Новые способы обработки деталей DMLS, MJF

Казалось, это произошло в мгновение ока. Индустрия 3D-печати достигла зрелости. На данный момент использование 3D-печати для быстрого прототипирования широко распространено, даже среди самых маленьких компаний и любителей, а рынок настольной 3D-печати продолжает быстро расти.

За последнее десятилетие крупные корпорации, такие как General Electric Co. и Hewlett-Packard Co., вошли в отрасль с намерением надежно производить детали конечного использования, соответствующие высоким инженерным требованиям. Количество 3D-принтеров промышленного качества, выставленных на продажу и находящихся в эксплуатации, значительно выросло за последние несколько лет.

Однако, несмотря на все затраты, эти чудеса инженерной мысли обычно не могут производить детали, находящиеся в полностью готовом состоянии, прямо из камеры. Как минимум, детали необходимо очистить от лишнего материала или могут потребоваться более сложные операции, такие как удаление подложек, окраска, термообработка или усовершенствованная обработка поверхности.

В то время как количество деталей, печатаемых в год, растет, растет и спрос на более автоматизированные последующие процессы, которые сокращают трудозатраты, одновременно улучшая качество и согласованность деталей. В последние годы появились новые компании, предлагающие решения этих послепечатных проблем; этот дополнительный уровень сложности выведет индустрию аддитивного производства (АП) на новый уровень возможностей.

В стремлении обеспечить масштабную 3D-печать исторически основное внимание уделялось повышению производительности принтера и улучшению свойств материалов. Технологии многоструйной сварки (MJF) и прямого лазерного спекания металлов (DMLS) достигли значительных успехов на этом фронте. Один принтер MJF серии HP 5200 может напечатать более 1000 копий небольшой детали (подумайте о размере вашего пальца) за одну ночь. Для DMLS системы с несколькими лазерами теперь являются нормой, и были достигнуты значительные успехи в повышении скорости печати.

Размер также становится меньшим препятствием с появлением систем DMLS, таких как GE X Line, которые не только печатают в больших размерах, но и могут производить большее количество деталей среднего размера более экономично. Свойства материала для обоих процессов превосходны: MJF производит пластиковые детали из прочного нейлона, термопластичного полиуретана ТПУ и других распространенных инженерных термопластов. DMLS производит плотные металлические детали из нержавеющей стали, титана и алюминия.

Однако в обеих технологиях напечатанные детали требуют тщательной обработки после завершения печати. Детали MJF необходимо извлечь из неспеченного пластикового порошка и очистить от свободных частиц пескоструйной очисткой. Окрашивание деталей MJF в черный цвет при постобработке — чрезвычайно распространенная практика в отрасли. Детали DMLS необходимо снять с напряжений, вырезать из опор и подвергнуть тщательной обработке поверхности для улучшения качества поверхности.

Поскольку в этих процессах деталь создается слой за слоем посредством порошкового спекания, качество поверхности напечатанных деталей получается несколько грубым. Напечатанные детали MJF имеют текстурированную поверхность, похожую на синие джинсы или неокрашенный гипсокартон. Детали DMLS имеют шероховатую поверхность, похожую на литой металл, очень похожую на чугунную посуду. И то, и другое можно улучшить с помощью ручных операций, таких как шлифовка, полировка и механическая обработка, но это может существенно увеличить стоимость и время выполнения заказа, особенно если отделка выполняется по частям серийно, а не в рамках массового процесса.

На рынке существует большой спрос на гладкие детали MJF и DMLS. Напечатанная отделка MJF имеет достаточно хорошую эстетику и не имеет четко выраженных слоев, но текстуру трудно чистить, и она довольно легко пачкается. Грубая обработка DMLS затрудняет ее использование во множестве биологических приложений, поскольку она может повредить клеточные стенки или замедлить поток жидкостей и газов через каналы.

Растущую популярность приобретают две интересные технологии: сглаживание паром и сухая электрополировка. DyeMansion North America Inc. и AMT Inc. предлагают специализированное оборудование, которое может использовать сглаживание паром, химическое средство для значительного улучшения качества поверхности деталей MJF и селективного лазерного спекания (SLS).