيسيتين لتشطيب الأسطح في السوق حاليًا - التلميع الناعم بالبخار والاهتزاز ، وذلك لتسهيل فهم العمليات والمزايا والعيوب لكل طريقة.
صورة
بخار ناعم
تنعيم البخار ، المعروف أيضًا باسم تنعيم البخار الكيميائي ، هو تقنية معالجة سطحية تعرض الأجزاء المطبوعة لبيئة مذيب تبخر. تتطلب عملية تنعيم البخار الصناعي تعليقًا دقيقًا لمكونات مفردة أو متعددة في غرفة محكمة الإغلاق لتحقيق أقصى قدر من التعرض. يُحقن خليط مذيب كيميائي ، مثل FA 326 ، ويرش في غرفة حيث يتكثف ويتصلب على الجزء ، مما يزيل المخالفات السطحية من خلال الذوبان الخاضع للرقابة. مع زيادة درجة حرارة الغرفة ، يتبخر المذيب المتبقي ويتم استعادته. يصبح الجزء الأخير مقاومًا للماء ويحتفظ بتجويفه الداخلي الأملس وأبعاده الدقيقة وحجم المواد الأصلي. للحصول على أفضل نتائج تنعيم البخار ، يوصى بإجراء العملية في بيئة خاضعة للرقابة باستخدام معدات صناعية مصممة لتنعيم بخار الطباعة ثلاثية الأبعاد. بالنسبة للمهتمين بطريقة DIY ، يمكن تحقيق تنعيم البخار باستخدام الأسيتون أو الإيثانول كمذيب كيميائي ، أو في هذه الحالة يُعرف بالتشريب بالمذيب. ومع ذلك ، يجب توخي الحذر ويجب اتخاذ تدابير ومعدات السلامة المناسبة.
صورة
الجزء الأملس بالبخار على اليسار والمعالجة القياسية للأسطح على اليمين (مصدر الصورة: ProtoLabs)
اهتزاز ناعم تلميع
من ناحية أخرى ، لا يستخدم التشطيب الاهتزازي المواد الكيميائية لإعداد السطح. بدلاً من ذلك ، يعتمد على الوسائط الكاشطة لتحسين سطح الجزء المطبوع ثلاثي الأبعاد. أثناء العملية ، يتم وضع العديد من الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد في دلو اهتزازي مملوء بوسائط كاشطة محددة وسائل تشحيم مركب. عند تشغيل الماكينة ، يبدأ البرميل في التحرك ، مما يؤدي إلى حدوث احتكاك ميكانيكي بين الجزء ووسائط الطحن. تعمل عملية الطرح هذه على تحسين جودة سطح الجزء عن طريق تقليل الطبقة الخارجية من المادة وإزالتها برفق. يتطلب التلميع الدقيق الاهتزازي تدابير ومعدات خاصة ، ويقدم طريقتين: طريقة الاهتزاز وطريقة التقليب. طريقة الاهتزاز مناسبة بشكل خاص للأجسام الكبيرة ذات التفاصيل الأقل ويمكن أن تحقق النتيجة المرجوة بسرعة أكبر.
يعد اختيار المواد الكاشطة أو الرقائق أمرًا بالغ الأهمية في التلميع الدقيق الاهتزازي. يمكن تصنيع الرقائق الكاشطة من السيراميك أو البلاستيك أو الفولاذ ، وكل منها ينتج عنه نتائج مختلفة. المواد الكاشطة الخزفية مناسبة بشكل خاص لإزالة الحواف وتحقيق سطح لامع. نظرًا لكثافتها العالية ، يمكنها تحمل الضغوط العالية وهي مناسبة لتصنيع أجزاء الفولاذ المقاوم للصدأ والمعادن والبلاستيك. تعتبر المواد الكاشطة البلاستيكية مثالية للأسطح الناعمة والحساسة التي تتطلب تشطيبًا لطيفًا. تأتي في كل من الأشكال الهرمية والمخروطية. بالإضافة إلى ذلك ، طور Walther Trowl مواد كاشطة على شكل حلمة للأجزاء الصغيرة جدًا والحساسة في المناطق التي يصعب الوصول إليها. معظم المواد الكاشطة الفولاذية كروية ولها الحد الأدنى من إزالة المواد ، مما يجعلها مثالية للتلميع والتنظيف الميكانيكي للأجزاء المعدنية أو الفضية أو الألومنيوم لضمان سطح أملس وخالي من الخدوش.
صورة
△ المواد الكاشطة المصنوعة من السيراميك يمكن أن تتحمل الضغط العالي. (المصدر: Vibrafinish)
بالإضافة إلى المواد الكاشطة ، تتطلب عملية التلميع الدقيق الاهتزازي أيضًا سوائل تشحيم ، أي المركبات. تُستخدم المركبات لامتصاص التآكل وإزالته من الأجزاء وتنظيف الأجزاء وإزالة الشحوم منها. يمكن اختيار المركبات الحمضية لتصنيع الأجزاء المعدنية للتخليل. بعد المعالجة ، التجفيف مطلوب. يمكن تجفيف هذه الأجزاء في مجفف اهتزازي حيث يتم وضعها مع وسط تجفيف ساخن مثل وجبة كوز الذرة أو دقيق الجوز أو كتل خشبية ويتم اهتزازها. بدلاً من ذلك ، تعتبر مجففات السيور مناسبة بشكل خاص للأجزاء الحساسة والكبيرة الحجم ذات القنوات والثقوب الداخلية. في مجفف الحزام ، يتم تمرير الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد عبر نظام الهواء الساخن على الحزام وتجفيفها بهذه الطريقة.
تختلف علاجات التلميع بالبخار والتلميع الاهتزازي بمرور الوقت ، من عشر دقائق إلى عدة ساعات ، اعتمادًا على عدد وتعقيد الأجزاء التي تتم معالجتها.
مواد متوافقة
يتوافق Vapor Smooth مع معظم بوليمرات الطباعة ثلاثية الأبعاد واللدائن. تشتمل المواد الشائعة لتنعيم البخار على أكريلونيتريل ستايرين أكريليت (ASA) ، وأكريلونيتريل بوتادين ستايرين (ABS) ، وبوليسترين عالي التأثير (اعتمادًا على الماكينة) ، ونايلون 11 (PA 11) ، ونايلون 12 (PA 12) ، وبولي بروبيلين (PP) ، وبولي كربونات / أكريلونيتريل بوتادين ستيرين (PC-ABS). ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أنه لا يوصى بالتجانس بالبخار باستخدام TPU وبعض الخيوط المتخصصة. كل مذيب ، مثل الأسيتون ، وميثيل إيثيل كيتون (MEK) ، ورباعي الهيدروفلوران (THF) ، وثاني كلورو ميثان (DCM) ، وخلات الإيثيل ، له فعاليته واعتبارات استخدامه الخاصة به.
ومع ذلك ، فإن التلميع الناعم الاهتزازي متوافق مع العديد من المواد المختلفة الأخرى. على سبيل المثال ، لا يتوفر التلميع الدقيق الاهتزازي فقط للأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد المصنوعة من المواد البلاستيكية الحرارية والبلاستيك الحراري واللدائن مثل البولي إيثيلين (PE) أو البولي بروبلين (PP) أو البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) ، بل يمكن أيضًا استخدامه للمعادن مثل الألومنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ الصلب والنحاس أو النحاس. هذا يجعلها طريقة أكثر تنوعًا يمكن استخدامها كطريقة ما بعد المعالجة لتقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد المختلفة مثل FDM / FFF ودمج طبقة المسحوق.
صورة
△ قبل وبعد مقارنة الأجزاء المعدنية المصقولة بالاهتزاز (المصدر: Acton Finishing)
حدود ومزايا تقنيات ما بعد المعالجة
تقدم كلتا العمليتين العديد من المزايا من حيث مظهر السطح والأداء. يمكن لتنعيم البخار الحصول على أجزاء تشطيب سطح ناعمة ومقاومة للماء مماثلة لقولبة الحقن ، وتحسين الاستطالة ، وخصائص الشد ، وخصائص الانحناء للأجزاء ، والحفاظ على الخصائص والقوة والدقة. من ناحية أخرى ، لا يحقق التشطيب الاهتزازي تشطيبًا مقاومًا للماء ، ولكنه يوفر أيضًا سطحًا أملسًا بشكل استثنائي ويزيل علامات الطلاء وينتج سطحًا مقاومًا للخدش والبقع. المكونات التي تتم معالجتها عن طريق طرق التنعيم بالاهتزاز والبخار تنتج أسطحًا ناعمة ذات مظهر لامع. ومع ذلك ، فإن التنعيم بالبخار يوفر لمسة نهائية أكثر لمعانًا من التلميع الناعم الاهتزازي. بالإضافة إلى ذلك ، فقد أظهرت الأجزاء المعالجة باستخدام التلميع الناعم الاهتزازي تجربة لمس أكثر نعومة وإمتاعًا.
ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن تنعيم البخار ليس هو الحل الأفضل لكل طباعة. النماذج المعقدة جدًا ، أو الصغيرة جدًا ، أو الكبيرة جدًا ، أو المسطحة جدًا قد تشوه التفاصيل أو تفقدها ، وقد تظهر القطع الأثرية بعد ذلك. بعد التنعيم بالبخار ، قد تظهر عيوب في الأجزاء مثل الجسور أو البثور أو علامات العض أو برك الحواف أو البقع أو الثقوب أو الميزات غير المكتملة. بالإضافة إلى ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن المواد المرنة أكثر عرضة لعيوب السطح من المواد الصلبة. لذلك ، يجب اتخاذ توقيت دقيق عند تنعيم الأجزاء أو المكونات المتحركة بالبخار مع المفاصل لتجنب المساس بسلامة المفصل أو التسبب في الالتصاق بسبب التعرض المفرط للبخار.
من ناحية أخرى ، فإن التلميع الناعم الاهتزازي مناسب لمجموعة واسعة من الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد أكثر من التنعيم بالبخار ، حيث يمكن تكييفه مع أي متطلبات فردية وخصائص المواد وهيكل الجزء عن طريق اختيار مواد كاشطة وطرق مختلفة. التشطيب الاهتزازي مناسب لجميع الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد تقريبًا ، طالما أن العملية تتم دائمًا بشكل احترافي بواسطة متخصصين. ومع ذلك ، يمكن أن يؤدي تلميع النهاية الاهتزازي إلى فقدان هندسة الأجزاء. على سبيل المثال ، يمكن تقريب زوايا ونصائح المكونات بشكل مفرط وتفقد شكلها ، وهو ما لا يحدث مع التنعيم بالبخار. بالإضافة إلى ذلك ، يتطلب إنهاء الاهتزاز أحيانًا إجراءات تجفيف إضافية لاحقة ، مما يطيل العملية.
مجال التطبيق
تنعيم البخار هي تقنية مفضلة في صناعات مثل الطب والسيارات والفضاء لمعالجة المكونات المقاومة للماء ومضادات الميكروبات والخالية من المواد الكيميائية. عندما يتعلق الأمر بالتلميع الدقيق الاهتزازي ، تستفيد الصناعات الطبية والسيارات والرياضية بشكل خاص من هذه التقنية. في كل مجال ، تعتبر الأسطح الملساء ، وخاصة الأجزاء المعدنية ، مهمة لضمان الأداء السليم والظروف الآمنة للمكونات. ومع ذلك ، يمكن تنفيذ صقل البخار والتلميع الناعم الاهتزازي طوال دورة تطوير المنتج ، من نماذج المفاهيم إلى النماذج الأولية إلى المنتجات النهائية ، وتستخدم في مجموعة متنوعة من الصناعات بما في ذلك السلع الطبية والسيارات والسلع الاستهلاكية. من الأمثلة على الأجزاء التي يتم معالجتها بالتلميع الناعم الاهتزازي قطع غيار السيارات الخاصة بصناعة السيارات أو الزلاجات الدوارة ومعدات اللياقة البدنية لصناعة الرياضة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تلميع المجوهرات وأدوات المائدة بدقة الاهتزازات لاستخدام المستهلك. من الأمثلة على الجزء المصقول بالبخار الذي يستخدم غالبًا في صناعة السيارات المكونات الداخلية للمركبات ، مثل لوحات العدادات ومقابض الأبواب وعناصر الكونسول الوسطي. يستخدم تجانس البخار أيضًا في صناعة الطيران لأجزاء الطائرات مثل الأجنحة ومجاري الهواء وأجزاء المحرك ، من بين أشياء أخرى.
صورة
△ غالبًا ما يتم تطبيق تنعيم البخار على أجزاء الطائرات في صناعة الطيران (مصدر الصورة: Fast Radius)
الموردين والأسعار
يقدم العديد من مقدمي الخدمات ، مثل SPALECK GmbH أو VibraFinish أو Rohde AG ، تلميعًا جيدًا اهتزازيًا للعملاء والشركات الخاصة. بالنسبة لتنعيم البخار ، تعد Xometry و AMT و DyeMansion و Protolabs و Hubs من مقدمي الخدمات البارزين الذين يقدمون خدمات تنعيم البخار إما عن طريق آلة حل ما بعد المعالجة المحددة أو على أساس المواد. 3Faktur هي شركة ألمانية تقدم خدمات التلميع بالبخار والاهتزاز. تعد ماكينات VaporSmoothing المعروفة مثل سلسلة AMT PostPro3D وسلسلة Powerfuse S حلولًا مقدمة من Xometry و DyeMansion ، بينما تستخدم Protolabs و Hubs مواد SLS و MJFHPA 12 و PA 12 و MJF Ultrasint ™ TPU -01 على التوالي.
بالنسبة إلى التلميع الدقيق الاهتزازي ، تبلغ تكلفة الآلات الصناعية الكبيرة من الشركات المصنعة مثل Walther Trowal أو AVAtec أو Garant حوالي 18 دولارًا أمريكيًا 000 إلى 21 دولارًا أمريكيًا 000 (17 يورو 000 إلى 20 يورو {{) 7}}). تبلغ تكلفة 2 كجم من المواد الكاشطة ما بين 21 - 44 دولارًا (20 - 40 يورو) و 5 لترات من المركب حوالي 21 - 44 دولارًا (20 - 40 يورو). تختلف الأسعار بشكل كبير اعتمادًا على كمية وحجم الأجزاء المراد تشكيلها. للتنعيم بالبخار ، يمكن أن تصل رسوم الخدمة لتجانس الأجزاء الفردية إلى 15 دولارًا أمريكيًا (€ 4- 14 يورو) اعتمادًا على مدى تعقيد القطعة ، على الرغم من أن العديد من الشركات المصنعة تقدم الخدمة عادةً في حزم من 10 أو أجزاء أكثر. يمكن أن يكلف شراء البخار بشكل أكثر سلاسة حوالي 10 دولارات أمريكية ، 000 إلى 30 دولارًا أمريكيًا ، 000 (11 يورو ، 000 - 33 ، 000) ، حسب المنطقة والشركة المصنعة والجودة .
