Cruscotto con venature in legno Objet

Applicazioni di finitura

Unisci, sigilla e decora le parti stampate in 3D

Per prototipi difficilmente distinguibili dai prodotti stampati a iniezione, applicazioni per la realizzazione di attrezzature avanzate e dispositivi personalizzati duraturi di aspetto gradevole, è possibile applicare una fase di post-trattamento alle parti stampate in 3D.

Tecniche di finitura di parti in polifenilsulfone

Panoramica

Il polifenilsulfone (PPSF) è un materiale FDM chimicamente resistente ad alta temperatura e a resistenza elevata. Ideale per le applicazioni più esigenti, la sua durezza e la sua resistenza chimica rendono la finitura di parti in PPSF con carta abrasiva o solventi difficile e dispendiosa in termini di tempo.

Quando sono necessarie superfici lisce, le due opzioni utilizzate più spesso sono la levigatura a mano o la fresatura. Resistente alle abrasioni, il PPSF rende la levigatura a mano un'attività laboriosa che può richiedere diverse ore di tempo. Benché un passaggio di finitura tramite fresatura CNC possa accelerare notevolmente la lisciatura delle superfici, annulla molti dei vantaggi del processo FDM. Per preparare la lavorazione, è necessaria una certa quantità di tempo per la programmazione CAM e la configurazione delle macchine. La lavorazione richiede inoltre la presenza di un supervisore del processo.

Se il PPSF viene utilizzato per creare strumenti o stampi, è disponibile una nuova alternativa più rapida per la lisciatura delle superfici: la termoformatura. Per questo processo, viene steso un sottile foglio di plastica sulla superficie della parte in PPSF. Mentre si adatta alla forma della parte, il foglio di plastica non trasferisce gli strati di linee alla superficie esterna. Per preservare i vantaggi meccanici, termici e chimici del PPSF, il processo di termoformatura utilizza fogli di plastica realizzati con resina PEEK (polietereterchetone). Rispetto alla levigatura a mano, la termoformatura con resina PEEK può ridurre i tempi di lavorazione del 75% e i costi del 90%.

Processo

La lisciatura di una parte in PPSF con una pellicola esterna di PEEK è un processo relativamente semplice che richiede l'apporto di poche modifiche a un'operazione di termoformatura standard. Le differenze principali consistono nel fatto che il PEEK è il materiale termoformato e che la parte FDM funge da stampo di termoformatura.

Di seguito vengono descritte le fasi principali del processo. Per una descrizione esaustiva e dettagliata della termoformatura con FDM, vedi la guida “Thermoforming for Prototype and Short-Run Applications” (Termoformatura per applicazioni prototipo e a tempi brevi) di Stratasys.

  1. Costruzione della parte:
    Seleziona lo spessore desiderato del foglio in PEEK che verrà termoformato. L'intervallo di spessore consigliato è compreso tra 0,08 e 0,13 mm (0,003 e 0,005 pollici), ma è possibile utilizzare fogli di spessore fino a 0,25 mm (0,010 pollici). Fogli di PEEK più spessi richiedono una pressione a vuoto maggiore durante la termoformatura e potrebbero impedirne la stesura su elementi più piccoli. Per compensare lo spessore del foglio termoformato, regola il modello CAD della parte in PPSF correggendo tutte le superfici esterne. Facoltativamente, il modello CAD può essere modificato per includere un anello da 1,27 mm (0,050 pollici) attorno al perimetro dello stampo. Questo anello semplificherà l'unione della pellicola in PEEK alla parte. Per semplificare e accelerare il processo di termoformatura, modifica i parametri di costruzione FDM per rendere più porosa la parte in PPSF. In questo modo, la pressione a vuoto della macchina di termoformatura potrà passare attraverso la parte senza che sia necessario praticare manualmente i fori di sfiato attorno al suo perimetro. Effettua questa operazione in Insight impostando le intercapedini raster delle due superfici più esterne su 0,03 mm (0,001 pollici). Imposta inoltre le intercapedini raster del corpo del modello su 0,25 mm (0,010 pollici) per favorire il flusso d'aria attraverso la parte. Crea quindi la parte in PPSF come sistema Fortus. Al termine della creazione, rimuovi i supporti in preparazione alla termoformatura.
  2. Termoformatura:
    Monta la parte in PPSF su una piastra di base tagliata secondo una dimensione adatta alla piastra della macchina di termoformatura. La piastra di base può essere di qualsiasi materiale rigido in grado di resistere al calore del processo di termoformatura. Carica la parte in PPSF nella macchina di formatura a vuoto e inserisci un foglio di materiale PEEK. Per garantire che vi sia una solida unione meccanica tra la parte in PPSF e la pellicola in PEEK, è consigliabile utilizzare materiali con lato adesivo. I test hanno dimostrato che Victrex P500S, una pellicola APTIV PEEK con lato adesivo in silicone, funziona bene per questa applicazione. Scalda il foglio fino a 140-160°C (284-320°F) e stendilo sulla parte in PPSF non appena raggiunge il punto di stampaggio. In genere, questo ciclo deve essere completato in meno di 20 secondi. Tempi più estesi provocano la cristallizzazione della pellicola in PEEK, che diventa rigida e opaca di conseguenza. Per evitare la cristallizzazione, osserva il foglio in PEEK. Con l'applicazione del calore, si allenta e quindi si tende. Dopo che la pellicola in PEEK ha aderito completamente, applica rapidamente la pressione a vuoto fino a quando la pellicola non si raffredda. Dopo l'operazione di stampaggio a vuoto, ritaglia il foglio in PEEK in base alle dimensioni della parte in PPSF. La parte in PPSF/PEEK è ora pronta per essere messa in servizio.

Confronto in termini di tempi e costo dei modelli di stampaggio FDM tramite levigatura a mano e termoformatura con PEEK di un beccuccio di sfiato di uno pneumatico posteriore.


Processo

Tempi di lavorazione

Costo di lavorazione

Costo dei materiali

Levigatura a mano

4 ore

USD $160

USD $5

Pellicola in PEEK

1 ora

USD $10

USD $6

RISPARMI

3 ore (75%)

USD $149 (90%)

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