หากคุณเคยถือชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วยไนลอน SLS 3D สดใหม่จากแท่นประกอบ คุณจะรู้ว่าผลิตภัณฑ์พื้นฐานนั้นมีพื้นผิวที่ดิบและมีพื้นผิว แป้งฝุ่นเกาะติดกับทุกรอยแยก และมีขอบแหลมคมที่สามารถติดบนผ้าหรือผิวหนังที่เป็นรอยขีดข่วนได้ ในฐานะซัพพลายเออร์ชิ้นส่วนการพิมพ์ไนลอน SLS 3D ฉันใช้เวลาห้าปีที่ผ่านมาในการปรับปรุงขั้นตอนการทำงานหลังการประมวลผล ซึ่งเปลี่ยนชิ้นงานที่ไม่มีการขัดเงาเหล่านั้นให้กลายเป็นชิ้นส่วนที่ใช้งานได้และมีประสิทธิภาพสูงสำหรับอุตสาหกรรมต่างๆ ตั้งแต่หุ่นยนต์ไปจนถึงอุปกรณ์ทางการแพทย์ กระบวนการหลังการประมวลผลที่เหมาะสมไม่เพียงแต่ปรับปรุงความสวยงามเท่านั้น แต่ยังขยายความแข็งแกร่ง ความยืดหยุ่น และความทนทานโดยธรรมชาติของไนลอน สร้างความแตกต่างระหว่างต้นแบบที่ใช้งานได้กับชิ้นส่วนปลายทางที่ทนทานต่อการสึกหรอนานหลายปี ในโพสต์นี้ ผมจะแจกแจงรายละเอียดวิธีการหลังการประมวลผลที่เชื่อถือได้มากที่สุดและผ่านการทดสอบในอุตสาหกรรมสำหรับชิ้นส่วนไนลอน SLS แบ่งปันตัวอย่างการใช้งานจริงของวิธีที่เราใช้เทคนิคเหล่านี้ และสรุปวิธีการเลือกขั้นตอนการทำงานที่เหมาะสมสำหรับโครงการเฉพาะของคุณ
อันดับแรก สิ่งสำคัญคือต้องคำนึงถึงสิ่งที่ทำให้ชิ้นส่วนไนลอน SLS มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว การเผาผนึกด้วยเลเซอร์แบบเลือกสรร (SLS) หลอมรวมผงไนลอนทีละชั้นด้วยเลเซอร์กำลังสูง ดังนั้นชิ้นส่วนต่างๆ จึงถูกสร้างขึ้นภายในเบดของผงที่ไม่มีการเผาผนึกซึ่งทำหน้าที่เป็นโครงสร้างรองรับตามธรรมชาติ นั่นหมายความว่าไม่จำเป็นต้องมีวัสดุสนับสนุนเพิ่มเติมในระหว่างการพิมพ์ ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างมากสำหรับรูปทรงที่ซับซ้อน เช่น ช่องภายในที่ไม่ซ้ำใครในโครงมือหุ่นยนต์แบบกำหนดเองสำหรับหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์และหุ่นยนต์คล่องแคล่วที่เราผลิตในไตรมาสที่แล้ว แม้จะมีข้อได้เปรียบดังกล่าว การประมวลผลภายหลังก็ไม่สามารถต่อรองได้เพื่อปลดล็อกศักยภาพสูงสุดของชิ้นส่วน กระบวนการนี้เริ่มต้นด้วยการขจัดผง ซึ่งเป็นขั้นตอนพื้นฐานที่ซัพพลายเออร์ส่วนใหญ่ทำถูกต้อง แต่สามารถสร้างหรือทำลายงานต่อๆ ไปได้
การขจัดผงเป็นขั้นตอนแรกที่สำคัญ และไม่มีแนวทางใดที่เหมาะกับทุกคนในที่นี้ สำหรับชิ้นส่วนขนาดเล็กที่ซับซ้อนซึ่งมีช่องภายในแน่น (เช่น เกียร์หรือขั้วต่อไฟฟ้า) เราใช้การพ่นลมอัดด้วยระบบลมแห้งแรงดันต่ำ อากาศแรงดันสูงสามารถสร้างความเสียหายให้กับผนังไนลอน SLS บางๆ ซึ่งมีรูพรุนทันทีหลังการพิมพ์ ดังนั้นเราจึงควบคุมอากาศไว้ที่ 20-30 PSI และควบคุมทิศทางผ่านหัวฉีดที่ผลิตขึ้นเป็นพิเศษซึ่งเข้าถึงซอกมุมที่ซ่อนอยู่ได้ สำหรับชิ้นส่วนขนาดใหญ่หรือเป็นชุดของส่วนประกอบขนาดกลาง แก้วขจัดผงแบบแรงเหวี่ยงจะทำงานได้ดียิ่งขึ้น เราบรรจุชิ้นส่วนและตัวกลางไนลอนที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ลงในถังหมุน ซึ่งแรงเสียดทานจากการกลิ้งจะไล่ผงแป้งออกโดยไม่ทำให้พื้นผิวชิ้นส่วนเป็นรอย สำหรับการประกอบที่ซับซ้อนมาก เช่น ชิ้นส่วนโมเดลการพิมพ์ 3 มิติที่มีไว้สำหรับการสร้างต้นแบบทางสถาปัตยกรรม เราจะผสมผสานการพ่นด้วยลมกับการแปรงด้วยมือโดยใช้แปรงไนลอนแข็งเพื่อขจัดผงออกจากช่องว่างเล็กๆ ที่เครื่องแก้วไม่สามารถเข้าถึงได้ เป้าหมายนี้ไม่ใช่แค่เพื่อความสวยงามเท่านั้น แต่ผงที่ติดอยู่อาจทำให้ชิ้นส่วนติดขัดในระหว่างการประกอบ หรือแม้แต่ขัดพื้นผิวที่ผสมพันธุ์ ดังนั้นขั้นตอนนี้จึงใช้เวลามากเท่าที่จำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าทุกช่องมีความชัดเจน
เมื่อชิ้นส่วนถูกลงแป้งจนหมดแล้ว ขั้นตอนต่อไปคือการตกแต่งพื้นผิว ซึ่งเป็นจุดที่การปรับปรุงรูปลักษณ์และประสิทธิภาพครั้งใหญ่ที่สุดเกิดขึ้น พื้นผิวที่มีรูพรุนตามธรรมชาติของไนลอน (ผลพลอยได้จากกระบวนการเผาผนึก SLS) อาจเป็นข้อเสียเปรียบสำหรับชิ้นส่วนที่ต้องต้านทานความชื้น สารเคมี หรือมีพื้นผิวเรียบแบบอุตสาหกรรม วิธีการตกแต่งพื้นผิวที่พบบ่อยที่สุดสำหรับชิ้นส่วนไนลอน SLS คือการทำให้เรียบด้วยไอน้ำ และถือเป็นตัวเปลี่ยนเกมสำหรับลูกค้าของเรา การปรับให้เรียบด้วยไอทำงานโดยการเปิดเผยชิ้นส่วนไนลอนให้สัมผัสกับควันของตัวทำละลาย เช่น ไดคลอโรมีเทนหรือเอธานอล ซึ่งจะทำให้ชั้นนอกของไนลอนละลายเล็กน้อย เติมเต็มรูพรุนบนพื้นผิว และหลอมรวมเส้นชั้นที่มีอยู่ในการพิมพ์ SLS เราควบคุมเวลาและอุณหภูมิในการเปิดรับแสงเพื่อหลีกเลี่ยงการปรับให้เรียบมากเกินไป - การปรับสภาพมากเกินไปอาจทำให้ชิ้นส่วนสูญเสียรายละเอียดพื้นผิวหรือบิดเบี้ยวได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับส่วนประกอบที่มีผนังบาง ตัวอย่างเช่น เมื่อเราผลิตเรือนทางการแพทย์จำนวนหนึ่งซึ่งจำเป็นต้องปิดผนึกอย่างสมบูรณ์และง่ายต่อการฆ่าเชื้อ เราใช้วงจรการทำให้เรียบด้วยไอระเหยเป็นเวลา 10 นาที ซึ่งลดความหยาบของพื้นผิวจาก Ra 12 (SLS ดิบ) เป็น Ra 2 ทำให้เกิดผิวเคลือบที่เรียบเนียน ไม่มีรูพรุน ซึ่งผ่านการทดสอบความเข้ากันได้ทางชีวภาพของ ISO 10993 เมื่อพูดถึงชิ้นส่วนทางการแพทย์ วิธีการนี้ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในการพิมพ์ SLA 3D สำหรับชิ้นส่วนทางการแพทย์ที่ต้องการความสะอาดและความสม่ำเสมอในระดับสูง แม้ว่าส่วนผสมของตัวทำละลายจะถูกปรับเล็กน้อยสำหรับพลาสติกประเภทต่างๆ
สำหรับลูกค้าที่ต้องการพื้นผิวด้านที่มีพื้นผิวเล็กน้อยแทนที่จะเคลือบเงา การขัดแบบกลไกเป็นทางเลือกที่ดีกว่า มีวิธีขัดเงาด้วยเครื่องจักรหลักสองวิธีที่เราไว้วางใจในโรงงานของเรา ขั้นแรก การขัดแบบสั่นสะเทือน โดยที่ชิ้นส่วนจะถูกใส่ลงในอ่างที่มีตัวกลางเซรามิกและสารขัดเงาแบบอ่อน และสั่นสะเทือนด้วยความเร็วสูงเป็นเวลา 4-8 ชั่วโมง วิธีนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับชิ้นส่วนขนาดเล็กที่เหมือนกันเป็นชุด เช่น ตัวยึดหรือตัวเว้นระยะ เนื่องจากจะทำให้ได้ผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอโดยไม่ต้องใช้แรงงานคน สำหรับชิ้นส่วนขนาดใหญ่ที่ทำเพียงครั้งเดียว เช่น ส่วนประกอบแขนหุ่นยนต์แบบกำหนดเอง เราจะใช้การขัดด้วยมือด้วยสำลีล้อและน้ำยาขัดเงาที่ทำจากไนลอน การขัดด้วยมือช่วยให้เรากำหนดเป้าหมายพื้นที่เฉพาะได้ เช่น ขอบคมของเฟืองที่อาจเรียบเกินไปสำหรับการใช้งานบางอย่าง หรือพื้นผิวการติดตั้งที่เรียบซึ่งจำเป็นต้องเรียบสม่ำเสมอกัน โดยปล่อยให้พื้นที่อื่นๆ มีพื้นผิวที่ละเอียดอ่อนและไม่ลื่น ข้อเสียของการขัดเงาเชิงกลคือสามารถขจัดวัสดุจำนวนเล็กน้อยได้ ดังนั้นเราจึงปรับเกณฑ์ความคลาดเคลื่อนในการพิมพ์ของเราตามชิ้นส่วนที่ต้องรักษาขนาดที่แน่นอน
ขั้นตอนหลังการประมวลผลอีกขั้นตอนหนึ่งที่มักถูกมองข้ามคือการอบอ่อน ซึ่งช่วยปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลของไนลอนโดยการลดความเครียดภายในที่เกิดขึ้นระหว่างการพิมพ์ SLS ชิ้นส่วน SLS เย็นลงอย่างรวดเร็วหลังจากการเผาผนึก ซึ่งทำให้เกิดความเครียดภายในเล็กๆ น้อยๆ ซึ่งอาจทำให้เกิดการบิดงอ การแตกร้าว หรือประสิทธิภาพที่ไม่สอดคล้องกันเมื่อเวลาผ่านไป โดยเฉพาะสำหรับชิ้นส่วนที่สัมผัสกับอุณหภูมิสูงหรือการรับน้ำหนักซ้ำๆ การหลอมทำงานโดยการให้ความร้อนชิ้นส่วนจนถึงอุณหภูมิที่ต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของไนลอน (ประมาณ 170°C สำหรับ PA12 มาตรฐาน ซึ่งเป็นไนลอน SLS ทั่วไป) และค้างไว้ที่นั่นเป็นเวลา 2-4 ชั่วโมง จากนั้นปล่อยให้เย็นอย่างช้าๆ ในเตาอบที่ควบคุมอุณหภูมิ เราได้ทดสอบสิ่งนี้กับชิ้นส่วนต่างๆ สำหรับอุปกรณ์อุตสาหกรรม และการอบอ่อนได้เพิ่มความต้านทานแรงดึงของชิ้นส่วนไนลอน SLS ของเราได้ถึง 15% ทำให้สามารถรับน้ำหนักได้มากขึ้นโดยไม่แตกหัก ตัวอย่างเช่น ลูกค้าที่ต้องการตัวเรือนสำหรับโรบอติกแอคทูเอเตอร์รับน้ำหนักสูง แต่เดิมชิ้นส่วนจะแตกร้าวหลังจากรอบการโหลด 10,000 รอบ; หลังจากการหลอม ชิ้นส่วนเดียวกันเหล่านั้นสามารถผ่านรอบ 50,000 โดยไม่มีความเสียหาย การหลอมยังเป็นสิ่งสำคัญสำหรับชิ้นส่วนที่จะใช้กลางแจ้ง เนื่องจากจะทำให้วัสดุทนทานต่อความผันผวนของอุณหภูมิและรังสียูวีได้มากขึ้น
สำหรับชิ้นส่วนที่ต้องการความทนทานเป็นพิเศษ ทนต่อสารเคมี หรือการเคลือบสี เราใช้การเคลือบและพ่นสีเป็นขั้นตอนสุดท้าย ไนลอนเป็นโพลีเมอร์กึ่งผลึก ดังนั้นจึงไม่สามารถยึดติดกับสีหรือสารเคลือบมาตรฐานได้ดีหากไม่มีการเตรียมพื้นผิว เราทรายและทำความสะอาดชิ้นส่วนด้วยไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์ก่อนเคลือบเสมอ เพื่อขจัดสิ่งปนเปื้อนที่เหลืออยู่ซึ่งอาจป้องกันการยึดเกาะ สารเคลือบทั่วไปที่เราใช้คือสีฝุ่น ซึ่งเคลือบด้วยไฟฟ้าสถิตและบ่มในเตาอบ การเคลือบสีฝุ่นสร้างพื้นผิวที่หนาและทนทาน ซึ่งทนทานต่อรอยขีดข่วน สารเคมี และความชื้น เหมาะสำหรับชิ้นส่วนกลางแจ้งหรือตัวเรือนอุปกรณ์อุตสาหกรรม สำหรับลูกค้าที่ต้องการการเคลือบที่มีน้ำหนักเบาและยืดหยุ่นมากขึ้น เราใช้การเคลือบโพลียูรีเทนแบบใสหรือแบบมีสี ซึ่งเพิ่มชั้นการปกป้องบาง ๆ โดยไม่ลดความยืดหยุ่นเฉพาะตัวของไนลอน นอกจากนี้เรายังทดลองกับชิ้นส่วนไนลอน SLS ที่มีสีโดยการเติมเม็ดสีลงในผงระหว่างการพิมพ์ แต่การเคลือบภายหลังช่วยให้ลูกค้าควบคุมการจับคู่สีที่แน่นอนได้มากขึ้น เช่นเดียวกับตัวเลือกในการเพิ่มสารยับยั้ง UV ให้กับการเคลือบสำหรับการใช้งานกลางแจ้ง
ตอนนี้ เรามาพูดถึงวิธีเลือกวิธีการหลังการประมวลผลที่เหมาะสมสำหรับโครงการเฉพาะของคุณ เพราะขนาดเดียวไม่เหมาะกับทุกคนอย่างแน่นอน หากคุณกำลังสร้างต้นแบบที่ต้องการให้ดูดีสำหรับงานแสดงสินค้า การทำไอน้ำให้เรียบหรือการขัดแบบสั่นสะเทือนจะทำให้คุณได้งานโชว์รูมพร้อมเสร็จภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมง หากคุณกำลังสร้างชิ้นส่วนที่ใช้งานปลายทางซึ่งต้องทนต่องานหนัก การอบอ่อนนั้นไม่สามารถต่อรองได้ และคุณจะต้องจับคู่กับการขัดเงาเชิงกลหรือการเคลือบสีฝุ่นเพื่อความทนทาน สำหรับชิ้นส่วนทางการแพทย์ การขจัดผงออกมีความสำคัญเป็นพิเศษ และเรามักจะเพิ่มขั้นตอนการทำความสะอาดอัลตราโซนิกขั้นที่สองในน้ำกลั่นเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีผงหลงเหลืออยู่ในโพรงภายใน
นอกจากนี้ โปรดทราบว่าการประมวลผลภายหลังจะเพิ่มระยะเวลารอคอย ดังนั้นเมื่อคุณวางแผนลำดับเวลาของโครงการ คุณควรสร้างขั้นตอนเหล่านี้เพิ่มเติมในอีก 1-3 วัน ขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของชิ้นส่วน ชิ้นส่วน Raw SLS ใช้เวลาประมาณ 1-2 วันในการพิมพ์ แต่ขั้นตอนหลังการประมวลผลอาจเพิ่มอีก 1-5 วัน ขึ้นอยู่กับวิธีการ เราสื่อสารไทม์ไลน์นี้ให้ลูกค้าทราบล่วงหน้าอย่างชัดเจนเสมอ ดังนั้นจึงไม่มีเรื่องน่าประหลาดใจ
ในฐานะซัพพลายเออร์ เรายังได้เรียนรู้ว่าการรับฟังความต้องการเฉพาะของลูกค้าของเราเป็นสิ่งสำคัญ ไม่กี่ปีที่ผ่านมา บริษัทสตาร์ทอัพรายหนึ่งได้เข้ามาหาเราพร้อมกับโครงหุ่นยนต์แฮนด์เมคแบบกำหนดเองสำหรับหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์และหุ่นยนต์ที่คล่องแคล่ว โดยมีรูปทรงที่ซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยช่องภายในเล็กๆ 12 ช่องและเปลือกด้านนอกที่เรียบ พวกเขาต้องการชิ้นส่วนที่แข็งแรงพอที่จะจับวัตถุได้โดยไม่แตกหัก แต่เบาพอที่จะทำให้น้ำหนักของหุ่นยนต์ต่ำ และพวกเขาต้องการให้ช่องภายในปราศจากผงแป้งเพื่อให้อากาศไหลผ่านเพื่อรวมเซ็นเซอร์ได้ เราใช้การผสมผสานของการกำจัดผงแบบแรงเหวี่ยงเพื่อดึงผงส่วนใหญ่ออกมา ตามด้วยการฉีดด้วยอากาศอัดด้วยหัวฉีดขนาดเล็กเพื่อเคลียร์ช่องภายใน จากนั้นจึงอบอ่อนเพื่อลดแรงเค้นภายใน และสุดท้ายคือการเคลือบโพลียูรีเทนบาง ๆ เพื่อปิดผนึกพื้นผิว ชิ้นส่วนนี้ทำงานได้อย่างสมบูรณ์แบบสำหรับต้นแบบตัวแรก และหลังจากนั้นพวกเขาก็สั่งซื้อเพิ่มอีก 50 ชิ้น
แน่นอนว่าเราไม่เพียงแค่ผลิตชิ้นส่วนไนลอนที่โรงงานของเราเท่านั้น เราทำงานร่วมกับวัสดุหลากหลายประเภท รวมถึงพลาสติก ABS สำหรับการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว เมื่อความต้านทานต่อแรงกระแทกมีความสำคัญสูงสุด ดังที่คุณเห็นที่ลิงก์นี้สำหรับ 3D Printing Service ABS Plastic Rapid Prototype สำหรับชิ้นส่วนโลหะ เราขอนำเสนอชิ้นส่วนโลหะการพิมพ์ 3D คุณภาพสูง SLA อลูมิเนียม สแตนเลส สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม และสำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์ เรามีประสบการณ์หลายปีกับการพิมพ์ SLA 3D สำหรับชิ้นส่วนทางการแพทย์ที่ตรงตามมาตรฐานการควบคุมที่เข้มงวด ชิ้นส่วนทั้งหมดของเรา ไม่ว่าจะใช้วัสดุใดก็ตาม ผ่านกระบวนการหลังการประมวลผลอย่างเข้มงวดเพื่อให้แน่ใจว่าเป็นไปตามข้อกำหนดเฉพาะของลูกค้า
หากคุณกำลังทำงานในโครงการที่ใช้ชิ้นส่วนไนลอน SLS ขั้นตอนการทำงานหลังการประมวลผลที่ถูกต้องสามารถเปลี่ยนส่วนที่ดีให้กลายเป็นชิ้นส่วนที่ยอดเยี่ยมได้ ที่โรงงานของเรา เราไม่เพียงแค่ทำตามขั้นตอนหลังการประมวลผลทั่วไปเท่านั้น แต่เราปรับแต่งทุกขั้นตอนการทำงานให้ตรงตามความต้องการของลูกค้า ทดสอบตัวอย่าง ปรับเปลี่ยนไทม์ไลน์ และตรวจสอบคุณภาพในทุกขั้นตอนเพื่อให้แน่ใจว่าชิ้นส่วนสุดท้ายคือสิ่งที่พวกเขาต้องการ ไม่ว่าคุณจะสร้างต้นแบบ ส่วนประกอบหุ่นยนต์แบบกำหนดเอง หรืออุปกรณ์ทางการแพทย์ เรามีความเชี่ยวชาญที่จะแนะนำคุณตลอดกระบวนการทั้งหมด ตั้งแต่การออกแบบไปจนถึงชิ้นส่วนขั้นสุดท้าย
หากคุณมีคำถามเกี่ยวกับขั้นตอนหลังการประมวลผลสำหรับชิ้นส่วนไนลอน SLS ของคุณ หรือหากคุณต้องการขอใบเสนอราคาสำหรับโครงการถัดไป เรายินดีที่จะช่วยคุณพัฒนาขั้นตอนการทำงานที่เหมาะกับความต้องการของคุณ ติดต่อทีมของเราวันนี้เพื่อเริ่มการสนทนา
อ้างอิง:
- Gibson, I., Rosen, DW, & Stucker, B. (2015) เทคโนโลยีการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุ: การพิมพ์ 3 มิติ การสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว และการผลิตดิจิทัลโดยตรง สปริงเกอร์.
- อาห์น ดี. (2015) "การขจัดผงและการตกแต่งขั้นสุดท้ายของชิ้นส่วนเผาผนึกด้วยเลเซอร์แบบเลือกสรร" วารสารกระบวนการผลิต ฉบับที่. 20, หน้า 492-500.
- ISO 10993-5:2009 การประเมินทางชีวภาพของอุปกรณ์การแพทย์ - ส่วนที่ 5: การทดสอบความเป็นพิษต่อเซลล์ในหลอดทดลอง
- ดิง เจ และคณะ (2020). "ผลของการหลอมต่อคุณสมบัติทางกลของชิ้นส่วนไนลอน 12 ที่ประดิษฐ์ขึ้นโดยการเผาผนึกด้วยเลเซอร์แบบเลือกสรร" วัสดุและการออกแบบ เล่มที่ 192, น. 108765.
