Daha önce 3D baskı ile çalıştıysanız, en hassas dijital tasarımın bile yazıcıdan çıktığında minik çıkıntılar, katman çizgileri ve kusurlarla dolu bir parçaya dönüşebileceğini biliyorsunuzdur. Robotik ekiplerden tıbbi cihaz tasarımcılarına kadar yüzlerce müşteriyle çalışan bir 3D baskı model parçaları tedarikçisi olarak, pürüzsüz yüzey sorunlarını gidermek için yıllarımı harcadım ve size şunu söyleyeyim: bu sadece yazıcı ayarlarını yükseltmekle ilgili değil. Bu kusursuz, şık görünümü elde etmek için akıllı hazırlık, doğru malzemeler ve parçanızın amacına uygun son işlemlerden oluşan bir karışım gerekir. İster metal, ister plastik veya özel bileşenler yazdırıyor olun, kaba bir prototipi bitmiş bir ürün gibi görünen ve performans gösteren bir parçaya dönüştüren tutarlı, bilim destekli adımlar vardır.
Öncelikle temelden başlayalım: Doğru baskı sürecini ve malzemelerini seçmek. Yeni başlayanların çoğu, uygun fiyatlı oldukları için FDM yazıcılara yöneliyor, ancak FDM'nin katman katman ekstrüzyonu, doğası gereği, özellikle kavisli yüzeylerde fark edilebilir çıkıntılara eğilimlidir. Bu nedenle müşterilerimize ihtiyaçlarına göre daha pürüzsüz taban yüzeyleri için SLA (Stereolitografi) veya SLS (Seçici Lazer Sinterleme) gibi süreçleri incelemelerini öneriyorum. Metal parçalar için SLA 3D baskı hizmetimiz, UV kürleme veya lazer eritme hassasiyeti sayesinde FDM'den çok daha az başlangıç katman çizgisine sahip parçalar üreten alüminyum ve paslanmaz çelik kullanır. Plastik parçalara ihtiyacınız varsa, 3D baskı plastik parça serimiz, baskı sonrasında daha az iş gerektiren pürüzsüz, tutarlı katmanlarla, baskı yatağından itibaren yüzey düzensizliklerini en aza indirecek şekilde tasarlanmıştır. Tıbbi parçalarda, katı biyouyumluluk standartlarını karşılayan tıbbi parçalar için SLA 3D baskıyı kullanıyoruz ve pürüzsüz reçine yüzeyi, cilt veya iç ortamlarla temas etmesi gereken uygulamalar için zaten idealdir. Naylon SLS 3D baskı parçaları, özel fonksiyonel parçalar için bile FDM'ye kıyasla doğal olarak pürüzsüz bir yüzeye sahiptir ve çoğu durumda katman hattı temizliğine gerek yoktur. Parçanızın malzemesi ve işlevi için doğru işlemi seçmek, tartışılamaz ilk adımdır; bunun atlanması, son işlemeyi çok daha zor ve daha az etkili hale getirecektir.
Daha sonra, yazıcınızı ve ayarlarınızı hassas bir şekilde kalibre etmek, kaynaktaki yüzey kusurlarını azaltmanın anahtarıdır. Pek çok kişi, günlük kalibrasyon sorunlarının ne kadar küçük, pürüzlü yüzeylere yol açtığını gözden kaçırıyor. Bunu parçalara ayıralım: ilk olarak nozül ve yatak tesviyesi. FDM için, yatağa çok yakın olan bir püskürtme ucu çok fazla filamanı sıkıştırarak çıkıntılara ve düzensiz katmanlara yol açarken, çok uzaktaki bir püskürtme ucu katmanlar arasında çizgiler şeklinde görünen boşluklara neden olur. SLA yazıcılar için reçine katman yüksekliği kritik bir ayardır; daha ince katmanlar (0,1 mm yerine 0,02 mm gibi), katmanlar arasında daha küçük adımlar anlamına gelir, dolayısıyla çıkıntılar çıplak gözle neredeyse görünmez. Ancak burada bir sorun var: Daha ince katmanlar baskı süresini artırır, bu nedenle hızı bitirme ile dengelemeniz gerekir. Sıklıkla gözden kaçırılan bir diğer ayar ise yazdırma hızıdır. Çok hızlı yazdırmak, ekstruderin veya lazerin malzemeyi eşit şekilde yerleştirmek veya sertleştirmek için yeterli zamana sahip olmaması anlamına gelir; bu da boşluklara, lekelere ve pürüzlü lekelere yol açar. SLA için çoğu parça için saniyede 20-30 mm hız öneriyoruz; SLS için 15-25 mm/sn tutarlı, pürüzsüz katmanlar sağlar. Sıcaklık da bir rol oynar; FDM için çok soğuk bir nozül, filamanın düzgün şekilde erimemesine neden olarak topaklı katmanlara neden olur; reçine SLA için ise çok sıcak bir reçine eşit olmayan şekilde kürleşerek yapışkan veya pürüzlü yüzeylere yol açabilir. Yeni müşterilere her zaman, son parçanızı yazdırmadan önce bu ayarlarda ince ayar yapmak için önce küçük bir kalibrasyon küp baskısı çalıştırmalarını (boyutlarını ölçmelerini ve yüzeyde çizgiler olup olmadığını kontrol etmelerini) söylerim. Bu fazladan 30 dakikalık bir çalışma anlamına gelir, ancak daha sonra saatlerce süren son işlemden tasarruf sağlar.
Parçanız basıldıktan sonra, işleme sonrası aşama, pürüzlü bir yüzeyi gerçekten pürüzsüz bir yüzeye dönüştürdüğünüz yerdir ve bu adım, kullandığınız malzemeye bağlı olarak değişir. Mağazamızda kullandığımız en yaygın işlemlerle başlayalım:
SLA reçine parçaları için ilk adım yıkama ve kürlemedir. Baskıdan sonra fazla kürlenmemiş reçineyi çıkarmanız gerekir; bunun için izopropil alkol (IPA) kullanıyoruz ve iki parçalı bir yıkama yapıyoruz: önce 10 dakikalık bir ıslatma, ardından gevşek reçinenin tüm parçalarını çıkarmak için taze IPA ile 5 dakikalık bir durulama. Bunu atlarsanız, kalan reçine düzensiz bir şekilde sertleşecek ve yapışkan, pürüzlü bir yüzey bırakacaktır. Yıkandıktan sonra parça bir UV kürleme odasına gider. Doğru kürleme süresi önemlidir; çok az olursa parça yumuşak ve çizilmeye yatkın olur; çok fazla olursa kırılganlaşabilir veya mat, tozlu bir yüzey oluşabilir. Düzleştirmeye hazır, sert ve sağlam bir taban sağlayan 405 nm'de 10 dakikalık bir kürleme kullanıyoruz. SLS parçaları için ilk adım, yüzeye yapışan fazla naylon tozunun uzaklaştırılmasıdır. Gevşek tozu temizlemek için hava püskürtme ve medyayı yuvarlama kombinasyonunu kullanıyoruz ve ardından çatlaklara girmek için ince bir vakum kullanıyoruz. Naylon SLS parçaları, tozu düzgün bir şekilde giderilmezse hafif gözenekli bir yüzeye sahip olabilir; bu nedenle, bu adım pürüzsüzleştirmeden önce kritik öneme sahiptir.
Metal parçalar için, SLA metal 3D baskı hizmetimizde baskı yaptıktan sonra ilk adım, destek yapısını kaldırmaktır; metal destekler parçaya kaynaştırılır, bu nedenle bunları çizik bırakmadan çıkarmak için hassas işleme ve zımparalama kombinasyonunu kullanırız. Daha sonra parçanın eğrilmesine ve düzgün olmayan yüzeyler oluşmasına neden olabilecek iç gerilimleri gidermek için bir ısıl işlem uyguluyoruz. Bu işlem tamamlandıktan sonra, yumuşatma adımları daha yoğun hale gelir: boncuklu kumlama (yüzeyi eşit bir şekilde aşındırmak için ince cam boncuklar kullanma, küçük katman çizgilerini kaldırma) ve ardından ince taneli zımparalama ve ardından bir parlatma tekerleği ve bileşik ile cilalama kombinasyonu. Süper pürüzsüz, gözeneksiz bir yüzeye ihtiyaç duyan tıbbi parçalar için, metalin en üst katmanını eritmek, küçük boşlukları doldurmak ve ayna benzeri bir yüzey bırakmak için hafif asit solüsyonu kullanan bir kimyasal parlatma adımı da uyguluyoruz.
Ayrıca, iyi görünmesi ve iyi çalışması gereken parçalar için özel yumuşatma teknikleri de vardır. İnsansı ve hünerli robotlara yönelik özel robotik el muhafazamız gibi özel parçalar için, yüzeyin takılmadan hareket edebilecek kadar pürüzsüz olması ve aynı zamanda müşteri sunumları için temiz görünmesi gerekir. Bunlar için daha agresif zımparalama ve boncuk püskürtme işlemlerini atlayıp buharla yumuşatma kullanıyoruz. Buhar yumuşatma, plastik parçanın (robotik muhafazalar için yaygın olan ABS veya ASA gibi), plastiğin üst katmanını eriten, tüm katman çizgilerini ve küçük kusurları dolduran bir solvent buharına maruz bırakılmasıyla çalışır. Sonuç mükemmel pürüzsüz, parlak bir yüzeydir; zımparalamaya gerek yoktur. Buradaki anahtar pozlama süresini kontrol etmektir: çok uzun olursa parça eğrilebilir, çok kısa olursa düzgün şekilde düzgünleşmez. Sıcaklığı ve buhar konsantrasyonunu izlememize olanak tanıyan kapalı bir oda kullanıyoruz, böylece her parça tutarlı sonuçlar alıyor. Parlak yerine mat olması gereken parçalar için buhar süresini ayarlayabilir veya buharla yumuşatmadan sonra dokunuşu hala pürüzsüz olan yumuşak, eşit bir doku oluşturmak için boncuk püskürtme adımını kullanabiliriz.
Pek çok insanın dikkate almadığı bir diğer faktör ise destek yapısı tasarımıdır. Baskı sırasında çıkıntıları ve karmaşık geometrileri tutmak için destekler gereklidir, ancak yanlış yerleştirilirlerse veya çok fazla malzemeyle tasarlanmışlarsa çıkarıldığında parça yüzeyinde izler bırakırlar. Örneğin, kavisli bir yüzey üzerindeki büyük bir destek, saatlerce zımparalamak zorunda kalacağınız büyük bir girinti bırakacaktır. Bu nedenle mağazamızda tasarımcılarımız, destekleri yalnızca gerekli olan yerlere yerleştirmek ve minimum iz bırakan (malzemeye bağlı olarak çözünebilen desteklerin yerine) ayrılabilir destekleri kullanmak için müşterilerimizle yakın işbirliği içerisinde çalışır. 45 dereceden daha dik çıkıntılar için, hassas pense ile kolayca çıkarılabilen ve neredeyse hiç iz bırakmayan ince, seyrek destekler tasarlıyoruz. Küçük menteşeler veya delikler gibi hassas özelliklere sahip parçalar için, özelliği yazdırma sırasında hasara karşı koruyan özel destek iskeleleri kullanırız, böylece kırık kenarları zımparalamanıza gerek kalmaz.
Kalite kontrol, parça kullanıldıktan sonra bile pürüzsüz yüzeyinizin pürüzsüz kalmasını sağlayan son adımdır. Pek çok müşteri, düzeltmenin tek seferlik bir adım olduğunu düşünüyor ancak kullanıma maruz kalan parçalarda (sürtünen robotik muhafazalar veya sterilize edilen tıbbi parçalar gibi) zamanla küçük çizikler oluşabilir. Her parçayı yüzey dayanıklılığı açısından test ediyoruz: Robotik parçalar için, kaplamanın kolayca çizilmediğinden emin olmak için yumuşak bir bezle sürtünme testi yapıyoruz; Tıbbi parçalarda, pürüzsüz yüzeyin çukurlaşmadığından emin olmak için yaygın olarak kullanılan dezenfektanlara karşı direnci test ediyoruz. Ayrıca mağazamızda her parçanın pürüzlülük değerini (Ra) ölçmek için bir yüzey profilometresi kullanıyoruz; pürüzsüz parçalar için standartımız Ra < 1,6 mikrometredir; bu, katman çizgilerini zar zor hissedebileceğiniz kadar pürüzsüzdür ve kullanıma hazır 3D baskılı parçaların çoğundan çok daha pürüzsüzdür.
Yıllar geçtikçe, müşterilerin birçok nedenden dolayı yüzey düzgünlüğü konusunda zorluk yaşadıklarını gördüm: yanlış malzemeyi seçiyorlar, kalibrasyonu atlıyorlar veya son işlemlerde işin kolayına kaçıyorlar. İyi haber şu ki her şey doğru yaklaşımla düzeltilebilir. Robotik ekibiniz için özel bir robot el muhafazası, bir tüketici ürünü için plastik bir parça veya bir tıbbi cihaz için metal bir bileşen yazdırıyor olsanız da, doğru işlemle başlayarak (3D baskı metal parça SLA alüminyum paslanmaz çelik hizmetimiz veya tıbbi parçalar için SLA 3D baskı hattımız gibi), yazıcınızı doğru şekilde kalibre etmek ve hedeflenen son işlemeyi kullanmak, ihtiyacınız olan kusursuz pürüzsüz yüzeyi elde etmenizi sağlayacaktır.
Kaba 3D baskılı prototiplerin ötesine geçmeye ve projenizin gerektirdiği pürüzsüz yüzeyli özel parçaları almaya hazırsanız ekibimiz size yardım etmek için burada. Hem işlevsel hem de estetik gereksinimleri karşılayan parçalar sunmak için küçük girişimlerden büyük üretim şirketlerine kadar farklı sektörlerden müşterilerle çalışıyoruz. İster basit bir plastik parça, ister karmaşık bir metal bileşen, ister robotik bir cihaz için özel bir muhafaza olsun, projenizi görüşmek üzere ekibimizle iletişime geçin. İhtiyacınız olan pürüzsüz, yüksek kaliteli parçaları aldığınızdan emin olmak için tasarımdan son işlemeye kadar her adımda size yol göstereceğiz.
Referanslar
- Gibson, I., Rosen, DW ve Stucker, B. (2015). Eklemeli Üretim Teknolojileri: 3D Baskı, Hızlı Prototipleme ve Doğrudan Dijital Üretim. Springer.
- Campo, E. (2020). 3D Baskı Yüzey Kaplamalarının Bilimi. 3D Baskı Endüstrisi.
- Kalpakjian, S. ve Schmid, SR (2019). Mühendislik Malzemeleri için Üretim Süreçleri. Pearson.
- Griffith, ML ve diğerleri. (2014). Eklemeli İmalatta Yüzey İşlemi: Bir İnceleme. İmalat Bilimi ve Mühendisliği Dergisi.
