Постобработка приобретает все большее значение по мере увеличения количества деталей в 3D.

Эффективная постобработка деталей, напечатанных на 3D-принтере, приобретает все большее значение по мере увеличения объемов производства. Изображение: ПротоКАМ

Давайте посмотрим правде в глаза: детали большинства 3D-принтеров… немного уродливы. Есть опоры, которые нужно удалить, порошок и смолу, которые нужно очистить, а также важные поверхности и детали, которые нужно обработать. Без этих вторичных операций печатные детали не имеют особой ценности.

Любой дизайнер деталей скажет вам, что при аддитивном производстве (АП) сложность может быть простой, но постобработка, необходимая для того, чтобы сделать его или ее последнее детище функциональным и эстетически привлекательным, обходится значительными затратами.

«Две трети нашего предприятия заняты техническими специалистами и оборудованием для постобработки — только одна треть уходит на фактическую печать», — сказал Эд Грэм, вице-президент по аддитивному производству в ProtoCAM, сервисном бюро в Аллентауне, штат Пенсильвания. «И из этих технических специалистов , средний стаж составляет 15 лет. В этом отношении нам очень повезло, потому что, если нужны люди с такими навыками, некуда идти. Для меня печать — самая простая часть аддитивного производства. Это постобработка, это сложно».

Тяжелая ссора с мотыгой

Но что делает постобработку такой сложной и почему она вообще необходима? Поскольку лазерные принтеры стоят дороже, чем большинство станков с ЧПУ (а зачастую и намного дороже), можно было бы подумать, что они могут поставлять детали, готовые к лучшему времени, без необходимости ручной очистки, струйной обработки, очистки и шлифования.

Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо понять процесс 3D-печати. AM работает, как следует из названия, путем постепенного добавления материала к заготовке, обычно по одному слою толщиной с бумагу за раз. И точно так же, как офисному зданию могут потребоваться распорки, чтобы стены и полы оставались устойчивыми во время строительства, так и многие аддитивные процессы требуют опор в виде решетчатых конструкций, чтобы предотвратить провисание или деформацию растущей заготовки во время ее производства. Эти поддержки должны быть удалены после сборки.

Процесс послойного построения также создает эффект ступенек на всех негоризонтальных поверхностях детали. Эти слои обычно требуют некоторого сглаживания после того, как деталь покинула камеру, а функциональные поверхности могут потребовать вторичной обработки. Например, отверстия часто требуют рассверливания или растачивания; резьбовые детали должны быть нарезаны резьбой или нафрезерованы; и, в зависимости от размера заготовки, ее геометрии и типа используемого аддитивного процесса, детали с размерными характеристиками менее ±0,005 дюйма или около того необходимо будет обрабатывать на обрабатывающем центре с ЧПУ, токарном станке, электроэрозионном станке или шлифовальном станке.

Также следует учитывать сырье. Детали, извлеченные из 3D-принтера с порошковым слоем, напоминают плохо испеченный пирог с кусками металла или пластика, застрявшими в его карманах и щелях, в то время как те, которые выходят из ванны принтера на основе смолы, часто представляют собой липкую массу. И здесь весь этот излишек порошка или смолы необходимо удалить с новорожденной заготовки, а остатки материала утилизировать для дальнейшего использования.

Печатные металлические детали — основная причина значительного роста AM в последние годы — должны быть вырезаны из рабочей пластины, а затем подвергнуты термообработке, чтобы снять внутренние напряжения, возникающие в процессе печати. После завершения только что описанных вторичных процессов детали часто окрашиваются, анодируются или покрываются гальваническим покрытием, как и компоненты, изготовленные субтрактивным способом.

Точно так же полимерные детали можно покрасить или покрыть гальваническим покрытием, но часто их окрашивают в процессе, напоминающем окраску пасхальных яиц.

Деталь из смолы до и после постобработки.

Жажда скорости

К счастью, обрабатывающая и обрабатывающая промышленность веками занималась постобработкой изготовленных деталей, и практически все традиционные методы, используемые для этого, одинаково эффективны для компонентов, напечатанных на 3D-принтере. Но по мере того, как AM переходит от того, что долгое время было технологией только для прототипов, к массовому процессу производства деталей для конечного использования, проблемой становится масштабирование и автоматизация этих процессов для поддержки массового аддитивного производства.