Menguasai Permukaan Akhir Pencetakan 3D:Teknik Penting untuk Kualitas Suku Cadang Unggul
Pertama, mari kita mulai dengan pengenalan konsep penyelesaian permukaan pencetakan 3D. Sederhananya, ini adalah ukuran kualitatif seberapa kasar permukaan suatu bagian setelah dicetak. Permukaan yang sangat halus dianggap 'halus' sedangkan permukaan yang kasar memiliki hasil akhir yang 'buruk'.
Ini adalah langkah penting dalam setiap proses manufaktur karena terdapat persyaratan kualitas permukaan yang ketat untuk hampir setiap produk. Selembar kertas, misalnya, tidak dapat memenuhi tujuannya jika terlalu kasar untuk ditulisi dan tidak laku di pasaran.
Oleh karena itu, mencapai hasil akhir permukaan yang diinginkan adalah prioritas utama bagi produsen pencetakan 3D. Seringkali, ini adalah pekerjaan pasca-pemrosesan yang melibatkan banyak teknik, yang akan segera dibahas.
Selain itu, menyelesaikan komponen cetakan 3D menghadirkan tantangan unik karena kualitas yang melekat pada proses manufaktur aditif. Karena bagian-bagiannya dibangun lapis demi lapis, permukaannya terdiri dari pola punggungan dan lembah berulang yang harus diratakan dengan tetap menghormati integritas bagian tersebut.
Ada beberapa alasan untuk menetapkan target spesifik untuk penyelesaian permukaan pencetakan 3D. Alasan-alasan ini bisa bersifat dangkal dan fungsional. Di bawah ini adalah ringkasan daftar berbagai alasan tersebut.
1. Estetika
Finishing permukaan yang baik menambah nilai estetika bagian tersebut. Hal ini mencakup elemen tampilan seperti warna, tekstur, dan kekasaran (mengkilap/matte).
2. Sifat Mekanik &Kimia
Metode penyelesaian permukaan dapat meningkatkan kinerja komponen cetakan 3D. Bagian logam, misalnya, dapat dilapisi agar tahan korosi dan menghantarkan listrik. Beberapa metode menyebabkan ketahanan terhadap suhu tinggi dan keausan pada suku cadang yang ditujukan untuk aplikasi berat dan berat.
3. Fungsionalitas
Aplikasi tertentu memerlukan penyelesaian permukaan tertentu agar dapat berfungsi dengan baik. Kecocokan interferensi, misalnya, sangat bergantung pada kualitas permukaan bagian yang dikawinkan. Oleh karena itu, dalam kasus lain, permukaan kasar mungkin lebih disukai untuk meningkatkan luas permukaan agar perpindahan panas efektif.
4. Toleransi Manufaktur
Perawatan permukaan cukup sering digunakan dalam penyelesaian pencetakan 3D untuk membawa suatu bagian dalam batas toleransi dimensinya. Jadi, materi tambahan dapat dihapus atau lebih banyak materi dapat ditambahkan untuk tujuan ini.
Pencetakan 3D adalah proses kompleks dengan banyak faktor yang berkontribusi dan bagian yang bergerak. Masing-masing faktor ini mempengaruhi hasil akhir permukaan pencetakan 3D dengan cara yang berbeda. Seorang insinyur harus memiliki pemahaman yang baik tentang hal ini untuk mengetahui apa yang harus disesuaikan untuk mendapatkan penyelesaian pencetakan 3D yang diinginkan.
1. Proses Pencetakan 3D
Hasil akhir permukaan pencetakan 3D bervariasi secara drastis antara teknik pencetakan 3D yang berbeda. FDM, misalnya, rentan terhadap masalah seperti resolusi permukaan yang rendah dan lengkungan karena proses deposisi lapis demi lapis. Dapat dimengerti bahwa metode berbasis bubuk seperti pencetakan SLS 3d menghasilkan permukaan akhir yang kasar karena bagian-bagiannya terbuat dari partikel bubuk.
2. Parameter Pencetak 3D
Parameter pencetakan 3D memainkan peran penting dalam penyelesaian permukaan akhir. Misalnya, semakin rendah ketebalan (atau resolusi) lapisan, semakin halus tampilan permukaannya. Kecepatan pencetakan, proses pengawetan, dan pengisian juga merupakan faktor penting yang berkontribusi terhadap kualitas permukaan.
3. Bahan Pencetakan 3D
Bahan pencetakan 3D memiliki sifat berbeda dan kompatibel dengan metode berbeda. Variasi penyelesaian permukaan juga dapat disebabkan oleh keterbatasan material dan sifat.
4. Kualitas Printer 3D
Bentuk dan kondisi printer 3D juga mempengaruhi hasil akhir permukaan. Printer berbiaya rendah tidak dapat menghasilkan komponen dengan kualitas permukaan tinggi. Demikian pula, printer 3D yang lama dan tidak dirawat dengan baik juga akan kehilangan keakuratannya seiring waktu. Faktor-faktor yang berkontribusi terhadap hal ini mencakup kondisi rel dan motor printer 3D, penyelarasan rangka/alas, kemampuan pengontrol, kondisi sumber listrik, dll.
Bagan di bawah ini membandingkan kemampuan penyelesaian permukaan pencetakan 3D dari proses pencetakan 3D yang populer.
Proses Pencetakan 3DKekasaran Permukaan (Ra)FDM/FFF10SLD/DLP3SLS13PBF15
Kami telah membahas secara menyeluruh berbagai aspek penyelesaian permukaan pencetakan 3D. Sekarang, kita akan beralih ke berbagai metode yang digunakan para insinyur untuk menyelesaikan komponen pencetakan 3D.
Teknik-teknik ini sangat bervariasi dalam hal efektivitas, biaya, persyaratan keterampilan, dan metodologi secara keseluruhan. Kami membahas beberapa opsi terpenting di bawah ini.
1. Pengamplasan
Pengamplasan adalah metode paling umum untuk penyelesaian pencetakan 3D. Ini adalah proses sederhana di mana amplas yang kasar dan abrasif digosokkan ke permukaan bagian untuk menghaluskannya. Fitur permukaan yang tidak sempurna, seperti tonjolan dan sudut tajam, akan patah atau rata karena gesekan selama proses ini.
Ini adalah teknik yang sangat berguna karena sangat intuitif, murah, efektif, dan dapat digunakan pada sebagian besar material. Amplas tersedia dalam berbagai tingkatan yang berbeda dalam ukuran butirannya. Nilai kasar memiliki butiran yang lebih besar dan menghilangkan lebih banyak material tetapi pada saat yang sama meninggalkan permukaan yang lebih kasar.
Biasanya proses pengamplasan diawali dengan menggunakan grade yang kasar dan secara bertahap beralih ke grade yang lebih halus seiring dengan semakin halusnya permukaan.
Namun, kita harus berhati-hati saat mengampelas, karena cukup mudah menghilangkan material berlebih dan merusak bagian tersebut. Oleh karena itu, proses ini juga memakan waktu dan mungkin tidak cocok untuk pekerjaan dengan produktivitas tinggi.
Hasil akhir permukaan pencetakan 3D tidak mulus mengkilat. Sebaliknya, ia memiliki hasil akhir matte. Untuk lebih meningkatkan kualitas permukaan, seseorang dapat menggunakan kain pemoles, amplas ekstra halus, atau pengecatan/pelapis.
2. Pemesinan/Penggilingan
Meskipun pencetakan 3D dan permesinan CNC sering kali ditampilkan sebagai teknologi manufaktur yang berlawanan, dan saling bersaing untuk mendominasi industri, ada beberapa cara di mana keduanya saling melengkapi. Salah satu aplikasi hybrid tersebut adalah penyelesaian komponen pencetakan 3D.
Banyak metode pencetakan 3D yang tidak mampu mencapai permukaan akhir yang halus pada proses subtraktif seperti pemesinan dan penggilingan.
Oleh karena itu, siklus penyelesaian pemesinan/penggilingan sangat umum terjadi setelah pencetakan 3D. Ini sangat efektif ketika mempertahankan toleransi yang ketat dan permukaan yang sangat halus. Selain itu, pemesinan adalah alat serbaguna yang berguna di area yang sulit dijangkau seperti lubang dalam atau fitur melengkung.
Terlebih lagi, Ini kompatibel dengan sebagian besar bahan pencetakan 3D, baik yang berbahan dasar plastik maupun logam.
3. Peledakan Manik
Peledakan manik adalah teknik finishing pencetakan 3D abrasif populer lainnya. Seperti namanya, ini melibatkan peledakan manik-manik plastik atau kaca kecil pada permukaan kasar. Dampaknya menyebabkan ketidaksempurnaan permukaan menjadi rata.
Ini adalah metode yang cepat dibandingkan dengan pengamplasan. Selain itu, manik-manik juga dapat diarahkan ke bagian yang sulit dijangkau dan menghaluskan permukaan bagian dalam, yang tidak dapat diakses dengan amplas genggam.
Biasanya, peledakan dimulai pada tekanan rendah untuk menilai tingkat abrasi. Hal ini diperlukan karena tekanan ekstra dapat menghilangkan material berlebih atau merusak permukaan. Dengan inspeksi visual dan pengalaman yang tepat, operator kemudian dapat meningkatkan tekanan peledakan untuk mengoptimalkan permukaan akhir pencetakan 3D.
Selain itu, terdapat berbagai proses sejenis lainnya seperti sandblasting, shot peening, dan water blasting, dengan sedikit perbedaan satu sama lain.
4. Pelapisan
Pelapisan (electroplating) adalah proses pengaplikasian lapisan logam tipis secara elektrik pada permukaan plastik atau logam. Ini adalah praktik umum untuk menyelesaikan komponen pencetakan 3D karena beragam manfaat dan kenyamanannya.
Dalam kebanyakan kasus, pelapisan meningkatkan berbagai sifat material dari bagian tersebut. Dapat dimengerti bahwa komponen plastik cetakan 3D lemah dan rentan pecah. Melapisinya dengan logam yang sesuai dapat meningkatkan daya tahan, ketahanan aus, dan memberikan kemampuan menahan suhu yang lebih tinggi.
Selain itu, untuk komponen logam, pelapisan listrik dapat menyebabkan berbagai sifat berguna seperti ketahanan terhadap korosi dan oksidasi, kemampuan menyolder, dan konduktivitas listrik.
Terlepas dari tujuan fungsional tersebut, pelapisan berfungsi sebagai cara terbaik untuk meningkatkan estetika permukaan akhir pencetakan 3D. Lapisan logam seperti emas, perak, dan krom menambah daya tarik estetika yang unggul pada komponen.
5. Lukisan
Melukis adalah proses yang mudah dan dipahami dengan baik. Ini memiliki tujuan yang sama seperti di tempat lain:penampilan yang lebih baik. Hal ini karena, dengan cat, pengguna memiliki opsi untuk memilih hampir semua warna dan tampilan.
Pada umumnya, proses pengecatan diawali dengan pelapisan primer dan dempul. Hal ini akan menghaluskan permukaan sedikit dengan mengisi celah dan lembah sampai batas tertentu dan mempersiapkan permukaan dengan lebih baik untuk lapisan (atau lapisan) cat.
Selain itu, lukisan juga memiliki tujuan praktis untuk menyegel sampai batas tertentu. Meskipun ini bukan penyegel, dalam arti sebenarnya, ia dapat bertindak seperti itu dalam peran sekunder. Dengan masalah porositas yang lazim dalam pencetakan 3D, hal ini memberikan efek yang menguntungkan.
Metode penyelesaian permukaan pencetakan 3d manakah yang terbaik?
Itu sepenuhnya tergantung pada aplikasinya. Hal ini karena setiap metode mempunyai kelebihan dan kekurangan serta cocok untuk kelas produk tertentu. Jika satu-satunya perhatian Anda adalah estetika, pengecatan atau pelapisan adalah pilihan terbaik Anda. Jika produk Anda memiliki kebutuhan fungsional seperti konduktivitas listrik, misalnya, Anda dapat mempertimbangkan bahan yang sesuai untuk pelapisan listrik.
Apakah pencetakan 3D memiliki hasil akhir yang lebih baik daripada CNC?
Secara umum, pemesinan CNC lebih unggul dibandingkan Pencetakan 3D dalam hal kekasaran permukaan. Namun, dengan teknik finishing permukaan yang tepat dan pemilihan printer/metode, kesenjangan ini dapat dikurangi secara signifikan.
