Alkatrészek tűz alatt

Két tesztalkatrész PA12-ből, amelyeket szelektív lézeres szinterezéssel készítettek: balra műanyag granulátummal való besugárzás után, jobbra sugárkezelés nélkül. © Fraunhofer IPA/Kép: Mark Becker

Korábban tapasztalati adatokra támaszkodtak, amikor az additív gyártású alkatrészek felületének besugárzásáról volt szó. Most azonban a Fraunhofer IPA és a Microstrahltechnik-Vertriebs GmbH tudományos kísérleti elrendezésben tisztázta, mely sugárzó anyag és mely folyamatparaméterek a legalkalmasabbak egy adott anyaghoz.

Amikor az additív gyártású műanyag alkatrészek frissen kerülnek ki a 3D-nyomtatóból, általában durvák és befejezetlenek. Rücskösek, láthatók rajtuk rétegvonalak, és különösen lézeres szinterelés esetén portartalmú maradványok tapadnak rájuk. Az alkatrészek tisztítására és felületeik simítására a sugártechnikát, különösen a sűrített levegős sugárzást alkalmazzák. Ennek során egy szilárd sugárzó anyagot, általában ásványi, fémes vagy szintetikus alapanyagot, nyomás alatt gyorsítanak fel, és az alkatrész felületére irányítják, hogy megmunkálják. Melyik sugárzó anyag a legalkalmasabb melyik anyaghoz, és milyen folyamatparaméterekkel érhetők el a legjobb eredmények, eddig a felhasználók tapasztalati tudására volt bízva.

Most azonban Mark Becker a Fraunhofer IPA Gyártástechnikai és Automatizálási Központjából szoros együttműködésben a MST Microstrahltechnik-Vertriebs GmbH-vel Reutlingenből tisztázta ezt a kérdést egy tudományos kísérleti elrendezésben. Ennek során a kutatópartnerek először mintázatokat készítettek három termoplasztikusból, a Polilaktidból (PLA), Poliammidból (PA12) és Poliéter-éter-ketonból (PEEK), amelyek különböző termékszegmensekben relevánsak az additív gyártásban. Ezután az mintázatokat az Fraunhofer IPA automatikusan, a MST-nél pedig kézi módszerrel, üvegzúzalékkal, műanyag granulátummal, kerámia golyókkal vagy a korund nevű ásványi anyaggal sugározták.

A helyes sugárkezelés tudása értékes pénzben mérve

A sugárkezelés előtt és után mérni lehetett a mintázatok felületi érdességét. Például kiderült, hogy a PLA-ból készült alkatrészek jó felületi javulást mutatnak, ha üvegzúzalékkal sugározták őket. Emellett bebizonyosodott, hogy az automatizált sugárzási folyamat egyenletesebb és simább felületeket eredményez, mint a kézi sugárzás.

A helyes sugárkezelés tudása értékes pénzben mérve. Egyrészt a anyagköltségek a sugárzó anyagtól függően változnak, másrészt az alkatrészek a nyomtatási eljárásuktól függően többé-kevésbé szorulnak sugárkezelésre. „Különösen a magas hőmérsékletű PEEK műanyag esetében, amely az orvostechnikában keresett, a rossz sugárzó anyag visszaüthet” – mondja Becker. „Ez az anyag elég drága és nehéz nyomtatni. Különösen bosszantó, ha a sugárkezelés során véletlenül használhatatlanná teszi az alkatrészt.”