Yapım platformundan henüz yeni çıkmış bir naylon SLS 3D baskılı parçayı tuttuysanız, temel ürünün ham, dokulu bir yüzeye, her aralığa yapışan gevşek pudraya ve kumaşa takılabilen veya cildi çizebilecek keskin kenarlara sahip olduğunu bilirsiniz. Naylon SLS 3D baskı parçaları tedarikçisi olarak son beş yılımı, bu cilalanmamış yapı parçalarını robotikten tıbbi cihazlara kadar çeşitli endüstriler için işlevsel, yüksek performanslı parçalara dönüştüren işlem sonrası iş akışlarını iyileştirmekle geçirdim. Doğru son işlem yalnızca estetiği geliştirmekle kalmaz; naylonun doğal gücünü, esnekliğini ve dayanıklılığını da güçlendirir, çalışan bir prototip ile yıllar boyu aşınmaya dayanan son kullanım parçası arasındaki farkı yaratır. Bu yazıda, naylon SLS parçaları için en güvenilir, endüstride test edilmiş işlem sonrası yöntemleri anlatacağım, bu teknikleri nasıl uyguladığımıza dair gerçek dünyadan örnekleri paylaşacağım ve özel projeniz için doğru iş akışını nasıl seçeceğinizi özetleyeceğim.
Öncelikle bunu naylon SLS parçalarını benzersiz kılan şeye dayandırmak önemlidir. Seçici Lazer Sinterleme (SLS), naylon tozunu yüksek güçlü bir lazerle katman katman birleştirir, böylece parçalar, doğal destek yapıları görevi gören sinterlenmemiş toz yatağında oluşturulur. Bu, baskı sırasında ek destek malzemesine gerek olmadığı anlamına gelir; bu, geçen çeyrekte ürettiğimiz insansı ve hünerli robotlar için özel bir robotik el muhafazasındaki türünün tek örneği olan dahili kanallar gibi karmaşık geometriler için büyük bir avantajdır. Bu avantaja rağmen, bir parçanın tüm potansiyelini açığa çıkarmak için son işlemler tartışılamaz. Süreç, çoğu tedarikçinin doğru yaptığı ancak daha sonraki işleri başarabilen veya bozabilen temel bir adım olan toz giderme ile başlar.
Tozdan arındırma ilk kritik adımdır ve burada herkese uyan tek bir yaklaşım yoktur. Sıkı iç boşluklara sahip küçük, karmaşık parçalar (dişliler veya elektrik konnektörleri gibi) için, düşük basınçlı, kuru hava sistemiyle basınçlı hava püskürtme kullanıyoruz. Yüksek basınçlı hava, baskıdan hemen sonra gözenekli olan ince SLS naylon duvarlara zarar verebilir, bu nedenle havayı 20-30 PSI'ye ayarlıyor ve onu gizli aralıklara ulaşan özel olarak işlenmiş püskürtme uçları aracılığıyla yönlendiriyoruz. Daha büyük parçalar veya orta büyüklükteki bileşen grupları için, santrifüjlü toz giderme tamburu daha da iyi çalışır. Parçaları ve yeniden kullanılabilir naylon ortamı dönen bir tambura yüklüyoruz; burada yuvarlanma hareketinden kaynaklanan sürtünme, parça yüzeylerini çizmeden gevşek tozu yerinden çıkarır. Mimari prototip oluşturmaya yönelik 3 boyutlu baskı model parçaları gibi çok karmaşık montajlar için, tamburların ulaşamayacağı küçük boşluklardan tozu çıkarmak için hava püskürtmeyi sert naylon fırçalar kullanarak manuel fırçalamayla birleştireceğiz. Buradaki amaç sadece kozmetik değildir; sıkışan toz, montaj sırasında parçaların sıkışmasına veya hatta eşleşen yüzeylerin aşınmasına neden olabilir; dolayısıyla bu adım, her boşluğun temiz olduğundan emin olmak için gerektiği kadar zaman alır.
Bir parçanın tozu tamamen alındıktan sonraki adım, görünüm ve performansta en büyük gelişmelerin gerçekleştiği yüzey bitirmedir. Naylonun doğal gözenekli dokusu (SLS sinterleme işleminin bir yan ürünü), neme, kimyasallara karşı dayanıklı olması veya pürüzsüz, endüstriyel bir yüzeye sahip olması gereken parçalar için bir dezavantaj olabilir. Naylon SLS parçaları için en yaygın yüzey bitirme yöntemi buharla yumuşatmadır ve bu, müşterilerimiz için oyunun kurallarını değiştiren bir yöntem olmuştur. Buhar yumuşatma, naylon parçanın, naylonun dış katmanını hafifçe eriten, yüzey gözeneklerini dolduran ve SLS baskıya özgü katman çizgilerini birleştiren diklorometan veya etanol gibi bir solventin dumanına maruz bırakılmasıyla çalışır. Aşırı yumuşatmayı önlemek için maruz kalma süresini ve sıcaklığı kontrol ediyoruz; aşırı işlem, özellikle ince duvarlı bileşenler için parçaların yüzey ayrıntılarını kaybetmesine ve hatta eğrilmesine neden olabilir. Örneğin, tamamen sızdırmaz hale getirilmesi ve sterilize edilmesi kolay bir dizi tıbbi muhafaza ürettiğimizde, yüzey pürüzlülüğünü Ra 12'den (ham SLS) Ra 2'ye düşüren 10 dakikalık bir buhar yumuşatma döngüsü kullandık ve ISO 10993 biyouyumluluk testini geçen pürüzsüz, gözeneksiz bir yüzey oluşturduk. Tıbbi parçalardan bahsetmişken, bu yöntem aynı zamanda yüksek düzeyde temizlik ve tutarlılık gerektiren tıbbi parçalar için SLA 3D baskıda da yaygın olarak kullanılıyor, ancak solvent karışımı farklı plastik türleri için biraz ayarlanıyor.
Parlak yerine mat, hafif dokulu bir yüzey isteyen müşteriler için mekanik cilalama daha iyi bir alternatiftir. Tesisimizde güvendiğimiz iki ana mekanik cilalama yöntemi vardır. İlk olarak, parçaların seramik ortam ve yumuşak bir cilalama bileşiği içeren bir küvete yüklendiği ve 4-8 saat boyunca yüksek hızda titreştirildiği titreşimli cilalama. Bu, bağlantı elemanları veya ara parçalar gibi küçük, birbirinin aynı parçalardan oluşan gruplar için harikadır çünkü manuel işçilik gerektirmeden tekdüze bir yüzey oluşturur. Özel robotik kol bileşenleri gibi daha büyük, tek seferlik parçalar için pamuklu tekerlekler ve naylon bazlı cilalama macunuyla manuel cilalama kullanıyoruz. Manuel parlatma, bazı uygulamalar için fazla pürüzsüz olabilecek bir dişlinin keskin kenarları veya tamamen eşit olması gereken düz bir montaj yüzeyi gibi belirli alanları hedef alırken diğer alanları ince, kaymaz bir dokuyla bırakmamızı sağlar. Mekanik cilalamanın dezavantajı, çok az miktarda malzemeyi kaldırabilmesidir; bu nedenle, tam boyutları koruması gereken parçalar için baskı toleranslarımızı buna göre ayarlıyoruz.
Genellikle gözden kaçırılan bir diğer işlem sonrası adım tavlamadır; bu işlem, SLS baskısı sırasında oluşan iç gerilimi azaltarak naylonun mekanik özelliklerini geliştirir. SLS parçaları sinterlemeden sonra hızlı bir şekilde soğur ve bu durum, özellikle yüksek sıcaklıklara veya tekrarlanan yüklere maruz kalan parçalar için zaman içinde eğrilmeye, çatlamaya veya tutarsız performansa neden olabilecek çok küçük iç gerilimler bırakır. Tavlama, parçanın naylonun erime noktasının hemen altındaki bir sıcaklığa (en yaygın SLS naylonu olan standart PA12 için yaklaşık 170°C) ısıtılması ve orada 2-4 saat tutulması, ardından sıcaklık kontrollü bir fırında yavaşça soğumasına izin verilmesiyle çalışır. Bunu endüstriyel ekipman parçaları üzerinde test ettik ve tavlama, naylon SLS parçalarımızın çekme mukavemetini %15'e kadar artırarak onların daha yüksek yüklere kırılmadan dayanabilmesini sağladı. Örneğin, yüksek yüklü bir robotik aktüatör için bir muhafazaya ihtiyaç duyan bir müşterinin başlangıçta 10.000 yükleme döngüsünden sonra çatlayan parçaları vardı; Tavlamanın ardından aynı parçalar 50.000 döngüyü hiçbir hasar görmeden tamamladı. Tavlama, malzemeyi sıcaklık dalgalanmalarına ve UV ışınlarına karşı daha dayanıklı hale getirdiğinden dış mekanda kullanılacak parçalar için de kritik öneme sahiptir.
Ekstra dayanıklılık, kimyasallara dayanıklılık veya renkli kaplama gerektiren parçalar için son adım olarak kaplama ve boyama uyguluyoruz. Naylon yarı kristalli bir polimer olduğundan, yüzey hazırlığı yapılmadan standart boyalara veya kaplamalara iyi yapışmaz. Yapışmayı önleyecek kalan kirletici maddeleri gidermek için parçaları kaplamadan önce daima izopropil alkolle zımparalayıp temizliyoruz. Kullandığımız en yaygın kaplamalar, elektrostatik olarak uygulanan ve fırında kürlenen toz boyalardır. Toz boyalar çizilmelere, kimyasallara ve neme karşı dayanıklı, kalın ve dayanıklı bir yüzey oluşturur; dış mekan parçaları veya endüstriyel ekipman muhafazaları için idealdir. Daha hafif ve esnek bir kaplama isteyen müşterilerimiz için, naylonun karakteristik esnekliğini azaltmadan ince bir koruma katmanı ekleyen şeffaf veya renkli poliüretan kaplamalar kullanıyoruz. Baskı sırasında toza pigment ekleyerek renkli naylon SLS parçalarıyla da deneyler yaptık, ancak kaplama sonrası kaplama, müşterilere tam renk eşleşmeleri üzerinde daha fazla kontrol sağlamanın yanı sıra, dış mekan uygulamaları için kaplamaya UV inhibitörleri ekleme seçeneğini de sunuyor.
Şimdi, özel projeniz için doğru işlem sonrası yöntemi nasıl seçeceğiniz hakkında konuşalım, çünkü tek bir boyut kesinlikle herkese uymaz. Bir ticari fuar için iyi görünmesi gereken bir prototip yapıyorsanız, buharlı yumuşatma veya titreşimli cilalama birkaç saat içinde sergi salonuna hazır bir yüzey elde etmenizi sağlayacaktır. Ağır yüklere dayanması gereken bir son kullanım parçası yapıyorsanız tavlama tartışılamaz ve dayanıklılık için bunu mekanik cilalama veya toz kaplama ile eşleştirmek isteyeceksiniz. Tıbbi parçalar için tozu giderme ekstra kritik öneme sahiptir ve iç boşluklarda toz kalmadığından emin olmak için sıklıkla damıtılmış suda ikinci bir ultrasonik temizleme adımı ekleyeceğiz.
Ayrıca, son işlemlerin teslim süresini de artırdığını belirtmekte fayda var; dolayısıyla proje zaman çizelgesini planlarken, parçanın karmaşıklığına bağlı olarak bu adımlar için 1-3 ek gün daha oluşturmalısınız. Ham SLS parçalarının yazdırılması yaklaşık 1-2 gün sürer, ancak işlem sonrası yönteme bağlı olarak 1-5 gün daha eklenebilir. Bu zaman çizelgesini müşterilerimize her zaman açık bir şekilde önceden iletiyoruz, bu nedenle herhangi bir sürprizle karşılaşmıyoruz.
Bir tedarikçi olarak müşterilerimizin özel ihtiyaçlarını dinlemenin de önemli olduğunu öğrendik. Birkaç yıl önce, insansı ve hünerli robotlar için 12 küçük iç kanal ve pürüzsüz bir dış kabuk içeren karmaşık bir geometriye sahip özel bir robotik el muhafazasıyla bir startup bize geldi. Parçanın nesneleri kırılmadan kavrayacak kadar güçlü, ancak robotun ağırlığını düşük tutacak kadar hafif olmasına ve sensör entegrasyonu için havanın içinden geçebilmesi için iç kanalların tamamen tozsuz olmasına ihtiyaçları vardı. Tozun çoğunu çıkarmak için santrifüjle toz giderme, ardından iç kanalları temizlemek için ince bir ağızlık ile basınçlı hava püskürtme, ardından iç gerilimi azaltmak için tavlama ve son olarak yüzeyi kapatmak için ince bir poliüretan kaplama kombinasyonu kullandık. Parça ilk prototiplerinde mükemmel çalıştı ve o zamandan beri 50 ünite daha sipariş ettiler.
Tesisimizde elbette sadece naylon parça yapmıyoruz. 3D Baskı Hizmeti ABS Plastik Hızlı Prototip için bu bağlantıda görebileceğiniz gibi, darbe direncinin öncelikli olduğu hızlı prototipler için ABS plastik de dahil olmak üzere çok çeşitli malzemelerle çalışıyoruz. Metal parçalar için, endüstriyel uygulamalara yönelik yüksek kaliteli 3D Baskı Metal Parça SLA Alüminyum Paslanmaz Çelik sunuyoruz ve tıbbi cihazlar için, sıkı düzenleyici standartları karşılayan Tıbbi Parçalara yönelik SLA 3D Baskı konusunda uzun yıllara dayanan deneyime sahibiz. Malzemeden bağımsız olarak tüm parçalarımız, müşterilerimizin tam spesifikasyonlarını karşıladıklarından emin olmak için sıkı bir son işleme tabi tutulur.
Naylon SLS parçaları kullanan bir proje üzerinde çalışıyorsanız doğru işlem sonrası iş akışı, iyi bir parçayı harika bir parçaya dönüştürebilir. Tesisimizde yalnızca genel işlem sonrası adımları takip etmiyoruz; her iş akışını müşterinin ihtiyaçlarına göre uyarlıyor, örnekleri test ediyor, zaman çizelgelerini ayarlıyor ve son parçanın tam olarak ihtiyaç duydukları şey olduğundan emin olmak için her adımda kaliteyi kontrol ediyoruz. İster bir prototip, ister özel bir robotik bileşen veya tıbbi bir cihaz yapıyor olun, tasarımdan son parçaya kadar tüm süreç boyunca size rehberlik edecek uzmanlığa sahibiz.
Naylon SLS parçalarınız için son işlemlerle ilgili sorularınız varsa veya bir sonraki projeniz için fiyat teklifi talep etmek istiyorsanız ihtiyaçlarınıza uygun bir iş akışı geliştirmenize yardımcı olmaktan memnuniyet duyarız. Konuşmayı başlatmak için bugün ekibimize ulaşın.
Referanslar:
- Gibson, I., Rosen, DW ve Stucker, B. (2015). Eklemeli Üretim Teknolojileri: 3D Baskı, Hızlı Prototipleme ve Doğrudan Dijital Üretim. Springer.
- Ahn, D. (2015). "Seçici Lazer Sinterlenmiş Parçaların Tozunun Giderilmesi ve Bitirilmesi." Üretim Süreçleri Dergisi, cilt. 20, s. 492-500.
- ISO 10993-5:2009, Tıbbi cihazların biyolojik değerlendirmesi – Bölüm 5: İn vitro sitotoksisite testleri.
- Ding, J. ve diğerleri. (2020). "Seçici Lazer Sinterleme ile Üretilen Naylon 12 Parçalarının Mekanik Özellikleri Üzerinde Tavlamanın Etkisi." Malzemeler ve Tasarım, cilt. 192, s. 108765.
