Manufaktur Aditif dengan Pencetakan 3D Industri:Strategi Sukses Pasca Pemrosesan

Suku cadang yang diproduksi secara aditif (AM) jarang lengkap saat dikeluarkan dari alas cetak atau meninggalkan ruang rakitan. Berikut adalah lima strategi untuk menjadikannya fungsional, estetis, dan lebih akurat.

Terlepas dari upaya terbaik dari produsen printer 3D industri, bagian plastik atau logam yang keluar dari mesin mereka biasanya membutuhkan pekerjaan tambahan sebelum dianggap selesai.

Langkah dalam produksi suku cadang jadi ini dikenal sebagai pasca-pemrosesan, dan ini adalah kejahatan yang diperlukan di dunia manufaktur aditif.

Ini termasuk permesinan, perlakuan panas, penggilingan dan proses abrasif lainnya. Ini juga memerlukan operasi penyelesaian seperti pengecatan dan pelapisan, dan lebih banyak teknologi esoteris yang akan kita diskusikan secara lebih mendalam.

Dari Lapisan, Dukungan, dan Akurasi

Ada banyak alasan untuk memproses bagian-bagian yang dicetak 3D.

Sebagai permulaan, sebagian besar bagian ini dibuat dari lapisan logam, plastik, atau bahan komposit setipis kertas. Dan tidak berbeda dengan tepi buku paperback, permukaan bagian yang dicetak memiliki tampilan seperti tangga, yang tergantung pada aplikasi dan persyaratan kosmetiknya, harus dibuat halus sebelum digunakan.
 

Melepaskan permukaan kasar juga membantu menghilangkan penambah tegangan yang dapat menyebabkan keretakan, pertimbangan penting untuk bagian penahan beban.

Sebagian besar komponen cetak 3D memerlukan dukungan sementara selama proses pembuatan. Struktur seperti perancah ini membantu mencegah lapisan dan bagian melengkung ke atas atau melorot ke bawah (tergantung pada proses AM), dan mereka menjaga lengkungan akibat panas seminimal mungkin. Setelah bagian selesai, struktur pendukung ini harus dilepas, biasanya dengan cara mekanis atau abrasif—seperti yang akan Anda lihat, terkadang mandi air hangat bisa dilakukan.

Terakhir, tetapi tentu tidak kalah pentingnya, adalah bagian akurasi. Terlepas dari kebebasan desainnya yang luar biasa dan peluang yang dihadirkannya untuk komponen yang kuat namun ringan, pencetakan 3D belum terlalu akurat, setidaknya menurut standar manufaktur konvensional. Ada kekasaran permukaan yang sudah dijelaskan untuk dihadapi, serta kerataan, kebulatan, dan yang lainnya. Akibatnya, lubang harus dilubangi atau dibor, jurnal menjadi benar, permukaan pemasangan digiling rata. Inilah sebabnya mengapa banyak komponen cetak 3D—dan tentu saja yang terbuat dari logam—mengunjungi toko mesin setelah pencetakan.

Strategi untuk Keberhasilan Pasca Pemrosesan Pencetakan 3D

Untungnya, sejumlah perusahaan peralatan—serta produsen printer 3D itu sendiri—mengambil langkah-langkah untuk mengatasi kekurangan AM ini.

Pekerjaan ini akan menjadi lebih penting karena jumlah produksi meningkat dan aditif berkembang menjadi proses arus utama. Meskipun proses sekunder tidak akan pernah hilang (fakta yang juga disadari oleh produsen subtraktif), perusahaan-perusahaan ini setidaknya akan membuat hidup lebih mudah bagi mereka yang mencetak suku cadang untuk mencari nafkah.

Bernie Kerschbaum adalah CEO dari salah satu perusahaan tersebut:Rosler Metal Finishing USA, yang berbasis di Battle Creek, Michigan. Kerschbaum menyarankan agar desainer produk dan produsen sama-sama mengerjakan pekerjaan rumah mereka dalam hal pasca-pemrosesan komponen cetak 3D, sebaiknya jauh sebelum pencetakan dimulai.

“Tidak ada yang menawarkan teknologi penyelesaian satu ukuran untuk semua, dan sering kali itu juga bukan proses tunggal,” kata Kerschbaum.

Dia menawarkan contoh prototipe cetak 3D dari botol sampo yang dia bantu dengan pelanggan produk konsumen besar beberapa tahun yang lalu, yang membutuhkan penyelesaian getaran ekstensif untuk mencapai tampilan dan nuansa yang sama dengan rekan produksi cetakan injeksi plastiknya. Bagian lain memerlukan peledakan basah atau kering untuk meratakan permukaan kasar, sementara beberapa memerlukan beberapa operasi penyelesaian untuk mencapai kehalusan yang diinginkan. Pewarnaan dengan pewarna atau cat juga cukup umum, seperti pemolesan, penggilingan permukaan dan penerapan lapisan pelindung.

Kerschbaum melanjutkan ke daftar berbagai langkah yang diperlukan sebelum ini dan operasi pasca-pemrosesan lainnya dapat dilakukan.

Ini termasuk membongkar benda kerja dari "kue" dalam kasus jet pengikat dan printer tempat tidur bubuk. Ada penghilangan struktur pendukung dan bubuk lepas atau sinter dari permukaan komponen, serta perataan dan pembersihan saluran internal. Jika jumlah menjamin, setiap operasi ini dapat dilakukan secara otomatis menggunakan salah satu dari berbagai sistem produksi merek AM Solutions perusahaan, atau dilakukan dengan cara kuno:pengamplasan yang membosankan, penghalusan, dan pemolesan dengan tangan.

“Sering kali Anda memulai dengan permukaan akhir yang cukup kasar, tetapi tergantung pada kebutuhan pelanggan, kami dapat menurunkannya ke Ra di usia belasan atau bahkan satu digit tanpa terlalu banyak kesulitan,” kata Kerschbaum. “Shot blasting dan penyelesaian massal telah terbukti menjadi proses yang sangat efektif dan ekonomis untuk suku cadang yang diproduksi secara aditif.”

Untuk pasca-pemrosesan komponen polimer, Luis Folgar, wakil presiden eksekutif Additive Manufacturing Technologies (AMT) Inc. dari Cedar Park, Texas, menawarkan alternatif:salah satu sistem PostPro 3D dan PostPro SF50 otomatis perusahaannya.

Keduanya menggunakan uap kimia berpemilik yang “aman digunakan, relatif murah, dan yang terpenting, berkelanjutan” untuk menghaluskan permukaan bagian yang dicetak dengan lapisan bubuk, fusi multi-jet, dan teknologi berbasis ekstrusi.

Polimer kandidat termasuk nilon, ABS (akrilonitril butadiena stirena), PC (polikarbonat), polipropilen, TPU (poliuretan termoplastik) dan TPE (elastomer termoplastik), Ultem dan bahan yang diisi kaca atau karbon, “dengan PEEK (polieter eter keton) dan PAEK (polyaryletherketone) segera online,” kata Folgar.

Permukaan bagian akhir hingga 1 m Ra (40 in Ra) dimungkinkan, tambahnya, dengan degradasi dimensi tidak lebih dari 0,4 persen, mengurangi porositas dan retak permukaan, dan meningkatkan karakteristik warna pada bagian akhir. Seperti Rosler dan penyedia lainnya, AMT juga menawarkan sistem de-powdering dan shot blasting otomatis.

Felipe Castaneda adalah seorang desainer industri dan direktur kreatif untuk MakerBot di Brooklyn, New York, anak perusahaan Stratasys. Dia mencatat bahwa, untuk suku cadang yang dibuat dengan FFF (fabrikasi filamen menyatu), salah satu cara paling efektif untuk menghilangkan struktur pendukung pasca pencetakan adalah melalui penggunaan bahan yang dapat larut.

Yang pertama adalah PVA (polivinil alkohol), polimer lembut yang dapat terurai secara hayati yang meleleh saat terkena air keran hangat—cukup masukkan bagian yang sudah jadi, goyangkan selama beberapa menit, dan keluarlah bagian yang bebas penyangga. Ini bekerja dengan baik untuk bahan yang lebih lembut seperti PLA (asam polilaktat) dan PETG (polietilen tereftalat glikol), tetapi untuk "polimer yang lebih kompleks" seperti ABS, MakerBot mendukung penggunaan SR-30 dari Stratasys.

Seperti halnya PVA, ia larut dalam air, tetapi membutuhkan sedikit NaOH (soda kaustik, atau alkali) dan suhu yang sedikit lebih tinggi. Masing-masing diterapkan selama proses pencetakan, dengan kepala deposisi secara otomatis beralih antara benda kerja dan material pendukung sesuai kebutuhan.

Keindahan dari bahan ini dan bahan terlarut lainnya adalah kemampuan untuk membuat struktur pendukung untuk bagian yang kompleks dan terutama geometri internal yang jika tidak akan cukup sulit untuk dihilangkan melalui cara mekanis.

Pilihan lain adalah pencetakan yang disebut dukungan breakaway. Di sini, bagian terbesar dari penyangga dicetak dari bahan yang sama dengan benda kerja, dengan PVA atau SR-30 hanya diterapkan di mana bagian dan penyangganya bergabung. Proses pelepasannya sama, tetapi karena kepala cetak tidak perlu sering berpindah antar bahan, ini mempercepat proses pembuatan.

“Ini juga mempersingkat waktu yang dibutuhkan untuk pembubaran, jadi untuk banyak bagian, ini memberikan pendekatan terbaik dari kedua dunia,” kata Castaneda.

Seperti disebutkan di awal, ada juga pemesinan, penggilingan dan dalam hal bagian logam, perlakuan panas yang perlu dipertimbangkan, digunakan untuk menghilangkan tekanan bagian internal dan mengeraskan benda kerja jika diinginkan.

Karena logam yang digunakan di sebagian besar proses pencetakan 3D sebagian besar identik dengan logam tempa atau cor, tidak ada keajaiban yang terlibat di sini—cukup dengan melihat atau memasang EDM pada bagian yang bebas dari pelat pembuatan, klem dan potong.

Teknik apa yang Anda gunakan untuk suku cadang pasca-pemrosesan yang dibuat dengan manufaktur aditif? Bagikan pemikiran dan wawasan Anda di komentar di bawah.