Jika anda pernah bekerja dengan pencetakan 3D, anda tahu bahawa walaupun reka bentuk digital yang paling tepat boleh berubah menjadi bahagian yang penuh dengan rabung kecil, garisan lapisan dan ketidaksempurnaan apabila ia keluar dari pencetak. Sebagai pembekal alat ganti model pencetakan 3D yang telah bekerja dengan ratusan pelanggan—daripada pasukan robotik kepada pereka peranti perubatan—saya telah menghabiskan masa bertahun-tahun untuk menyelesaikan masalah permukaan licin, dan izinkan saya memberitahu anda: ini bukan sahaja tentang menghidupkan tetapan pencetak. Untuk mendapatkan kemasan yang sempurna dan anggun itu memerlukan gabungan persediaan pintar, bahan yang betul dan pasca pemprosesan yang disesuaikan dengan tujuan bahagian anda. Sama ada anda mencetak komponen logam, plastik atau tersuai, terdapat langkah yang konsisten dan disokong sains yang mengubah prototaip kasar menjadi bahagian yang kelihatan dan berprestasi seperti produk siap.
Mula-mula, mari kita mulakan dengan asas: memilih proses percetakan dan bahan yang betul. Ramai pemula beralih ke pencetak FDM kerana ia berpatutan, tetapi penyemperitan lapisan demi lapisan FDM sememangnya terdedah kepada rabung yang ketara, terutamanya pada permukaan melengkung. Itulah sebabnya saya mengesyorkan pelanggan kami melihat proses seperti SLA (Stereolithography) atau SLS (Sintering Laser Terpilih) untuk permukaan asas yang lebih licin, bergantung pada keperluan mereka. Untuk bahagian logam, perkhidmatan pencetakan SLA 3D kami menggunakan aluminium dan keluli tahan karat yang menghasilkan bahagian dengan garisan lapisan awal yang jauh lebih sedikit daripada FDM, berkat ketepatan pengawetan UV atau pencairan laser. Jika anda memerlukan bahagian plastik, barisan bahagian plastik cetakan 3D kami direka untuk meminimumkan penyelewengan permukaan terus dari katil cetakan, dengan lapisan licin dan konsisten yang memerlukan kurang kerja selepas cetakan. Untuk bahagian perubatan, kami menggunakan percetakan SLA 3D untuk bahagian perubatan yang memenuhi piawaian biokeserasian yang ketat, dan permukaan resin yang licin sudah sesuai untuk aplikasi yang perlu bersentuhan dengan kulit atau persekitaran dalaman. Malah untuk bahagian fungsi tersuai, bahagian percetakan nilon SLS 3D mempunyai permukaan licin secara semula jadi berbanding FDM, tanpa memerlukan pembersihan garisan lapisan dalam banyak kes. Memilih proses yang betul untuk bahan dan fungsi bahagian anda ialah langkah pertama yang tidak boleh dirunding—melangkau ini akan menjadikan pemprosesan pasca lebih sukar dan kurang berkesan.
Seterusnya, menentukur pencetak dan tetapan anda dengan ketepatan adalah kunci untuk mengurangkan ketidaksempurnaan permukaan pada sumber. Ramai orang terlepas pandang betapa kecilnya isu penentukuran setiap hari menambah kepada permukaan kasar. Mari kita pecahkan perkara ini: pertama, meratakan muncung dan katil. Untuk FDM, muncung yang terlalu dekat dengan katil memerah terlalu banyak filamen, menyebabkan bonjolan dan lapisan tidak rata, manakala muncung terlalu jauh menyebabkan jurang antara lapisan yang ditunjukkan sebagai garisan. Untuk pencetak SLA, ketinggian lapisan resin ialah tetapan kritikal—lapisan yang lebih nipis (seperti 0.02mm dan bukannya 0.1mm) bermakna langkah yang lebih kecil antara lapisan, jadi rabung hampir tidak kelihatan dengan mata kasar. Tetapi inilah tangkapannya: lapisan nipis meningkatkan masa cetakan, jadi anda perlu mengimbangi kelajuan dengan kemasan. Satu lagi tetapan yang sering diabaikan ialah kelajuan cetakan. Mencetak terlalu cepat bermakna penyemperit atau laser tidak mempunyai masa yang mencukupi untuk mendeposit atau menyembuhkan bahan secara sekata, yang membawa kepada celah, gumpalan dan tompok kasar. Untuk SLA, kami mengesyorkan kelajuan 20-30mm sesaat untuk kebanyakan bahagian; untuk SLS, 15-25mm/s memberikan lapisan yang konsisten dan licin. Suhu juga memainkan peranan—untuk FDM, muncung yang terlalu sejuk menyebabkan filamen tidak cair dengan betul, membawa kepada lapisan berketul-ketul, manakala untuk resin SLA, resin yang terlalu panas boleh menyembuhkan secara tidak sekata, menyebabkan permukaan melekit atau kasar. Saya sentiasa memberitahu pelanggan baharu untuk menjalankan cetakan kiub penentukuran kecil dahulu—ukur dimensinya dan periksa permukaan untuk melihat garisan—untuk mengubah suai tetapan ini sebelum mencetak bahagian akhir anda. Ia adalah tambahan 30 minit kerja, tetapi ia menjimatkan jam pasca pemprosesan kemudian.
Setelah bahagian anda dicetak, fasa pasca pemprosesan ialah di mana anda benar-benar menukar permukaan yang kasar menjadi licin, dan langkah ini berbeza-beza bergantung pada bahan yang anda gunakan. Mari mulakan dengan proses paling biasa yang kami gunakan di kedai kami:
Untuk bahagian resin SLA, langkah pertama ialah mencuci dan mengawet. Selepas mencetak, anda perlu mengeluarkan lebihan resin yang tidak diawet—kami menggunakan isopropil alkohol (IPA) untuk ini, dan kami melakukan pencucian dua bahagian: mula-mula rendam selama 10 minit, kemudian bilas selama 5 minit dengan IPA segar, untuk mengeluarkan setiap bit resin yang longgar. Jika anda melangkau ini, resin yang tinggal akan sembuh tidak sekata, meninggalkan permukaan yang melekit dan kasar. Selepas mencuci, bahagian itu masuk ke dalam ruang pengawetan UV. Masa pengawetan yang betul adalah penting—terlalu sedikit dan bahagiannya lembut dan terdedah kepada calar, terlalu banyak dan ia boleh menjadi rapuh atau membentuk permukaan matte dan berdebu. Kami menggunakan penawar 10 minit pada 405nm, yang memberikan tapak keras dan stabil yang sedia untuk melicinkan. Untuk bahagian SLS, langkah pertama ialah nyah serbuk—mengalihkan serbuk nilon berlebihan yang melekat pada permukaan. Kami menggunakan gabungan letupan udara dan berguling dengan media untuk mengeluarkan serbuk longgar, dan kemudian vakum halus untuk masuk ke dalam celah-celah. Bahagian nilon SLS boleh mempunyai permukaan berliang sedikit jika tidak dinyah serbuk dengan betul, jadi langkah ini penting sebelum melicinkan.
Untuk bahagian logam, selepas mencetak pada perkhidmatan pencetakan 3D logam SLA kami, langkah pertama selepas itu ialah menanggalkan struktur sokongan—penyokong logam dicantumkan pada bahagian tersebut, jadi kami menggunakan gabungan pemesinan ketepatan dan pengampelasan untuk mengeluarkannya tanpa meninggalkan calar. Kemudian, kami melakukan rawatan haba untuk melegakan tekanan dalaman, yang boleh menyebabkan bahagian itu meledingkan dan menghasilkan permukaan yang tidak rata. Setelah itu selesai, langkah pelicinan menjadi lebih intensif: gabungan letupan manik (menggunakan manik kaca halus untuk meratakan permukaan, mengeluarkan garisan lapisan kecil) dan kemudian mengempelas pasir halus, diikuti dengan menggilap dengan roda buffing dan kompaun. Untuk bahagian perubatan yang memerlukan permukaan yang sangat licin dan tidak berliang, kami juga melakukan langkah penggilap kimia yang menggunakan larutan asid lembut untuk mencairkan lapisan paling atas logam, mengisi sebarang celah kecil dan meninggalkan kemasan seperti cermin.
Kemudian terdapat teknik melicinkan khusus untuk bahagian yang perlu kelihatan baik dan berfungsi dengan baik. Untuk bahagian tersuai seperti perumah tangan robot tersuai kami untuk robot humanoid & tangkas, permukaannya hendaklah cukup licin untuk bergerak tanpa menangkap, tetapi juga kelihatan bersih untuk persembahan pelanggan. Untuk ini, kami melangkau pengamplasan dan letupan manik yang lebih agresif dan menggunakan pelicinan wap. Pelicinan wap berfungsi dengan mendedahkan bahagian plastik (seperti ABS atau ASA, biasa untuk perumah robot) kepada wap pelarut yang mencairkan lapisan atas plastik, mengisi semua garisan lapisan dan ketidaksempurnaan kecil. Hasilnya ialah permukaan licin dan berkilat sempurna—tiada pengamplasan diperlukan. Perkara utama di sini ialah mengawal masa pendedahan: terlalu lama dan bahagian boleh meledingkan, terlalu pendek dan ia tidak akan licin dengan betul. Kami menggunakan ruang tertutup yang membolehkan kami memantau suhu dan kepekatan wap, supaya setiap bahagian mendapat hasil yang konsisten. Untuk bahagian yang perlu menjadi matte dan bukannya berkilat, kita boleh melaraskan masa wap atau menggunakan langkah letupan manik selepas pelicinan wap untuk menghasilkan tekstur yang lembut dan sekata yang masih licin untuk disentuh.
Faktor lain yang ramai orang tidak pertimbangkan ialah reka bentuk struktur sokongan. Sokongan diperlukan untuk memegang overhang dan geometri kompleks semasa mencetak, tetapi jika ia diletakkan salah atau direka dengan terlalu banyak bahan, ia meninggalkan kesan pada permukaan bahagian apabila dikeluarkan. Sebagai contoh, sokongan besar pada permukaan melengkung akan meninggalkan lekukan besar yang anda perlu pasir keluar selama berjam-jam. Itulah sebabnya di kedai kami, pereka kami bekerjasama rapat dengan pelanggan untuk meletakkan sokongan hanya di tempat yang diperlukan, dan menggunakan sokongan pemisah (bukannya yang boleh larut, bergantung pada bahan) yang meninggalkan tanda minimum. Untuk terjual yang lebih curam daripada 45 darjah, kami mereka bentuk penyokong nipis dan jarang yang mudah ditanggalkan dengan sepasang playar ketepatan, hampir tidak meninggalkan kesan. Untuk bahagian yang mempunyai ciri halus seperti engsel atau lubang kecil, kami menggunakan perancah sokongan tersuai yang melindungi ciri daripada kerosakan semasa mencetak, jadi anda tidak perlu mengampelas bahagian tepi yang patah.
Kawalan kualiti ialah langkah terakhir yang memastikan permukaan licin anda kekal licin, walaupun selepas bahagian itu digunakan. Ramai pelanggan berpendapat pelicinan adalah langkah sekali sahaja, tetapi bahagian yang terdedah kepada penggunaan (seperti perumah robot yang bergesel, atau bahagian perubatan yang dibersihkan) boleh menghasilkan calar kecil dari semasa ke semasa. Kami menguji setiap bahagian untuk ketahanan permukaan: untuk bahagian robotik, kami melakukan ujian gosokan dengan kain lembut untuk memastikan kemasan tidak mudah tercalar; untuk bahagian perubatan, kami menguji ketahanan terhadap pembasmi kuman biasa untuk memastikan permukaan licin tidak berlubang. Kami juga menggunakan profilometer permukaan di kedai kami untuk mengukur nilai kekasaran (Ra) bagi setiap bahagian—standard kami untuk bahagian licin ialah Ra < 1.6 mikrometer, yang sangat licin sehingga anda hampir tidak dapat merasakan garisan lapisan dan lebih licin daripada kebanyakan bahagian bercetak 3D di luar rak.
Selama bertahun-tahun, saya telah melihat pelanggan bergelut dengan kelancaran permukaan atas semua jenis sebab: mereka memilih bahan yang salah, melangkau penentukuran atau memotong sudut pada pasca pemprosesan. Berita baiknya ialah semuanya boleh diperbaiki dengan pendekatan yang betul. Sama ada anda mencetak perumah tangan robotik tersuai untuk pasukan robotik anda, bahagian plastik untuk produk pengguna atau komponen logam untuk peranti perubatan, bermula dengan proses yang betul (seperti perkhidmatan keluli tahan karat aluminium SLA bahagian logam pencetakan 3D kami, atau pencetakan SLA 3D kami untuk barisan alat ganti perubatan), menentukur pencetak anda dengan betul dan menggunakan pemprosesan pasca yang disasarkan akan memberikan anda permukaan licin yang diperlukan.
Jika anda sudah bersedia untuk melangkaui prototaip cetakan 3D yang kasar dan mendapatkan bahagian tersuai dengan kemasan licin yang diperlukan oleh projek anda, pasukan kami sedia membantu. Kami bekerjasama dengan pelanggan merentas industri, daripada syarikat permulaan kecil kepada syarikat pembuatan besar, untuk menyampaikan bahagian yang memenuhi keperluan fungsian dan estetik. Hubungi pasukan kami untuk membincangkan projek anda, sama ada bahagian plastik ringkas, komponen logam kompleks atau perumah tersuai untuk peranti robotik. Kami akan membimbing anda melalui setiap langkah, daripada reka bentuk hingga pasca pemprosesan, untuk memastikan anda mendapat bahagian licin dan berkualiti tinggi yang anda perlukan.
Rujukan
- Gibson, I., Rosen, DW, & Stucker, B. (2015). Teknologi Pembuatan Aditif: Percetakan 3D, Prototaip Pantas dan Pembuatan Digital Terus. Springer.
- Campo, E. (2020). Sains Kemasan Permukaan Cetakan 3D. Industri Percetakan 3D.
- Kalpakjian, S., & Schmid, SR (2019). Proses Pembuatan untuk Bahan Kejuruteraan. Pearson.
- Griffith, ML, et al. (2014). Kemasan Permukaan dalam Pembuatan Aditif: Satu Tinjauan. Jurnal Sains Pembuatan dan Kejuruteraan.
