כדי ללטש חלקים מודפסים בתלת מימד להשגת גימור מעודן, המהנדסים משתמשים במגוון טכניקות גימור תעשייתיות, כולל ציפוי, התזת חול ושיטות גימור ידני. למרות שהדפסת תלת מימד יכולה לייצר חלקים מורכבים, הדפסות ראשוניות מציגות לעתים קרובות משטחים מחוספסים וקווי שכבה בולטים, במיוחד בחלקים המיוצרים באמצעות מודלים מתמזגים (FDM). מסיבה זו, עיבוד לאחר הוא חלק חשוב ביותר מייצור חלקים, החלקת המשטח המחוספס של החלק הלא גמור על ידי הוספה או הסרה של שכבות של החלק. במאמר זה, Antarctic Bear יציג וישווה באופן שיטתי שני תהליכי גימור משטחים רגילים הקיימים כיום בשוק - החלקת קיטור וליטוש עדין ברטט, כדי להקל על ההבנה של התהליכים, היתרונות והחסרונות המתאימים של כל שיטה.
תְמוּנָה
אדים חלקים
החלקת אדים, הידועה גם בשם החלקת אדים כימית, היא טכניקת טיפול פני השטח החושפת חלקים מודפסים לסביבת ממס מתאדה. תהליך החלקת אדים תעשייתי דורש השעיה קפדנית של רכיבים בודדים או מרובים בתא אטום לחשיפה מרבית. תערובת ממיסים כימיים, כגון FA 326, מוזרקת ומרוססת לתוך תא שבו היא מתעבה ומתקשה על החלק, ומבטלת אי-סדירות פני השטח באמצעות התכה מבוקרת. כאשר טמפרטורת החדר עולה, הממס שיורי מתאדה ומשחזר. החלק האחרון הופך לעמיד למים ושומר על החלל הפנימי החלק שלו, המידות המדויקות ונפח החומר המקורי. לקבלת התוצאות הטובות ביותר של החלקת אדים, מומלץ לבצע את התהליך בסביבה מבוקרת באמצעות ציוד תעשייתי המיועד להחלקת אדים בהדפסה תלת מימדית. למעוניינים בשיטת עשה זאת בעצמך, ניתן להגיע להחלקת אדים באמצעות אצטון או אתנול כממס כימי, או במקרה זה המכונה הספגת ממס. עם זאת, יש לנקוט משנה זהירות ולהתקין אמצעי בטיחות וציוד ראויים.
תְמוּנָה
△החלק החלק בקיטור נמצא בצד שמאל, וטיפול פני השטח הסטנדרטי בצד ימין (מקור תמונה: ProtoLabs)
ליטוש עדין רטט
גימור רוטט, לעומת זאת, אינו משתמש בכימיקלים להכנת פני השטח. במקום זאת, הוא מסתמך על מדיה שוחקת כדי לשפר את פני השטח של החלק המודפס בתלת-ממד. במהלך התהליך, מספר חלקים מודפסים בתלת מימד ממוקמים בדלי רוטט מלא בחומרי שוחקים נבחרים ובנוזל סיכה מורכב. כאשר המכונה מופעלת, הקנה מתחיל לזוז, ויוצר חיכוך מכני בין החלק לאמצעי הטחינה. תהליך חיסור זה משפר את איכות פני השטח של החלק על ידי מזעור והסרה עדינה של שכבת החומר החיצונית ביותר. ליטוש עדין רוטט דורש אמצעים וציוד מיוחדים, ומציע שתי שיטות: שיטת רטט ושיטת נפילה. שיטת הרטט מתאימה במיוחד לחפצים גדולים יותר עם פחות פרטים ויכולה להגיע לתוצאה הרצויה מהר יותר.
הבחירה של חומר שוחק או שבבים היא קריטית בליטוש עדין רטט. שבבים שוחקים יכולים להיות עשויים מקרמיקה, פלסטיק או פלדה, כל אחד מניב תוצאות שונות. חומרי שוחקים קרמיים מתאימים במיוחד לניקוי בור והשגת משטח מבריק. בשל צפיפותם הגבוהה הם יכולים לעמוד בלחצים גבוהים ומתאימים לעיבוד חלקי נירוסטה, מתכת ופלסטיק. חומרים שוחקים מפלסטיק הם אידיאליים עבור משטחים רכים ועדינים הדורשים גימור עדין. הם מגיעים בצורות פירמידליות וחרוטיות. בנוסף, Walther Trowl פיתחה חומרים שוחקים בצורת פטמה עבור חלקים קטנים ועדינים מאוד באזורים שקשה להגיע אליהם. חומרים שוחקים מפלדה הם לרוב כדוריים ובעלי הסרת חומרים מינימליים, מה שהופך אותם לאידיאליים לליטוש וניקוי מכני של חלקי מתכת, כסף או אלומיניום כדי להבטיח משטח חלק וללא שריטות.
תְמוּנָה
△חומרי שוחקים עשויים קרמיקה יכולים לעמוד בלחץ גבוה. (מקור: Vibrafinish)
בנוסף לחומרים שוחקים, תהליך הליטוש העדין הרטט דורש גם נוזלי סיכה, כלומר תרכובות. תרכובות משמשות לספיגה והסרה של בלאי מחלקים, ולניקוי והסרת שומנים של חלקים. ניתן לבחור תרכובות חומציות לעיבוד חלקי מתכת לכבישה. לאחר העיבוד, נדרש ייבוש. ניתן לייבש חלקים אלו במייבש רטט שבו מניחים אותם עם מצע ייבוש מחומם כמו קמח תירס, קמח אגוזים או קוביות עץ ולרטוט. לחילופין, מייבשי חגורות מתאימים במיוחד לחלקים רגישים ומגושמים עם תעלות וחורים פנימיים. במייבש חגורות, החלקים המודפסים בתלת מימד מועברים דרך מערכת אוויר חם על החגורה ומייבשים בדרך זו.
טיפולי החלקת קיטור וליטוש גימור רטט משתנים בזמן, בין עשר דקות למספר שעות, בהתאם למספר ומורכבות החלקים המעובדים.
חומר תואם
Vapor Smooth תואם לרוב הפולימרים והאלסטומרים להדפסת תלת מימד. חומרים נפוצים להחלקת אדים כוללים אקרילוניטריל סטירן אקרילט (ASA), אקרילוניטריל בוטאדיאן סטירן (ABS), פוליסטירן בעל השפעה גבוהה (תלוי במכונה), ניילון 11 (PA 11), ניילון 12 (PA 12), פוליפרופילן (PP) ופוליקרבונט /אקרילוניטריל בוטאדיאן סטירן (PC-ABS). עם זאת, ראוי לציין שהחלקת קיטור עם TPU וחוטים מיוחדים מסוימים אינה מומלצת. לכל ממס, כגון אצטון, מתיל אתיל קטון (MEK), טטרהידרופוראן (THF), דיכלורומתאן (DCM) ואתיל אצטט, יש שיקולי יעילות ויישום משלו.
עם זאת, ליטוש עדין רטט תואם עם חומרים רבים ושונים אחרים. לדוגמה, ליטוש עדין רטט זמין לא רק עבור חלקים מודפסים בתלת מימד העשויים מתרמיסטים, תרמופלסטיים ואלסטומרים כגון פוליאתילן (PE), פוליפרופילן (PP) או פוליאתילן טרפתלט (PET), יכול לשמש גם למתכות כגון אלומיניום, נירוסטה פלדה, פליז או נחושת. זה הופך אותה לשיטה מגוונת יותר שיכולה לשמש כשיטה שלאחר עיבוד לטכניקות שונות של הדפסה תלת מימדית כמו FDM/FFF ואיחוי מיטת אבקה.
תְמוּנָה
△לפני ואחרי השוואה של חלקי מתכת מלוטשים ברטט (מקור: אקטון פיניש)
מגבלות ויתרונות של טכניקות שלאחר עיבוד
שני התהליכים מציעים יתרונות רבים מבחינת מראה פני השטח וביצועים. החלקת קיטור יכולה להשיג חלקי גימור משטח חלקים ועמידים במים הדומים להזרקה, ולשפר את ההתארכות, תכונות המתיחה, תכונות הכיפוף של החלקים, לשמור על מאפיינים, חוזק ודיוק. גימור רוטט, לעומת זאת, אינו משיג גימור עמיד במים, אלא גם מספק משטח חלק במיוחד, מסיר סימני ציפוי ומייצר משטח עמיד בפני שריטות וכתמים. רכיבים המעובדים בשיטות גימור ויברו והחלקת אדים מייצרים משטחים חלקים עם מראה מבריק. עם זאת, החלקת קיטור מספקת גימור מבריק יותר מליטוש עדין רטט. בנוסף, חלקים שטופלו בליטוש עדין רטט הפגינו חווית מישוש רכה משמעותית ונעימה יותר.
עם זאת, ראוי לציין שהחלקת אדים אינה הפתרון הטוב ביותר עבור כל הדפסה. מודלים מורכבים מדי, קטנים מדי, גדולים מדי או שטוחים מדי עלולים לעוות או לאבד פרטים, וחפצים עשויים להיות גלויים לאחר מכן. לאחר החלקת קיטור, חלקים עשויים להפגין פגמים כגון גישור, שלפוחיות, סימני נשיכה, בריכות קצוות, כתמים, חורים או מאפיינים לא שלמים. בנוסף, ראוי לציין כי חומרים גמישים נוטים יותר לפגמים על פני השטח מאשר חומרים קשיחים. לכן, יש לנקוט בתזמון זהיר בעת החלקת קיטור חלקים נעים או רכיבים עם מפרקים כדי למנוע פגיעה בשלמות המפרק או גרימת הידבקות עקב חשיפת יתר לקיטור.
מאידך, ליטוש עדין רטט מתאים למגוון רחב יותר של חלקים מודפסים בתלת מימד מאשר החלקת קיטור, שכן ניתן להתאים אותו לכל דרישה אינדיבידואלית, תכונות החומר והמבנה של החלק על ידי בחירת חומרי שיוף ושיטות שונות. גימור רטט מתאים כמעט לכל החלקים המודפסים בתלת מימד, כל עוד התהליך נעשה תמיד במקצועיות על ידי מומחים. עם זאת, ליטוש גימור רטט יכול להוביל לאובדן גיאומטריית החלק. לדוגמה, הפינות והקצוות של הרכיבים עלולים להיות מעוגלים יתר על המידה ולאבד את צורתם, מה שלא קורה בהחלקת קיטור. בנוסף, גימור רטט דורש לפעמים הליכי ייבוש נוספים לאחר מכן, מה שמאריך את התהליך.
שדה יישום
החלקת אדים היא טכנולוגיה המועדפת על ידי תעשיות כמו רפואה, רכב וחלל לטיפול ברכיבים עמידים במים, אנטי-מיקרוביאליים וללא כימיקלים. כשמדובר בליטוש עדין רטט, תעשיית הרפואה, הרכב והספורט נהנית במיוחד מטכנולוגיה זו. בכל תחום חשובים משטחים חלקים, במיוחד חלקי מתכת, כדי להבטיח תפקוד תקין ותנאים בטוחים של רכיבים. עם זאת, ניתן ליישם החלקת אדים וליטוש עדין רטט לאורך מחזור פיתוח המוצר, מדגמי קונספט ועד אבות טיפוס ועד למוצרים סופיים, והם משמשים במגוון רחב של תעשיות כולל מוצרי רפואה, רכב ומוצרי צריכה. דוגמאות לחלקים המעובדים בליטוש עדין רטט הם חלקי רכב לתעשיית הרכב או גלגיליות וציוד כושר לתעשיית הספורט. בנוסף, תכשיטים וכלי שולחן מלוטשים בצורה רטט דק לשימוש הצרכנים. דוגמה לחלק מוחלק אדים המשמש לעתים קרובות בתעשיית הרכב היא רכיבי הפנים של כלי רכב, כגון לוחות מחוונים, ידיות לדלתות ואלמנטים מרכזיים בקונסולה. החלקת אדים משמשת גם בתעשייה האווירית עבור חלקי מטוסים כגון כנפיים, תעלות אוויר וחלקי מנוע, בין היתר.
תְמוּנָה
△החלקת אדים מיושמת לעתים קרובות על חלקי מטוסים בתעשייה האווירית (מקור תמונה: רדיוס מהיר)
ספקים ומחירים
ספקי שירותים שונים, כמו SPALECK GmbH, VibraFinish או Rohde AG, מציעים ליטוש עדין רטט ללקוחות פרטיים וחברות. להחלקת אדים, Xometry, AMT, DyeMansion, Protolabs ו-Hubs הם ספקי שירות בולטים המציעים שירותי החלקת אדים על ידי מכונת פתרונות לאחר עיבוד מוגדרת או מבוססת חומר. 3Faktur היא חברה גרמנית המציעה שירותי החלקת קיטור וליטוש עדין רטט. מכונות VaporSmoothing ידועות כגון סדרת AMT PostPro3D וסדרת Powerfuse S הן פתרונות המסופקים על ידי Xometry ו-DyeMansion, בעוד Protolabs ו-Hubs משתמשים בחומרי SLS ו-MJFHPA 12, PA 12 ו-MJF Ultrasint™ TPU-01 בהתאמה.
עבור ליטוש עדין רטט, מכונות תעשייתיות גדולות מיצרנים כגון Walther Trowal, AVAtec או Garant עולות בסביבות $18,000 עד $21,000 (€17,000 עד €20,{{ 7}}). 2 ק"ג של חומרים שוחקים עולים בין 21 - 44 $ (20 - 40 אירו) ל-5 ליטר של תרכובת בסביבות 21 - 44 דולר (20 - 40 אירו). המחירים משתנים מאוד בהתאם לכמות ולגודל של החלקים לעיבוד. עבור החלקת קיטור, דמי השירות עבור החלקת חלקים בודדים יכולים להיות $5-$15 (€4-€14) בהתאם למורכבות החלק, אם כי יצרנים רבים מציעים את השירות רק בחבילות של 10 או חלקים נוספים. רכישת מחליק הקיטור עצמו עשויה לעלות בסביבות $10,000 עד $30,000 (€11,000–33,000), תלוי באזור, יצרן ואיכות .
