Hladší povrchy pro aditivně vyráběné díly
Povrchové úpravy aditivně vyráběných (3D tisknutých) dílů mají zásadní vliv nejen na samotnou kvalitu povrchu, ale také na mechanické vlastnosti. Proces vyhlazení je běžně používán u téměř všech typů aditivních technologii a není tomu jinak ani u technologie Selective Laser Sintering (SLS) a Multi Jet Fusion (MJF). Základním principem využívaným ve společnosti One3D je chemické narušení povrchu v podtlakové komoře, které nejen sníží drsnost povrchu, ale uzavře také povrchové kapiláry. Kromě jiného získávají vyhlazené díly další fyzikální vlastnosti například odolnost proti pronikání vody nebo chemikálií do vnitřní struktury materiálu. Proces vyhlazování polymerů je částečně automatizovaný, přesto vyžaduje jistou zkušenost a správnou volbu parametrů. Mezi hlavní aspekty procesu patří např. typ geometrie, tloušťka stěny, počet dílů v komoře apod.
Obr. 1 Díl po výrobě VLEVO, díl po vyhlazení VPRAVO
Dle našich měření tento základní koncept umožňuje snížit drsnost povrchu cca 3x (z Ra 17.5 na Ra 5.6 µm, viz obrázky). To má dopad na řadu dalších fyzikálních vlastností produktu. Nejpoužívanější vlastností popisující drsnost povrchu je střední aritmetická úchylka profilu Ra. Často se používá i hodnota nerovnosti profilu určená z 10 bodů – Rz. V tomto případě vyhlazeného vzorku je Ra=17.5 µm a Rz=97.7 µm. Z původních hodnot Ra a Rz je možné s vyhlazovacím postupem snížit Ra až 3x.
Obr. 2 Struktura povrchu po výrobě MJF
Na obrázku níže je analýza drsností povrchu po chemickém vyhlazení. Ra=5.6 µm, Rz=26.2 µm. Hodnota Ra je střední aritmetická úchylka profilu, Rz je hodnota nerovnosti profilu určená z 10 bodů. Na prvním obrázku jsou ke srovnání dva stavy před a po vyhlazení. Na první pohled je patrný rozdíl. Analýza z digitálního mikroskopu ukazuje zásadní snížení drsnosti povrchu.
Obr. 3 Struktura povrchu po výrobě chemickém vyhlazení
Takto připravené díly mohou být dále zpracovány např. pokovením. Na povrch dílu je v kotvicí lince nanesen velmi tenký film kovu, např. hliníku. Cílem procesu může být zlepšení elektrostatických vlastností nebo ergonomických aspektů. Po pokovení je Ra=4.8 µm a Rz=24.25 µm.
Obr. 4 Struktura povrchu po pokovení hliníkem
Barvení máčením a digitální textury pro koncové produkty
Další zajímavou vlastností po vyhlazování je stabilizace barev. Po výrobě SLS nebo MJF je možné díly barvit, nejčastěji máčením. Výhodou je, že barva vstupuje pod povrch dílu, typicky desítky mikronů a díl při mechanickém poškození nemá viditelné defekty. Velmi atraktivní oblastí zpracování povrchu je tzv. texturování. Jedná se o výrobu jemných a detailních textur, například textur kůže, již při samotném procesu 3D tisku. Po následném chemickém vyhlazování je povrch dílu z hlediska designu velmi realistický. Texturování povrchu v kombinaci s vyhlazováním pak zvyšuje například i ergonomické vlastnosti.
