Warum Sie Vapour Smoothing für 3D-gedruckte Teile nutzen sollten
Vapour Smoothing verringert das schichtartige Erscheinungsbild und die Texturen, die bei einigen 3D-Druckverfahren auftreten, und verbessert die Oberflächenqualität
Einige 3D-Druckverfahren werden berechtigterweise dafür kritisiert, dass die damit hergestellten Teile etwas rau aussehen und sich auch so anfühlen. Beim 3D-Druckverfahren werden die Teile schichtartig aufgebaut, indem neues Kunststoff- oder Metallpulver mit einem Hochleistungslaser auf die vorhandenen Schichten aufgeschmolzen wird. Die Schichten können teilweise im Endprodukt sichtbar sein. Dies gilt es zu bedenken, wenn es um die Ästhetik geht. Einige Designer scheuten aufgrund dieser Probleme bisher davor zurück, Teile im SLS- oder MJF-Verfahren herstellen zu lassen. Doch ein kürzlich entwickeltes Verfahren räumt einige – wenn nicht sogar alle – dieser Bedenken aus dem Weg.
Eine eher manuell durchzuführende und auch zeitaufwändige Methode zum Glätten war die manuelle Nachbearbeitung von Teilen oder das Auftragen einer Beschichtung. Letzteres führt zu einer glatten, aber möglicherweise nicht spezifikationskonformen Oberfläche.
Vapour smoothing is a great way to remove rough surface features on certain 3D-printed parts.
Grobe Oberflächenqualität? Die Chemie sorgt für Abhilfe!
Die „Lösung“ für dieses Problem kommt in Form einer chemischen Lösung. Der Prozess dafür wird als Vapour Smoothing bezeichnet.
Bastler haben oftmals eine Lösung auf Acetonbasis verwendet, um FDM-Drucke zu glätten. Dies funktioniert jedoch nicht bei Teilen, die im SLS- oder MJF-Druckverfahren hergestellt wurden. Daher werden jetzt anspruchsvollere Chemikalien verwendet. Und so funktioniert es:
- Im ersten Schritt werden die Teile auf Raumtemperatur abgekühlt, in eine Metallhalterung gehängt und in eine erwärmte Kammer gebracht.
- Die Luft in der Kammer wird abgesaugt, wodurch der Innendruck erheblich reduziert wird.
- Gase aus einem siedenden Lösungsmittel treten in die Kammer ein und kondensieren teilweise an den kalten Oberflächen – vor allem an den Teilen, die Raumtemperatur haben.
- Das Lösungsmittel verflüssigt die Oberflächen der Teile, verringert die Rauheit und verschließt die Poren. Diese Phase dauert mehrere Minuten.
- Der Druck in der Kammer wird erhöht und warme Luft eingeblasen. Dadurch kondensiert das Lösungsmittel schnell und läuft aus der Kammer ab. Dieser Vorgang sorgt auch für eine „Aushärtung“ der Teileoberflächen.
- Als nächstes kommt Heißluft zum Einsatz, die alle auf den Teilen verbliebenen Lösungsmittel verdampft.
Was Sie von per Vapour Smoothing nachbearbeiteten Teilen erwarten können
Während des Prozesses füllt der durch die Dämpfe angelöste Kunststoff die Hohlräume auf der Oberfläche flächendeckend. Die Teile werden nicht nur geglättet, sondern erhalten auch eine bessere Bruchdehnung.
Bei gut gestalteten MJF-Teilen aus Ultrasint™ TPU01-88A wird beispielsweise eine Oberflächenrauheit von 20 bis 30 μm Ra auf 2 bis 8 μm Ra reduziert.
| Werkstoff (Technologie) | Eigenschaft | Serienmäßige Oberflächenausführungen | Per Vapour Smoothing nachbearbeitet | ||
| XY | Z | XY | Z | ||
| PA 12(SLS) | Farbe | Weiß (kann während der Produktion schwarz eingefärbt werden) |
Weiß (kann während der Produktion schwarz eingefärbt werden) |
||
| Bruchdehnung (Duktilität/Dehnbarkeit) | 11% +/- 4% | 4% +/- 2% | 15% +/- 4% | 6% +/- 2% | |
| Zugfestigkeit (UTS) – für den Bruch erforderliche Kraft | 50 MPa +/- 4 MPa | 42 MPa +/- 4 MPa | 46 MPa +/- 4 MPa | 42 MPa +/- 4 MPa | |
| Elastizitätsmodul (Steifigkeit) | 2000 MPa +/- 200 MPa | 1900 MPa +/- 200 MPa | 1900 MPa +/- 200 MPa | 1900 MPa +/- 200 MPa | |
| PA 11 (MJF) | Farbe | Grau (kann während der Produktion schwarz eingefärbt werden) |
Schwarz/Anthrazit (glänzend) | ||
| Bruchdehnung (Duktilität/Dehnbarkeit) | 35% +/- 5% | 30% +/- 5% | 50% +/- 10% | 35% +/- 5% | |
| Tensile Strength (UTS) - force required for failure | 52 MPa +/- 4 MPa | 52 MPa +/- 4 MPa | 52 MPa +/- 4 MPa | 52 MPa +/- 4 MPa | |
| Elastizitätsmodul (Steifigkeit) | 1800 MPa +/- 200 MPa | 1800 MPa +/- 200 MPa | 1800 MPa +/- 200 MPa | 1800 MPa +/- 200 MPa | |
| Ultrasint™ TPU01-88A (MJF) | Farbe | Grau | Schwarz/Anthrazit | ||
| Bruchdehnung (Duktilität/Dehnbarkeit) | > 220% | > 120% | > 220% | > 120% | |
| Zugfestigkeit (UTS) – für den Bruch erforderliche Kraft | 9 MPa +/- 2 MPa | 7 MPa +/- 2 MPa | 9 MPa +/- 2 MPa | 7 MPa +/- 2 MPa | |
| Elastizitätsmodul (Steifigkeit) | 75 MPa | 75 MPa | |||
Because vapour smoothing uses a gas, it can even smooth areas in tight spaces, like these.
Designrichtlinien für Vapour Smoothing
Da Ihr Teil an einem Haken an einem Metallgitter aufgehängt werden muss, müssen Sie eine Art von Element integrieren, das dies ermöglicht. Am besten dafür geeignet ist ein Loch im Teil. Auf diese Weise werden Trennlinien vermieden. Natürlich gibt es auch andere Möglichkeiten. Wenn das Teil kein durchgehendes Loch aufweist, befestigen wir einen Clip an einem zugänglichen Wandelement. Die Wandstärke muss etwa 1,0 bis 5,0 mm betragen, damit das funktioniert. Dies hinterlässt jedoch sichtbare kosmetische Spuren auf dem Teil. Wenn Sie das nicht wünschen, aber auch keine Möglichkeit besteht, den Haken zu befestigen, können wir Ihr Teil mit einem Haken versehen, wenn wir es für die Produktion vorbereiten. Diese Haken werden nach dem Glätten entfernt, können aber eine kleine, erhabene Ansatzstelle auf der Oberfläche des Teils hinterlassen. Natürlich berücksichtigen wir nach Möglichkeit Ihre Wünsche hinsichtlich der Lage und Art eines Hakens oder eines Elements, in das ein Haken greifen kann.
Wann Vapour Smoothing verwendet werden sollte
Vapour Smoothing funktioniert besonders gut bei Nylonteilen, die mit selektivem Lasersintern (SLS) und Multi Jet Fusion (MJF) hergestellt wurden. Am Ende erhalten Sie Teile, die nicht nur besser aussehen, sondern auch besser funktionieren und seltener kaputt gehen. Vapour Smoothing erweitert die Nachbearbeitungsoptionen für den 3D-Druck um eine weitere Dimension.
Was es leisten kann
- Erscheinungsbild verbessern/Oberfläche glätten
- Haptik verbessern
- Bruchdehnung erheblich erhöhen
- Verbesserung der Wasserdichtigkeit/Widerstandsfähigkeit
- Auf höhere Stückzahlen und komplexere Geometrien skalieren als bei manueller Nachbearbeitung möglich
Was es nicht leisten kann
- Oberflächenqualität eines Spritzgussteils vollständig nachahmen
- Einheitliche Oberfläche auf allen Geometrien erzielens
- Bereits vorhandene, durch den Druck verursachte Teilefehler kaschieren
- Möglicherweise nicht für einige Anwendungen geeignet, bei denen eine Ausgasung inakzeptabel ist
Derzeit bieten wir dieses Verfahren für SLS-Teile in PA 12 und für MJF in PA 11 und Ultrasint™ TPU01-88A an.
Es handelt sich um Gas!
Es gilt zu bedenken, dass beim Vapour Smoothing ein starkes Lösungsmittel verwendet wird. Durch den Trocknungsprozess wird der Geruch fast zu 100 % aus den einzelnen Teilen entfernt, aber es besteht immer die Möglichkeit, dass Sie beim ersten Öffnen des Behälters noch einen Hauch von starkem Reinigungsalkohol wahrnehmen. Keine Sorge – der Geruch verflüchtigt sich an der frischen Luft schnell und die Teile können bedenkenlos berührt werden.
Vapour Smoothing eröffnet Designern, die mit bestimmten gedruckten Kunststoffen arbeiten möchten, jedoch Bedenken wegen der Rauheit haben, eine Reihe von Möglichkeiten. Wir hoffen, dass diese recht technische Erklärung Ihnen zeigt, wie der Prozess funktioniert. Arbeiten Sie an einem Designprojekt? Kontaktieren Sie uns unter +49 (0) 89 90 5002 0 oder [email protected].
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