Anwendungen in der Nachbearbeitung

Verbinden, versiegeln und verschönern Sie 3D-gedruckte Bauteile

Verschiedene unkomplizierte Nachbearbeitungen ermöglichen die Herstellung von Prototypen, sich die kaum von Spritzgussprodukten unterscheiden, von anspruchsvollen Werkzeugen und von individuell gefertigten, langlebigen Geräten mit schönem Design und angenehmer Haptik.

Gleitschleifen von FDM-Bauteilen

Überblick

Durch Gleitschleifen lässt sich die Oberflächenbeschaffenheit von FDM (Fused Deposition Modeling)-Bauteilen verbessern. Durch Gleitschleifen können Schichtspuren geglättet (bzw. abgetragen) oder FDM-Oberflächen auf Glanz poliert werden. Das Abtragen und Polieren erfolgt in zwei Schritten.

Stratasys führt umfassende und fortlaufende Untersuchungen zum Gleitschleifen durch, um den Kunden weitere Nachbearbeitungsoptionen zur Verfügung zu stellen. Da die derzeit verfügbaren Gleitschleifmaschinen in der Metallbearbeitung entwickelt wurden, arbeiten die Techniker von Stratasys gemeinsam mit den Maschinenherstellern an Best Practices für den Einsatz dieser Systeme für Kunststoffe. Die ersten Ergebnisse sind vielversprechend. Für folgende Teile ist das Gleitschleifen in der Regel zu empfehlen: zu lackierende Bauteile, Modelle für Spritzgussteile, Gehäuse, Lüftungs- und Leitungsprodukte sowie Vorlagen.

Wenn Sie ein FDM-Bauteil genauer betrachten, werden Sie feststellen, dass die äußeren Werkzeugpfade etwa 0,051 mm über die Schichtablagerung hervorstehen. Beim Gleitschleifen wird das Material an der Außenfläche des Bauteils geglättet, indem 0,038 bis 0,076 mm von der Oberfläche entfernt werden.

Systemtypen

Stratasys hat für das Gleitschleifen zwei Systemtypen getestet: Vibrations- und Fliehkraftgleitschleifen. Mit den Maschinen der beiden im Folgenden aufgeführten Hersteller wurden erfolgreiche Tests durchgeführt. Für Maschinen anderer Hersteller können keine Ergebnisse prognostiziert werden.

Maschinen zum Vibrationsgleitschleifen sind in Wannen- oder Trommelform und jeweils in verschiedenen Größen verfügbar. Sowohl die Wannen als auch die Trommeln eignen sich für alle FDM-Materialien. In den Standardwannen werden die Bauteile aggressiv bearbeitet. Daher wurden in die Wanne Stäbe eingepasst, sodass keine Schäden durch Verfahrensmittel entstehen, die zwischen dem Bauteil und der Wand eingeklemmt sind. Diese Stäbe sind zum Nachbearbeiten von FDM-Bauteilen in einem Wannensystem erforderlich. Die Zykluszeiten sind für Trommelsysteme aufgrund der weniger aggressiven Verarbeitung länger, die Teile sind jedoch besser vor Beschädigungen geschützt. Zudem wird diese Methode aufgrund der einheitlicheren Glättungswirkung bevorzugt.

Stratasys hat die Durchlauf-Gleitschleifwanne V13 von Almco Inc (www.almco.com; 507 West Front St., Albert Lea, MN 56007; 1-800-521-2740) getestet und kann diese empfehlen. Die Wanne misst 129,5 mal 50,8 mal 61 cm. Um einen ausreichenden Strahlmittelraum und -fluss zu gewährleisten, beträgt die maximale Teilegröße etwa 114 mal 30 mal 40 cm. Einige größere Teile sollten möglicherweise in einem Rollaufsatz platziert werden, damit lange Teile nicht durch das Verarbeitungsdrehmoment deformiert werden. Die Wanne kann für die Verwendung mehrerer Verfahrensmittelarten aufgeteilt werden. Die ungefähren Kosten belaufen sich für die Maschine auf 40.000 USD und für die Verfahrensmittel auf 5.000 USD. Auch für Trommelsysteme empfiehlt Stratasys Almco. Ermitteln Sie gemeinsam mit dem Hersteller die geeignete Systemgröße für Ihre typischen Teile.

Maschinen zum Fliehkraftgleitschleifen sind nur in einem Modell und einer Größe verfügbar. Diese Maschine ist für alle FDM-Materialien geeignet, die Teilegröße ist jedoch zu allen Seiten auf 12,7 cm begrenzt. Das Fliehkraftgleitschleifen eignet sich für zerbrechliche oder detailreiche Bauteile.

Stratasys hat die Gleitschleifmaschine C-4-806 von Grav Co (www.gravcollc.com; 400 Norwood Ave., Sturgis, MI 49091; 1-800-521-5793) getestet und empfiehlt sie, da sie über einen Antrieb mit Drehzahlregelung verfügt. Für die vier Trommeln der Maschine können höchstens zwei verschiedene Verfahrensmittelarten verwendet werden. (Die Verwendung zu vieler Verfahrensmittelarten kann beim Drehen der Trommeln zu einem Ungleichgewicht führen.) Die ungefähren Kosten belaufen sich für die Maschine auf 30.000 USD und für die vier verschiedenen Verfahrensmittel auf 2.000 USD.

Verfahrensmittelauswahl

Zum Gleitschleifen steht eine große Auswahl an Verfahrensmitteln zur Verfügung. Stratasys hat keramische, synthetische, Kunststoff- und pflanzliche Schleifkörper getestet. Mit Ausnahme der pflanzlichen Schleifkörper sind Verfahrensmittel in vielen Größen und Formen verfügbar. Berücksichtigen Sie bei der Auswahl der Verfahrensmittel die Größe und Geometrie der am häufigsten verwendeten Teile. Für kleine Teile sind feinere Verfahrensmittel erforderlich, während für äußerst detailreiche oder präzise Teile komplexe Schleifkörperformen wie z. B. Sterne benötigt werden. Beachten Sie, dass sich die Herstellerbeschreibung der gewünschten Nachbearbeitung wie z. B. „Gebürstet“ oder „Satiniert“ auf die Ergebnisse für Metallteile bezieht. Im Folgenden finden Sie die Ergebnisse unserer Experimente mit FDM-Bauteilen:

Keramische Schleifkörper sind die schwersten und aggressivsten Verfahrensmittel und eignen sich am besten für die stabilsten FDM-Materialien: PC, ULTEM und PPSF. Keramische Schleifkörper sind zum Abtragen und/oder Polieren für die jeweils gewünschte Nachbearbeitung in vielen Formen und Größen verfügbar. Keramische Poliermittel können allen FDM-Materialien zu glänzenden Oberflächen verhelfen.

Synthetische Schleifkörper werden hauptsächlich zum Abtragen verwendet und eignen sich gut für M-30 und PC-ABS. Da sie leichter als Kunststoff oder Keramik sind, kann die Zykluszeit länger sein. Je leichter die Verfahrensmittel, desto geringer das Risiko von Schäden an den Teilen. Wenn allein das Gewicht der Keramik- oder Kunststoffkörper beim Durchlaufen der Bauteile in einer Wanne oder Trommel zum Brechen dünner Teilewände oder feiner Details führt, können synthetische Verfahrensmittel eine geeignete Alternative sein.

Kunststoff-Schleifkörper sind am besten für M-30 und PC-ABS geeignet, können jedoch in den meisten Fällen auch für PC eingesetzt werden. Diese Verfahrensmittel sind weniger aggressiv, da sie leichter und weicher als Keramik sind. Kunststoffe werden hauptsächlich zum Abtragen verwendet und sind in vielen Größen und Formen erhältlich.

Pflanzliche Schleifkörper werden hauptsächlich zum Polieren verwendet und können zum Abtragen sowie für bessere Ergebnisse beim Polieren auch mit Verbundstoffen kombiniert werden. Die Tests von Stratasys zu diesen Verfahrensmitteln befinden sich noch im Anfangsstadium. Möglicherweise eignen sie sich ausschließlich zum Abtragen von M-30. Pflanzliche Schleifkörper sollten zum abschließenden Polieren nach einer Nasspolitur verwendet werden. Sie können zu einer gewissen Verfärbung führen, die sich leicht abwaschen lässt. Hierfür eignet sich ein mit sauberem Wasser gefüllter WaterWorks-Tank.

Unabhängig von den Verfahrensmitteln sollten die Bauteile nach Abschluss des Nachbearbeitungsverfahrens aus dem System entnommen werden, damit sich keine Ablagerungen ansammeln können. Die Teile sollten nicht in ruhenden Verfahrensmitteln verbleiben. Spülen Sie die Teile mit sauberem Wasser ab, um jegliche Rückstände zu beseitigen.

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