מהדפסה למוצר: טיפול פני שטח להדפסה תלת-ממדית

בעוד שרוב עבודת הייצור מתבצעת בתוך מדפסת התלת-ממד כאשר חלקים נבנים שכבה אחר שכבה, זה לא סוף התהליך. עיבוד לאחר ההדפסה הוא שלב חשוב בתהליך העבודה של הדפסת תלת-ממד שהופך רכיבים מודפסים למוצרים מוגמרים. כלומר, "עיבוד לאחר ההדפסה" עצמו אינו תהליך ספציפי, אלא קטגוריה המורכבת מטכניקות עיבוד רבות ושונות שניתן ליישם ולשלב כדי לעמוד בדרישות אסתטיות ופונקציונליות שונות.

כפי שנראה ביתר פירוט במאמר זה, ישנן טכניקות רבות לעיבוד לאחר השטח ולגימור פני השטח, כולל עיבוד לאחר השטח בסיסי (כגון הסרת תמך), החלקת פני השטח (פיזיקלית וכימית) ועיבוד צבע. הבנת התהליכים השונים בהם ניתן להשתמש בהדפסה תלת-ממדית תאפשר לכם לעמוד במפרטים ובדרישות המוצר, בין אם המטרה שלכם היא להשיג איכות פני שטח אחידה, אסתטיקה ספציפית או פרודוקטיביות מוגברת. בואו נבחן מקרוב.

עיבוד בסיסי לאחר העיבוד מתייחס בדרך כלל לשלבים הראשוניים לאחר הסרה וניקוי החלק המודפס בתלת-ממד ממעטפת ההרכבה, כולל הסרת תמיכה והחלקת פני השטח בסיסית (כהכנה לטכניקות החלקה יסודיות יותר).

תהליכי הדפסה תלת-ממדיים רבים, כולל מודלים של התמזגות (FDM), סטריאוליוגרפיה (SLA), סינטור לייזר מתכת ישיר (DMLS) וסינתזת אור דיגיטלית פחמן (DLS), דורשים שימוש במבני תמיכה ליצירת בליטות, גשרים ומבנים שבירים. ייחודיות זו. למרות שמבנים אלה שימושיים בתהליך ההדפסה, יש להסירם לפני שניתן ליישם טכניקות גימור.

הסרת התמיכה יכולה להתבצע בכמה דרכים שונות, אך התהליך הנפוץ ביותר כיום כרוך בעבודה ידנית, כגון חיתוך, להסרת התמיכה. בעת שימוש במצעים מסיסים במים, ניתן להסיר את מבנה התמיכה על ידי טבילת האובייקט המודפס במים. ישנם גם פתרונות ייעודיים להסרת חלקים אוטומטית, במיוחד ייצור תוספי מתכת, המשתמש בכלים כגון מכונות CNC ורובוטים לחיתוך מדויק של תומכים ולשמירה על סבולות.

שיטה בסיסית נוספת לעיבוד לאחר ההדפסה היא התזת חול. התהליך כולל ריסוס חלקיקים על חלקים מודפסים תחת לחץ גבוה. השפעת חומר הריסוס על משטח ההדפסה יוצרת מרקם חלק ואחיד יותר.

התזת חול היא לרוב הצעד הראשון בהחלקת משטח מודפס בתלת-ממד, מכיוון שהיא מסירה ביעילות חומר שיורי ויוצרת משטח אחיד יותר, אשר מוכן לאחר מכן לשלבים נוספים כמו ליטוש, צביעה או כתמים. חשוב לציין כי התזת חול אינה מייצרת גימור מבריק או מבריק.

מעבר להתזת חול בסיסית, ישנן טכניקות נוספות לעיבוד לאחר ההדפסה בהן ניתן להשתמש כדי לשפר את החלקות ותכונות פני השטח האחרות של רכיבים מודפסים, כגון מראה מט או מבריק. במקרים מסוימים, ניתן להשתמש בטכניקות גימור כדי להשיג חלקות בעת שימוש בחומרי בנייה ותהליכי הדפסה שונים. עם זאת, במקרים אחרים, החלקת פני השטח מתאימה רק לסוגים מסוימים של מדיה או הדפסים. גיאומטריית החלק וחומר ההדפסה הם שני הגורמים החשובים ביותר בבחירת אחת משיטות החלקת פני השטח הבאות (כולן זמינות בתמחור מיידי של Xometry).

שיטת עיבוד לאחר ההדפסה דומה להתזת חול קונבנציונלית בכך שהיא כרוכה בהפעלת חלקיקים על ההדפסה תחת לחץ גבוה. עם זאת, קיים הבדל חשוב: התזת חול אינה משתמשת בחלקיקים (כגון חול), אלא משתמשת בחרוזי זכוכית כדוריים כמדיום להתזת חול של ההדפסה במהירויות גבוהות.

ההשפעה של חרוזי זכוכית עגולים על פני השטח של ההדפסה יוצרת אפקט משטח חלק ואחיד יותר. בנוסף ליתרונות האסתטיים של התזת חול, תהליך ההחלקה מגביר את החוזק המכני של החלק מבלי להשפיע על גודלו. הסיבה לכך היא שצורתם הכדורית של חרוזי זכוכית יכולה להיות בעלת השפעה שטחית מאוד על פני השטח של החלק.

סיבוב, המכונה גם סינון, הוא פתרון יעיל לעיבוד לאחר עיבוד חלקים קטנים. הטכנולוגיה כוללת הנחת הדפסה תלת-ממדית בתוף יחד עם חתיכות קטנות של קרמיקה, פלסטיק או מתכת. לאחר מכן התוף מסתובב או רוטט, וגורם לפסולת להתחכך בחלק המודפס, להסיר כל אי-סדרים על פני השטח וליצור משטח חלק.

ליטוש חומרי ליטוש חזק יותר מהתזת חול, וניתן להתאים את חלקות פני השטח בהתאם לסוג חומר הליטוש. לדוגמה, ניתן להשתמש במדיה בעלת גרגירים נמוכים כדי ליצור מרקם משטח מחוספס יותר, בעוד ששימוש בשבבים בעלי גרגירים גבוהים יכול לייצר משטח חלק יותר. חלק ממערכות הגימור הגדולות הנפוצות ביותר יכולות להתמודד עם חלקים בגודל 400 x 120 x 120 מ"מ או 200 x 200 x 200 מ"מ. במקרים מסוימים, במיוחד עם חלקים של MJF או SLS, ניתן ללטש את המכלול בליטוש באמצעות נשא.

בעוד שכל שיטות ההחלקה הנ"ל מבוססות על תהליכים פיזיקליים, החלקה בקיטור מסתמכת על תגובה כימית בין החומר המודפס לקיטור כדי לייצר משטח חלק. באופן ספציפי, החלקה בקיטור כרוכה בחשיפת ההדפסה התלת-ממדית לממס מתאדה (כגון FA 326) בתא עיבוד אטום. הקיטור נצמד לפני השטח של ההדפסה ויוצר התכה כימית מבוקרת, תוך החלקת כל פגמים, רכסים ועמקים על ידי פיזור מחדש של החומר המותך.

החלקת קיטור ידועה גם כמעניקה למשטח גימור מלוטש ומבריק יותר. בדרך כלל, תהליך החלקת הקיטור יקר יותר מהחלקה פיזית, אך הוא עדיף בשל החלקות המעולה והגימור המבריק שלו. החלקת קיטור תואמת לרוב הפולימרים וחומרי ההדפסה התלת-ממדיים האלסטומריים.

צביעה כשלב נוסף לאחר ההדפסה היא דרך מצוינת לשפר את האסתטיקה של הפלט המודפס שלכם. למרות שחומרי הדפסה תלת-ממדית (במיוחד פילמנטים FDM) מגיעים במגוון אפשרויות צבע, גוון כשלב לאחר ההדפסה מאפשר לכם להשתמש בחומרים ובתהליכי הדפסה העומדים במפרטי המוצר ומשיגים את התאמת הצבע הנכונה עבור חומר נתון. להלן שתי שיטות הצביעה הנפוצות ביותר להדפסה תלת-ממדית.

צביעה בהתזה היא שיטה פופולרית הכוללת שימוש במרסס תרסיס למריחת שכבת צבע על הדפסה תלת-ממדית. על ידי השהיית ההדפסה התלת-ממדית, ניתן לרסס צבע באופן שווה על החלק, ולכסות את כל פני השטח שלו. (ניתן גם למרוח צבע באופן סלקטיבי באמצעות טכניקות מיסוך.) שיטה זו נפוצה הן עבור חלקים מודפסים בתלת-ממד והן עבור חלקים מעובדים והיא זולה יחסית. עם זאת, יש לה חיסרון עיקרי אחד: מכיוון שהדיו מיושם בצורה דקה מאוד, אם החלק המודפס נשרט או נשחק, הצבע המקורי של החומר המודפס יהפוך לגלוי. תהליך ההצללה הבא פותר בעיה זו.

בניגוד לצביעה בהתזה או במברשת, הדיו בהדפסה תלת-ממדית חודר מתחת לפני השטח. לכך מספר יתרונות. ראשית, אם ההדפסה התלת-ממדית נשחקת או נשרטת, צבעיה התוססים יישארו שלמים. הכתם גם לא מתקלף, כפי שידוע בצבע. יתרון גדול נוסף של צביעה הוא שהיא אינה משפיעה על דיוק המימדים של ההדפסה: מכיוון שהצבע חודר לפני השטח של המודל, הוא אינו מוסיף עובי ולכן אינו גורם לאובדן פרטים. תהליך הצביעה הספציפי תלוי בתהליך ההדפסה התלת-ממדית ובחומרים.

כל תהליכי הגימור הללו אפשריים בעבודה עם שותף ייצור כמו Xometry, מה שמאפשר לכם ליצור הדפסות תלת-ממד מקצועיות העומדות הן בסטנדרטים של ביצועים והן בסטנדרטים של אסתטיקה.