Постобработка изделий является одним из наиболее важных и трудоемких процессов 3D печати. Среди его этапов стоит выделить очистку — как первую стадию постобработки, которая выполняется сразу после завершения работы принтера. Она представляет собой комплексную процедуру, в ходе нее пользователи очищают деталь от поддержек и остатков материала. Очистка может включать разный набор и последовательность действий, в зависимости от выбранной аддитивной технологии и материала (смолы, порошки и т.д.).
Очистка деталей по-прежнему часто выполняется вручную, несмотря на появление множества технологий автоматизации в сфере 3D печати. Помимо своей длительности и трудоемкости, этот процесс также имеет немало “подводных камней”, с которыми нередко сталкиваются как начинающие, так и опытные пользователи. В данной статье мы рассмотрим наиболее популярные методы этого этапа постобработки и расскажем об особенностях каждого из них.
Очистка детали от остатков материала
Этот процесс имеет немало важных нюансов и напрямую зависит от типа используемого материала. Далее вы узнаете о том, как нужно правильно очищать детали от полимерных смол и порошков.
Смолы
При 3D печати из смол определенная часть материала не затвердевает в процессе фотополимеризации и остается на поверхности готового изделия. Для удаления этих остатков требуется промывка детали, которую следует выполнять очень аккуратно, так как сразу после печати она еще не успела полностью отвердеть. На сегодняшний день на рынке доступны различные решения для оптимизации этого процесса. Большинство из них представляют собой емкости для полоскания деталей. Также свое оборудование предлагают некоторые производители принтеров для полимерной печати — например, Form Wash от Formlabs. Часто для очистки изделий от смол применяются специальные средства: изопропиловый спирт (IPA), трипропилен гликоль монометил (TPM) и другие. Перед работой с ними стоит позаботиться о средствах защиты.
Порошки
Для порошковых методов 3D печати актуальны другие методы очистки, которые заключаются в удалении порошка с поверхности деталей (depowdering). Как и в случае со смолами, порядок действий здесь также зависит от используемой технологии. Например, при SLS печати (выборочное лазерное спекание) производимые детали находятся внутри так называемого “пирога”. После завершения процесса печати нужно дать поддону остыть, после чего можно вручную извлечь готовую деталь из порошковой массы. Здесь также важно использовать средства защиты в виде перчаток и маски-респиратора, чтобы избежать контакта кожи или слизистых с токсичным порошком. В наши дни большинство SLS-принтеров оснащаются специальными станциями для автоматической очистки изделия и сбора оставшегося сырья для повторного применения. Далее его можно смешать с новым порошком для увеличения объема и заново загрузить в принтер.
После извлечения детали из порошковой массы следует перейти к более тщательной ручной очистке при помощи кисточки. При аддитивном производстве изделий в крупных объемах стоит задуматься о внедрении решений по автоматизации этого этапа. Впрочем, детали со сложной геометрической формой придется дополнительно очищать вручную. На сегодняшний день в продаже доступен ряд моделей таких устройств, задействующих разные технологии. Одной из самых распространенных среди них является пескоструйная обработка, которую часто выполняют при помощи вращающегося барабана и пушки со сжатым воздухом. Другие же модели техники используют для этих целей вакуумный очиститель и пескоструйную камеру.
Автоматическая очистка позволяет избежать ряда “подводных камней” на этом этапе. Очищая детали вручную, можно повредить хрупкое изделие, оставить на нем следы или не полностью удалить порошок с его поверхности.
Удаление поддержек
Еще одной важной составляющей очистки является удаление поддержек, если такие использовались в процессе печати. Операция не актуальна для порошковых аддитивных технологий (SLS, MFJ, SAF), так как полимерные порошки сами по себе поддерживают деталь. Кроме того, в зависимости от выбранной технологии и геометрии изделия, можно сразу перейти к этому этапу без предварительной очистки. В частности, сделать это позволяет 3D печать методом наплавления (FDM).
Несмотря на сложность удаления поддержек, они приносят немалую пользу в процессе аддитивного производства — например, при печати изделий с консольными элементами. Стоит выделить разные методы выполнения этой процедуры, которые зависят от сложности конструкции и материала детали. Прежде всего, можно снять поддержки самостоятельно — вручную (если их немного и они легко снимаются) или при помощи инструментов: небольшого ножа или резака. Важно аккуратно обрезать поддержки во всех местах крепления, чтобы не повредить готовую деталь.
В случае с водорастворимыми поддержками достаточно просто промыть их водой или специальными растворами. Например, HIPS-пластик быстро растворяется лимоненом, а PVA легко смывается обычной водой. Также можно автоматизировать процедуру удаления пластиковых поддержек при помощи специальной техники, повысив ее производительность, скорость и точность.
Что касается постобработки напечатанных из металла изделий, то для этого используют фрезерные станки с ЧПУ и разные методы металлообработки (например, резку проволоки).