Постобработка пластика после 3D-печати, механическая и химическая

Наиболее популярными методами доводки распечатанных 3D-объектов являются шлифовка, пескоструйная обработка и обработка парами растворителей.

Это заблуждение, что при 3D-печати нельзя получить такие же гладкие и отполированные объекты, как с помощью традиционных промышленных технологий. На такие заявления можно возразить простой наждачкой, и эта техника доводки очень распространена.

То, какая техника доводки используется, во многом зависит от геометрии и материала детали. Эти факторы определяют и уровень эстетичности, который удастся достичь, и ее функциональность, потому что разные методы позволяют добиваться разных текстур и внешнего вида. Одни методы лучше подходят для прототипов и выставочных моделей, другие — для деталей механизмов. 

Ошкуривание

Несмотря на то, что системы послойного наплавления созданы, чтобы получать высококачественные детали непосредственно из принтера, линии соединения слоев остаются видны, а конечному пользователю этого совсем не надо, особенно, если речь идет о решении, в котором эстетический вид является приоритетом. Ошкуривание позволяет устранить эти недостатки и может быть использовано для моделей, торговых образцов или концептов, полнофункциональных прототипов и узлов и механизмов конечного уровня.

Многим высококачественным объектам, изготовленным на 3D-принтере, для придания гладкости и для того, чтобы избавиться от линий в местах наложения слоев, достаточно доводки наждачной шкуркой.

Процесс ошкуривания всем известен. Пластиковые детали обрабатывают руками или на шлифовальном станке, как это делается с деревянными или металлическими элементами. Ошкуривание недорого и эффективно, кроме того, это проверенный метод, с помощью которого можно достичь качественной отделки. По сути, это наиболее распространенный способ доводки распечатанных на 3D-принтере объектов.

Наждачкой можно обработать все, кроме самых маленьких деталей. А большими они могут быть сколько угодно, хотя вручную добираться до мелких дефектов и неровностей бывает сложно. В типовых ситуациях процесс относительно быстр. При послойном наплавлении речь обычно идет о борьбе со ступенчатыми поверхностями. Ступеньки на детали размером где-то с пульт ДУ зачищаются примерно за 15 минут, притом что покраска такой же детали из-за дополнительных шагов, таких как подготовка и сушка, длится 2 часа.

Когда деталь должна быть в первую очередь точной и долговечной, очень важно учитывать, сколько материала будет удалено при ошкуривании. Если его будет удалено много, нужно до печати внести изменения в дизайн, сделать стенки более толстыми. Требования, предъявляемые к детали, определяют также, какая именно техника ошкуривания будет применена, ручная или механическая, и какой будет задействован инструмент.

Пескоструйная обработка

Вторым по распространенности методом доводки является пескоструйная обработка. В этом случае оператор управляет соплом, из которого на деталь, чтобы скрыть на ней следы от слоев, под напором распыляется мелкодисперсный материал. Процесс быстрый, занимает 5-10 минут, результат выглядит цельно.

При пескоструйной обработке на деталь, помещенную в закрытую камеру, направляется поток мелких пластиковых частиц, в результате чего через 5-10 минут поверхность становится гладкой.

Данная технология легко модифицируется, ее можно использовать с большинством материалов. Применяется она и в период разработки и изготовления детали, на любом этапе – от прототипирования до производства. Такого рода гибкость обусловлена тем, что обработка обычно производится мелкими частицами тонко переработанного термопластика. Именно такой «песок», абразивные характеристики которого при распылении находятся в пределах от средних до высоких. Очень хорошо работает пищевая сода, поскольку она не слишком агрессивна. С ней, однако, работать несколько сложнее, чем с пластиком.

Одно из ограничений пескоструйной обработки — размер объекта. Поскольку процесс производится в закрытой камере ограниченного объема, обычно речь идет о габаритах примерно до 60 x 80 x 80 см. Пескоструйная обработка осуществляется вручную, поэтому за один раз доводится только одна деталь и ни о каком «массовом производстве» речи не идет.

Обработка парами

Третий по популярности метод доводки называется обработкой парами или паровая обработкой. В этом случае деталь находится в атмосфере испарений вещества, доведенного до точки кипения. Частицы испаряющегося вещества вплавляются в обрабатываемую поверхность на глубину примерно 2 микрона, делая ее гладкой и блестящей всего за несколько секунд. Те, кто предпочитают матовую поверхность, могут подвергнуть деталь пескоструйной обработке после обработки парами, когда деталь уже сглажена и механическое контактное напряжение снято.

В результате обработки ABS-пластика парами ацетона, поверхность становится гладкой и глянцевой, единственный минус такой технологии — склаживаются углы и мелкие детали

Поскольку поверхность получается очень гладкой, обработка парами широко применяется для предметов широкого спроса, прототипов и в медицинских приложениях. Метод не сказывается существенно на точности детали. После пескоструйной обработки объект готов для нанесения пленочного, защитного или декоративного слоя. Такие покрытия обычно наносятся на более прочные материалы, к которым предъявляются высокие требования.

К сожалению, как и у пескоструйки, у технологии обработки парами есть ограничения по размерам деталей. В отличие от ошкуривания и пескоструйной обработки, обработка парами имеет ограничения и по материалам. Для обработки ABS-пластика используется ацетон. При обработке PLA-пластика используется тетрагидрофуран или дихлорметан. Обработанные материалы достаточно практичны и прочны, созданные изделия сохраняют свою изначальную прочность и гибкость.