SLS 3Dプリント部品を滑らかで光沢のあるものにする魔法、化学蒸気研磨技術

この投稿は、Little Soft Bear によって 2021-10-21 11:47 に最後に編集されました。

出典: TPM3D コンテンツの前に、3Dプリントされたリストガードのビデオをご覧ください。
この滑らかな表面と明るい黒色、タイトルを読んでいなければ、SLAで作られていると推測した友人もいると思います。実際、これはYingpu Precimid1180 BLK（ブラックナイロン11）粉末材料で作られ、レーザー焼結法で成形されています。3Dプリントに詳しい友人は、SLS技術で印刷された部品は精度が良く、機械的特性も優れていますが、外観の検証では、部品の表面が比較的粗く粒状であるため、滑らかさはSLA技術や従来の射出成形やCNC加工技術ほど良くないことを知っています。ビデオの保護ギアはどのようにしてこのような効果を実現しているのでしょうか。

1. 技術紹介 これまで、SLS プリント部品に動画のような表面の滑らかさと光沢のある外観を持たせたい場合、通常は手作業で研磨と染色を行っていましたが、この方法には限界がありました。まず、3D プリント部品は通常、構造が複雑で、内部に空洞や格子構造がある場合 (動画の防護服など)、研磨と研磨は無力です。次に、手作業による職人技には、オペレーターに高度な経験とスキルが求められ、熟練した職人の人件費も高くなります。最後に、研磨と研磨には時間がかかり、労働集約的です。この方法は、カスタマイズされた製品には使用できますが、大量生産となると、効率の要件を完全に満たすことができません。
顧客にさらに価値の高い3Dプリントソリューションを提供し、従来の研磨プロセスの限界を打破するために、TPM 3D Yingpuは中国で初めて英国のAMT化学気相研磨技術を導入しました。9月末に2台の化学研磨装置のテストを完了し、正式に稼働させました。自動車、家電、医療、文化創造教育など、さまざまな業界の顧客がSLSプリント部品のバッチ研磨をより快適かつ迅速に実現するのに役立ちます。 AMT は、全自動 3D プリント後処理装置を製造する英国のメーカーです。主な製品には、自動脱粉装置や化学蒸気平滑化装置などがあります。

TPM3D Yingpuは、国内で初めてAMT化学気相研磨技術を導入しました。
AMTの化学気相研磨技術は、特殊な化学溶剤を使用して、気化後にキャビン内の部品を燻蒸します。部品の表面が溶解します。表面の微細な凹凸により、表面の微細な隆起部分が最初に溶解し、溶解速度は凹部分よりも速くなります。溶解した液体の表面は張力の影響を受け、できるだけ収縮する傾向があります。隆起部分は凹部分に向かって流れ、凝固後、均一で滑らかで平らな表面が生成されます。最後に、部品の表面の溶液は再び蒸発して回収されます。部品の表面には残留物が残らず、元の材料だけが残り、燻蒸と研磨のプロセス全体が完了します。このようにして、完全に磨かれた部品が得られます。
AMT化学気相研磨後の部品
AMT 化学気相研磨技術の健康と安全のテストに関するホワイトペーパー2. 技術的な特徴 化学的に研磨された部品には、次のような特性があることがわかりました。

1. 表面の光沢がより美しくなります 化学燻蒸後の部品の最も明らかな変化は、表面の粒状性が除去され、光沢性が向上し、マットな質感が光沢のある質感に変わり、滑らかな感触と高級感が増したことです。
Yingpu Precimid1172Pro（ナイロン12）で印刷されたプロセスサンプル Yingpu Precimid1172Pro GF30 BLK（30％ガラス強化ナイロン12）で印刷された電動工具ハンドルシェル
2. 表面の滑らかさが大幅に向上します 化学研磨後、部品表面の滑らかさを効果的に向上させることができます。顕微鏡を使用して、処理前後の部品の表面を観察します。表面の微細な凹凸が「滑らかに」なり、表面の滑らかさが大幅に向上していることがわかります。また、燻蒸プロセスのパラメータを調整して表面をより緻密で滑らかにすることで、処理の程度と効果を向上させることもできます。（データによると、燻蒸と研磨後の部品の表面平滑度はRa0.7に達する可能性がある）
Yingpu Precimid1172Pro GF30 BLK 部品の研磨前と研磨後の 500 倍顕微鏡での比較 (左が研磨前、右が研磨後)

Yingpu Precimid1180 BLK材料（PA11）は、スナップオン部品の光沢のある表面を印刷します。
3. 機械的性質の向上 研磨後、部品の表面粗さが減少し、亀裂点が消失したため、破断時の伸びが大幅に改善されます。総合的なデータによると、PA12 の破断時の伸びは 30% 以上向上します。同時に、薄肉部品の靭性が大幅に向上し、破損しにくくなります。
Yingpu Precimid1172Pro GF30 BLKでプリントされたドローンシェル（厚さはわずか0.8mm）
Yingpu Precimid1180 BLK素材で印刷されたスプリング部品
4. 気密性・防水性の向上 パイプ、各種ジョイント、屋外製品の筐体など、気密性や防水性を考慮する必要がある部品の場合、化学燻蒸研磨により表面密度を効果的に向上させ、上記の要件を満たすことができます。同時に、医療用矯正器具の場合、環境に優しく安全認証を受けたグリーンソリューションを使用して表面の滑らかさを向上させることで、小さな毛穴での細菌の増殖を防ぎ、人間の皮膚との長期接触時の安全性を確保できます。
Yingpu Precimid1180 BLK材料で処理した後の表面の防水性 Yingpu TPM3D PA6X BLK材料（PA6）で印刷された自動車用オイルパイプジョイント Yingpu Precimid1180 BLK材料で印刷されたリストガード
5. サイズへの影響がほとんどない 最後に、化学燻蒸研磨は部品のサイズにほとんど影響を与えません。サンプルのサイズを測定すると、全体的な変化は0.4％を超えず、元のモデルの寸法の大部分が許容範囲内にあることを保証できます。要求が高い部品については、寸法精度を確保するために加工余裕を確保することもできます。
化学蒸気研磨前後の寸法変化試験（データソース：AMTホワイトペーパー）
3. 応用分野 当社は化学気相研磨技術とSLS 3D印刷技術を有機的に組み合わせることで、SLS 3D印刷部品の表面平滑性を向上させ、機械的特性を強化し、気密性と防水性を実現し、レーザー焼結部品も滑らかな外観と射出成形に似た性能を実現できます。これにより、SLS 3D印刷技術の応用シナリオがさらに拡大し、外観検証の分野で使用できるようになるほか、機能検証や最終用途分野でより深い応用が可能になります。加工後、SLS 3Dプリントされた自動車用パイプライン、エアダクト、各種インペラ、ジョイント、屋外用電子製品ハウジング、長時間皮膚に接触する医療リハビリ補助具、TPU靴のミッドソールなどの部品は、実際の使用要件をよりよく満たすことができ、自動車、消費財、電子機器、医療、文化創造教育などの業界のユーザーにさらなる価値をもたらします。

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