Perché utilizzare il vapour smoothing sui pezzi stampati in 3D
Uno dei limiti percepiti in alcuni processi di stampa 3D è la ruvidità di certe superfici. Tuttavia, il vapour smoothing consente di usufruire di tutti i vantaggi della stampa 3D con una finitura levigata simile a quella che di solito si ottiene con lo stampaggio a iniezione dei pezzi.
Uno degli svantaggi percepibili in alcuni processi di stampa 3D è che i pezzi prodotti presentano una certa ruvidità alla vista e al tatto e, in effetti, si tratta di una critica fondata. Il processo di stampa 3D consiste nel costruire parti da un'estremità all'altra strato su strato, fondendo polveri di plastica o metallo mediante un laser ad alta potenza. La stratificazione può essere visibile sul prodotto finale e questo è un aspetto importante da tenere in considerazione dal punto di vista estetico. A causa di questi problemi, alcuni progettisti hanno rinunciato a produrre pezzi utilizzando la tecnologia SLS o MJF, ma esiste un processo sviluppato di recente che consente di ovviare al problema in parte, se non del tutto.
Un approccio piuttosto artigianale (e dispendioso in termini di tempo) alla levigatura consiste nel rifinire a mano i pezzi o nell'applicare un rivestimento. Nel secondo caso la superficie ottenuta è effettivamente levigata, ma potenzialmente fuori specifica.
Vapour smoothing is a great way to remove rough surface features on certain 3D-printed parts.
Finitura di superficie ruvida? Arriva la chimica in soccorso!
La risposta a questo problema arriva sotto forma di soluzione chimica. Il processo è definito "vapour smoothing".
Per le stampe FDM gli hobbisti utilizzano spesso una soluzione a base di acetone, che però non funziona sui pezzi prodotti con la stampa SLS o MJF, per cui oggi si ricorre a sostanze chimiche più sofisticate. Ecco come funziona.
- Nella prima fase, i pezzi vengono raffreddati a temperatura ambiente, appesi a una rastrelliera metallica e collocati in una camera riscaldata.
- L'aria all'interno della camera viene aspirata, riducendo in modo significativo la pressione interna.
- I gas del solvente in ebollizione entrano nella camera e si condensano parzialmente sulle superfici fredde, in particolare quelle a temperatura ambiente.
- Il solvente liquefa le superfici dei pezzi, riducendone la rugosità e chiudendo i pori. Questa fase dura diversi minuti.
- Nella camera viene ripristinata la pressione e viene immessa aria calda. In questo modo il solvente si condensa rapidamente e fuoriesce dalla camera. Questo serve anche a "indurire" le superfici dei pezzi.
- L'aria calda fa evaporare ogni residuo di solvente rimasto sui pezzi.
Cosa aspettarsi dalle parti sottoposte al processo di vapour smoothing
Durante il processo, i vapori riempiono completamente le cavità superficiali con la plastica fusa. Oltre a levigare i pezzi, si ottiene un migliore allungamento a rottura.
Per i pezzi Ultrasint™ TPU01-88A ben progettati in MJF, ad esempio, la rugosità superficiale si riduce da 20-30 μm Ra a 2-8 μm Ra.
| Material (Technology) | Property | Standard Finish | Vapour Smoothed | ||
| XY | Z | XY | Z | ||
| PA 12(SLS) | Colour | White (Production Dye Black available) | White (Production Dye Black available) | ||
| Elongation at Break (ductility/ stretchiness) | 11% +/- 4% | 4% +/- 2% | 15% +/- 4% | 6% +/- 2% | |
| Tensile Strength (UTS) - force required for failure | 50 MPa +/- 4 MPa | 42 MPa +/- 4 MPa | 46 MPa +/- 4 MPa | 42 MPa +/- 4 MPa | |
| Elastic Modulus (stiffness) | 2000 MPa +/- 200 MPa | 1900 MPa +/- 200 MPa | 1900 MPa +/- 200 MPa | 1900 MPa +/- 200 MPa | |
| PA 11 (MJF) | Colour | Grey (Production Dye Black available) | Black / Anthracite (Shiny) | ||
| Elongation at Break (ductility/ stretchiness) | 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 | |
| Elastic Modulus (stiffness) | 1800 MPa +/- 200 MPa | 1800 MPa +/- 200 MPa | 1800 MPa +/- 200 MPa | 1800 MPa +/- 200 MPa | |
| Ultrasint™ TPU01-88A (MJF) | Colour | Grey | Black / Anthracite | ||
| Elongation at Break (ductility/ stretchiness) | > 220% | > 120% | > 220% | > 120% | |
| Tensile Strength (UTS) - force required | 9 MPa +/- 2 MPa | 7 MPa +/- 2 MPa | 9 MPa +/- 2 MPa | 7 MPa +/- 2 MPa | |
| Elastic Modulus (stiffness) | 75 MPa | 75 MPa | |||
Because vapour smoothing uses a gas, it can even smooth areas in tight spaces, like these.
Linee guida di progettazione per il vapour smoothing
Dal momento che il pezzo dovrà essere appeso a un gancio su una griglia metallica, è necessario prevedere un sistema che consenta di farlo. Il modo migliore è predisporre un foro evitando così di creare segni di contatto. Naturalmente, esistono altre opzioni. Se la parte è priva di foro passante, si attaccherà una clip a un elemento accessibile della parete. Per funzionare, l'elemento deve avere uno spessore compreso tra 1 e 5 mm. Tuttavia, questo lascerà segni estetici visibili sul pezzo. Non è possibile fissare il gancio neanche così? Possiamo aggiungere un gancio quando prepariamo la costruzione del pezzo. Questo viene rimosso dopo la levigatura, ma sulla superficie potrebbe rimanere una piccola fossetta in rilievo. Faremo del nostro meglio per soddisfare le vostre richieste riguardo alla posizione e alla modalità di inserimento di un sistema di aggancio.
Quando ricorrere al vapour smoothing
Il vapour smoothing funziona particolarmente bene sui pezzi in nylon prodotti mediante sinterizzazione laser selettiva (SLS) e Multi Jet Fusion (MJF). Alla fine, si ottengono parti non solo più belle, ma anche più performanti e con minori probabilità di rottura. Il vapour smoothing conferisce una nuova dimensione alle opzioni di post-lavorazione per la stampa 3D.
Cosa può fare
- Migliorare l'estetica/la finitura di superficie più liscia
- Migliorare la sensazione tattile
- Aumentare in modo significativo l'allungamento a rottura
- Migliorare la tenuta/resistenza all'acqua
- Scalare a quantità più elevate e a geometrie più complesse rispetto alla finitura personalizzata
Cosa non può fare
- Imitare perfettamente la finitura di superficie di un pezzo stampato a iniezione
- Ottenere una finitura uniforme su tutte le superfici di tutte le geometrie
- Nascondere i difetti preesistenti dei pezzi causati dalla stampa
- Potrebbe non essere adatto per alcune applicazioni in cui il degassamento è del tutto inaccettabile.
Attualmente il processo è disponibile per pezzi prodotti tramite SLS in PA 12 e MJF in PA 11 e Ultrasint™ TPU01-88A.
È un gas!
Una cosa da ricordare è che il vapour smoothing utilizza un forte solvente. Il processo di asciugatura rimuoverà quasi il 100% dell'odore da ogni pezzo, ma c'è sempre la possibilità che percepiate un certo sentore come di alcol per sfregamento all'apertura della scatola. Non preoccupatevi: l'odore si dissipa rapidamente all'aria aperta e i pezzi possono essere toccati in tutta sicurezza.
Il vapour smoothing apre la strada a una serie di possibilità per i progettisti che desiderano lavorare con determinate plastiche stampate, ma che sono preoccupati per la ruvidità della finitura. Ci auguriamo che questa spiegazione piuttosto tecnica contribuisca a rendere il processo più comprensibile. Avete un design di progetto in cantiere? Contattateci al numero +39 0321 381211 o scrivete all'indirizzo [email protected]
If you have any issues getting your guide, click here to download.
