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Vorteile von Veredelungsmitteln in der additiven Fertigung: Glätte, Verträglichkeit, Haftung

Anfangs galt die additive Fertigung (AM) als zu langsam oder zu teuer, um in der Massenfertigung eingesetzt zu werden. Viele Ingenieure ziehen es nur in Betracht, es für das Prototyping von Teilen, die Herstellung von Vorrichtungen oder Kleinserien zu verwenden. Die jüngsten Fortschritte in der Software- und Hardwaretechnologie bedeuten jedoch niedrigere Kosten und schnellere Produktionsgeschwindigkeiten, was AM zu einer attraktiven Alternative selbst für komplexe oder großvolumige Produktionsläufe macht.

AM macht Gestaltungsmöglichkeiten nahezu grenzenlos. Ingenieure können Designs schnell wiederholen, benutzerdefinierte Prototypen ändern und sie testen, ohne zusätzliche Geräte oder teure Werkzeuge einrichten zu müssen. Dies ist eine schnelle und praktische Möglichkeit, detaillierte, präzise und oft kundenspezifische Designs zu erstellen.

Vorteile von Veredelungsmitteln in der additiven Fertigung: Glätte, Verträglichkeit, Haftung

Glatter

Kunststoff ist das Material der Wahl für AM, und mehr als 80 % der AM-Komponenten werden aus thermoplastischen oder duroplastischen Polymeren hergestellt. AM-Polymerteile werden mit einer Vielzahl von Druckverfahren hergestellt, darunter FFF-, SLS-, SLA-, DLP- oder Materialinjektionsverfahren. Allen diesen Verfahren ist gemeinsam, dass die Teile schichtweise hergestellt werden. Sie werden schrittweise aufgebaut, indem Polymer Schicht für Schicht aufgetragen oder extrudiert wird, bis das Teil seine endgültige Form erreicht.

Die Herstellung von Teilen ist jedoch nur der Anfang des AM-Prozesses. Die Verwendung der richtigen Glätt- und Reinigungsflüssigkeit ist der Schlüssel. Da die additiven Fertigungsteile nach und nach Schicht für Schicht aufgebaut werden, führt dieser Prozess manchmal dazu, dass sie eine gestufte oder gestufte Oberfläche bilden, die geglättet werden muss, um das fertige Teil zu erhalten.

Traditionelle Methoden zum Glätten von Terrassen sind Schleifen, Polieren oder Sandstrahlen. Diese Methoden sind jedoch in der Regel manuell, zeitaufwendig und hinterlassen oft Partikel. Einige Ingenieure verwenden in modernen Dampfentfettungsmaschinen spezielle Glättflüssigkeiten, um ihre Kunststoffteile zu veredeln. Tauchen Sie die Rohteile in den glatten Flüssigkeitsdampf, der im Entfettungsmittel schnell verdunstet, die Oberfläche der Kunststoffteile leicht anschmelzen kann, Unebenheiten glätten und Stufen entfernen. Es hinterlässt eine glatte Oberfläche ohne Restpartikel oder Beschädigungen der Fertigteile. Die Qualität des Endprodukts ist vergleichbar mit Teilen, die traditionellere Spritzgussverfahren verwenden.

Materialverträglichkeit sicherstellen

Um Schäden an Teilen zu vermeiden, ist es notwendig, die Zusammensetzung von Polymerteilen zu verstehen. Acryl, ABS, Polycarbonat und stark alkalische Flüssigkeiten mit einem pH-Wert von 10 oder höher müssen beispielsweise sorgfältig geprüft werden, da Polymermaterialien erweichen und aufquellen können. Das Finden der besten Glättungsflüssigkeit ist normalerweise ein heikles Gleichgewicht, d. h. die Auswahl einer Flüssigkeit mit einer ausreichend hohen Auflösungskraft, um die Teile effektiv zu nivellieren, aber nicht zu stark, um sie zu beschädigen oder ihre strukturelle Integrität zu beeinträchtigen.

In vielen Fällen erfolgt die Entfettung mit speziellen Flüssigkeiten in modernen Dampfentfettungsmaschinen. Neben dem Glätten kann die Dampfentfettungsflüssigkeit auch Schmutz oder Partikel entfernen, die im Herstellungsprozess zurückgeblieben sind. Die Flüssigkeit löst und spült verschiedene Öle, Fette und Wachse. Bei Streupartikeln wie unlöslichem Staub oder Spänen werden diese durch Verdrängung entfernt. Die Reinigungsflüssigkeit dringt unter die Partikel ein, leitet alle statischen Aufladungen ab und hebt sie von der Oberfläche ab. Der Schlüssel zu einer effektiven Ersatzreinigung ist die Verwendung von dichten, schweren Flüssigkeiten, die Staub und Schmutzpartikel vom Substrat schneiden und entfernen können. Die heutigen modernen Flüssigkeiten sind in der Regel 20 % schwerer als Wasser und 50 % schwerer als Alkohol, was sie ideal für die Ersatzreinigung von AM-Polymerteilen macht.

Entbindern von Metallteilen

Obwohl Kunststoffe in der additiven Fertigung immer noch weit verbreitet sind, wächst die Dynamik für den Einsatz von Metallen, Keramiken und anderen Verbundwerkstoffen rasant. Der Metall-3D-Druck verwendet den gleichen geschichteten Konstruktionsprozess wie Kunststoff AM, verwendet jedoch feines Metallpulver und ein Bindemittel (normalerweise Paraffinwachs, Carnaubawachs oder spezielles Polyethylenwachs), um grüne Teile herzustellen. Nach der Schichtung werden die Grünteile in einem Ofen gesintert, um vollständig dichte Metallteile herzustellen.

Das Bindemittel hilft bei der Bildung des Grünteils, muss jedoch teilweise entfernt werden, bevor das Teil den hohen Sintertemperaturen ausgesetzt wird. Zu viel Klebstoff, der im Teil verbleibt, kann während des Sinterns zu Rissen, Verformung des Skeletts oder Ausdehnung des Teils führen. Zu wenig Bindemittel kann dazu führen, dass das Teil seine Dimensionsstabilität verliert und von selbst zusammenbricht. In modernen Dampfentfettungsmaschinen werden in vielen Fällen spezielle Flüssigkeiten zur Extraktion des Bindemittels verwendet. Das Fluid ist speziell auf Selektivität ausgelegt, sodass es die richtige Menge Klebstoff entfernen kann, ohne die Teilestruktur zu beschädigen. Entfernen Sie einen Teil (aber nicht alles) des Bindemittels, um eine Kontamination des Metalls während des Sinterprozesses zu vermeiden, die Maßhaltigkeit der Teile während des Sinterprozesses wird dadurch jedoch nicht beeinträchtigt.

Sobald die ausgewählte Bindemittelmenge entfernt ist, wird das Teil bei hohen Temperaturen thermisch gesintert, um das Metallpulver in den endgültigen festen Zustand zu binden. Nach dem Sintern werden die Teile mit üblichen Metallfinish-Techniken wie Schleifen, Schneiden oder Beschichten bearbeitet.

Veredelungsmittel für eine sauberere Umwelt

Veredelungsmittel erfüllen strenge globale Umweltvorschriften und können Herstellern helfen, chlorierte Lösungsmittel wie Trichlorethylen (TCE) zu ersetzen, die bei unsachgemäßer Verwendung Grundwasser- und Luftqualitätsprobleme verursachen können. Das Treibhauspotenzial (GWP) der meisten modernen Ausrüstungsflüssigkeiten beträgt weniger als 10 und das Ozonabbaupotenzial (ODP) ist null. Darüber hinaus können moderne Finishing-Flüssigkeiten auch beim Einsatz in einer Dampfentfettungsmaschine destilliert und im Glätt- oder Entfettungsprozess wiederverwendet werden, wodurch Zeit und Verarbeitungskosten gespart werden.

Unternehmen, die Hilfe bei der Bestimmung des richtigen Finishing-Fluids oder der richtigen Anwendung suchen, sollten sich an einen wichtigen Reinigungspartner wenden, der auf das Glätten und Entfetten von Dampfentfettern spezialisiert ist. Einige Flüssigkeitshersteller haben Ingenieure vor Ort, die Audits vor Ort durchführen, um Methoden zu bewerten. Sie können auch umfangreiche Labortests an Musterteilen durchführen, um die Glätte oder eine erfolgreiche Entfettung sicherzustellen.

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