3Dプリント部品の後処理方法とプロセスの分析

出典: 資料参照

3D プリントされた部品は通常、プリンターから取り出してすぐに出荷できる状態ではありません。通常、ほとんどの製造部品と同様に、出荷する前に 1 つ以上の後処理手順を経る必要があります。これらには、研削、研磨から機械加工、電解研磨までが含まれます。では、3Dプリント後の部品の後処理には具体的にどのような方法があるのでしょうか？ Xianji.comの編集者があなたを学習に導きます。
1.サンドブラスト この方法は、粉末床融合プロセスで 3D プリントされたプラスチック部品や金属部品の後処理によく使用されます。たとえば、選択的レーザー焼結法 (SLS) で製造されたすべてのコンポーネントは、メディアブラスト処理されて、ワークピースに付着した余分な未焼結粉末が除去されます。

メディアブラストは通常、キャビネットの壁を通して空気ノズルと手袋を挿入した密閉されたキャビネット内で実行されます。砂のようなガラスビーズなどの研磨媒体と混合された圧縮空気が部品に向けられます。

メディアが異なれば結果も異なります。ガラスビーズは表面をきれいにし、塗装の準備に使用できる粗い表面を作り出します。セラミック媒体により、部品を触ったときに滑らかな感触になる小さなくぼみが作成されます。小さな金属ボールは金属部品のショットピーニングに使用され、未焼結物質を除去し、表面を滑らかにして繊細な部品の機械的特性を向上させます。

現時点では、サンディングなどの何らかの手動介入なしに、3D プリントされた部品を完全に研磨された状態にできるサンドブラスト法は存在しません。
2. 粉砕とメディアタンブリング 多くの場合、後処理の目的は、部品または部品の特徴を滑らかにしたり磨いたりすることです。サンドペーパーと研磨媒体のタンブリングは、表面粗さを低減するための一般的な方法です。

サンドペーパーには、サイズと粒度に応じてさまざまなグレードがあります。数字が小さいほど、サンドペーパーは粗くなります。たとえば、磨き仕上げに近い状態まで研磨する場合は、ウェットサンディング（流水下でのサンディング）中に 300 番のサンドペーパーを塗布することから始めます。そこから、オペレーターは、600、800、1,200、そして最終的に 2,000 以上の細かいサンドペーパーに進みます。

研磨は手作業であり、それに伴うコスト（主に人件費）が部品の価格を上回る可能性があることに注意することが重要です。

メディアタンブリングは、サンディングとは異なり、自動化された技術である別の研削方法です。タンブリング装置は、仕上げる部品に応じてサイズと形状が異なる振動するプラスチックドラム、セラミックドラム、または金属媒体です。メディアタンブルされた 3D プリント部品は、通常、滑らかまたはサテンのような外観になります。

メディアタンブリングの欠点は、メディアの状態によっては、薄い壁や細かい部分が損傷したり、一部の色が変色したりする可能性があることです。また、サンディングと同様に、部品を研磨された状態に研削するには、多くの場合、複数の手順と操作が必要です。

3. プラスチックの染色 SLS のような粉末床融合プロセスを使用してナイロンから部品を 3D プリントすると、部品の色は白または自然色になります。染色は、見た目を変えてユニークにするための比較的簡単な方法です。

染色では酸性染料を熱湯で混ぜます。多くの部品を一度に水に浸すことができるため、染色は安価な後処理オプションとなります。

さまざまな用途で顔料が汎用性があるため、黒色の部分が圧倒的に最も一般的です。黒は均一な外観を与えますが、一部の色の染料は彩度や光の当たり具合によってバッチごとに異なる場合があります。

ナイロン部分は固体のため、染料が完全に浸透しません。つまり、部品にひどい傷や切れ目がついた場合、ナイロンの自然な色が見えることになります。

4. 後処理 機械加工は、特定の仕上げや許容誤差を必要とする 3D プリント金属部品に最もよく使用されます。機械加工では通常、ドリル、エンドミル、またはその他の切削工具を介して、手動または CNC フライス工具を使用して材料を除去します。

後加工された部品は、微小応力点が少なく表面が連続的に滑らかになるため、機械的特性が向上します。ただし、後処理はコストがかかることが多く、カスタム設定とテスト実行が必要になります。

5. スチームスムージング この非接触プロセスは、材料の非互換性を利用します。たとえば、材料が化学的に適合しないため、アセトンは ABS プラスチックを溶かします。適切に制御されていれば、アセトン蒸気平滑化プロセスは ABS 3D プリントの外側のみを液化し、部品が損傷する前に溶解作用を停止します。

機械加工と同様に、蒸気平滑化により部品の機械的特性と外観を向上させることができます。多孔質材料を水が浸入することなく密封することもできます。

蒸気平滑化の欠点の 1 つは、脆い部品の変性です。プロセスが完了したら、特徴を丸くすることができます。

6.金属の電解研磨 この技術により、表面の粗さが軽減され、明るさが向上します。このプロセスでは、材料を導電性溶液に浸し、材料のイオンを表面から除去して滑らかさを高めます。

電解研磨は、非常に細かい材料の層のみを除去するため、通常は研磨の最後のステップとなります。いくつかのプロセスでは、部品を徹底的に研磨し、鋭い角や微妙な特徴を取り除きます。

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