Untuk memoles bagian cetakan 3D untuk mencapai hasil akhir yang halus, para insinyur menggunakan berbagai teknik penyelesaian industri, termasuk metode pelapisan, sandblasting, dan penyelesaian tangan. Meskipun pencetakan 3D dapat menghasilkan bagian yang kompleks, cetakan awal sering menunjukkan permukaan kasar dan garis lapisan yang menonjol, terutama pada bagian yang diproduksi menggunakan pemodelan deposisi fusi (FDM). Untuk alasan ini, pasca-pemrosesan adalah bagian yang sangat penting dari produksi komponen, menghaluskan permukaan kasar dari komponen yang belum selesai dengan menambah atau menghilangkan lapisan komponen. Dalam artikel ini, Beruang Antartika akan secara sistematis memperkenalkan dan membandingkan dua proses finishing permukaan arus utama yang saat ini ada di pasaran—steam smoothing dan vibration fine polishing, sehingga dapat memfasilitasi pemahaman proses masing-masing, kelebihan dan kekurangan masing-masing metode.
gambar
uap halus
Vapour Smoothing, juga dikenal sebagai chemical vapour smoothing, adalah teknik perawatan permukaan yang memaparkan bagian cetakan ke lingkungan pelarut yang menguap. Proses penghalusan uap industri membutuhkan penangguhan komponen tunggal atau ganda yang hati-hati dalam ruang kedap udara untuk pemaparan maksimum. Campuran pelarut kimia, seperti FA 326, disuntikkan dan disemprotkan ke dalam ruang di mana ia mengembun dan mengeras pada bagian tersebut, menghilangkan ketidakteraturan permukaan melalui pencairan yang terkontrol. Saat suhu ruang meningkat, sisa pelarut menguap dan pulih. Bagian akhir menjadi kedap air dan mempertahankan rongga dalamnya yang halus, dimensi yang presisi, dan volume bahan asli. Untuk hasil penghalusan uap terbaik, direkomendasikan agar proses dilakukan di lingkungan yang terkendali menggunakan peralatan tingkat industri yang dirancang untuk penghalusan uap pencetakan 3D. Bagi mereka yang tertarik dengan metode DIY, penghalusan uap dapat dilakukan dengan menggunakan aseton atau etanol sebagai pelarut kimia, atau dalam hal ini dikenal sebagai impregnasi pelarut. Namun, kehati-hatian harus dilakukan dan tindakan serta peralatan keselamatan yang tepat harus tersedia.
gambar
△ Bagian penghalus uap ada di sebelah kiri, dan perawatan permukaan standar ada di sebelah kanan (sumber foto: ProtoLabs)
Pemolesan halus getaran
Finishing getaran, di sisi lain, tidak menggunakan bahan kimia untuk persiapan permukaan. Sebaliknya, ia bergantung pada media abrasif untuk menyempurnakan permukaan bagian cetakan 3D. Selama proses berlangsung, beberapa bagian cetakan 3D ditempatkan dalam ember bergetar yang diisi dengan media abrasif pilihan dan cairan pelumas majemuk. Saat mesin dihidupkan, laras mulai bergerak, menciptakan gesekan mekanis antara bagian dan media gerinda. Proses subtraktif ini meningkatkan kualitas permukaan bagian dengan meminimalkan dan dengan hati-hati menghilangkan lapisan material terluar. Pemolesan halus getaran membutuhkan tindakan dan peralatan khusus, dan menawarkan dua metode: metode getaran dan metode jatuh. Metode getaran sangat cocok untuk objek yang lebih besar dengan detail yang lebih sedikit dan dapat mencapai hasil yang diinginkan dengan lebih cepat.
Pilihan bahan abrasif atau keripik sangat penting dalam pemolesan halus getaran. Chip abrasif dapat dibuat dari keramik, plastik, atau baja, masing-masing menghasilkan hasil yang berbeda. Bahan abrasif keramik sangat cocok untuk menghaluskan dan mendapatkan permukaan yang mengkilap. Karena kepadatannya yang tinggi, mereka dapat menahan tekanan tinggi dan cocok untuk mengerjakan bagian baja tahan karat, logam, dan plastik. Bahan abrasif plastik ideal untuk permukaan yang lembut dan halus yang membutuhkan finishing lembut. Mereka datang dalam bentuk piramidal dan kerucut. Selain itu, Walther Trowl telah mengembangkan bahan abrasif berbentuk dot untuk bagian yang sangat kecil dan halus di area yang sulit dijangkau. Bahan abrasif baja sebagian besar berbentuk bulat dan memiliki penghilangan material minimal, menjadikannya ideal untuk memoles dan membersihkan komponen logam, perak, atau aluminium secara mekanis untuk memastikan permukaan yang halus dan bebas goresan.
gambar
△Abrasive yang terbuat dari keramik dapat menahan tekanan tinggi. (Sumber: Vibrafinish)
Selain abrasive, proses vibrasi fine polishing juga membutuhkan cairan pelumas, yaitu compound. Senyawa digunakan untuk menyerap dan menghilangkan keausan dari suku cadang, dan untuk membersihkan dan menurunkan suku cadang. Senyawa asam dapat dipilih untuk pemesinan bagian logam untuk pengawetan. Setelah diproses, pengeringan diperlukan. Bagian-bagian ini dapat dikeringkan dalam vibratory dryer di mana mereka ditempatkan dengan media pengering yang dipanaskan seperti tepung tongkol jagung, biji pala atau balok kayu dan digetarkan. Alternatifnya, pengering sabuk sangat cocok untuk bagian sensitif dan besar dengan saluran dan lubang internal. Dalam pengering sabuk, bagian cetakan 3D dialirkan melalui sistem udara panas pada sabuk dan dikeringkan dengan cara ini.
Perawatan pemolesan dengan penghalusan uap dan vibrasi bervariasi dalam waktu, dari sepuluh menit hingga beberapa jam, tergantung pada jumlah dan kerumitan bagian yang sedang diproses.
bahan yang kompatibel
Vapor Smooth kompatibel dengan sebagian besar polimer dan elastomer pencetakan 3D. Bahan umum untuk penghalus uap antara lain Acrylonitrile Styrene Acrylate (ASA), Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS), High Impact Polystyrene (tergantung mesin), Nylon 11 (PA 11), Nylon 12 (PA 12), polipropilena (PP), dan polikarbonat /acrylonitrile butadiene styrene (PC-ABS). Namun, perlu dicatat bahwa perataan uap dengan TPU dan filamen khusus tertentu tidak disarankan. Setiap pelarut, seperti aseton, metil etil keton (MEK), tetrahidrofuran (THF), diklorometana (DCM), dan etil asetat, memiliki pertimbangan efektivitas dan aplikasinya sendiri.
Namun, pemolesan halus getaran kompatibel dengan banyak bahan berbeda lainnya. Misalnya, pemolesan halus getaran tidak hanya tersedia untuk komponen cetakan 3D yang terbuat dari termoset, termoplastik, dan elastomer seperti polietilen (PE), polipropilen (PP), atau polietilen tereftalat (PET), juga dapat digunakan untuk logam seperti aluminium, stainless baja, kuningan atau tembaga. Ini membuatnya menjadi metode yang lebih serbaguna yang dapat digunakan sebagai metode pasca-pemrosesan untuk berbagai teknik pencetakan 3D seperti FDM/FFF dan fusi alas bedak.
gambar
△Sebelum dan sesudah perbandingan bagian logam yang dipoles dengan getaran (Sumber: Acton Finishing)
Keterbatasan dan keuntungan dari teknik pasca-pemrosesan
Kedua proses menawarkan banyak keuntungan dalam hal penampilan dan kinerja permukaan. Perataan uap dapat memperoleh bagian akhir permukaan yang halus dan tahan air yang sebanding dengan cetakan injeksi, dan meningkatkan perpanjangan, sifat tarik, sifat lentur bagian, mempertahankan karakteristik, kekuatan dan presisi. Sebaliknya, finishing getaran tidak mencapai hasil akhir yang tahan air, tetapi juga memberikan permukaan yang sangat halus, menghilangkan bekas lapisan dan menghasilkan permukaan yang tahan gores dan noda. Komponen yang diproses dengan metode vibrofinishing dan vapor smoothing menghasilkan permukaan halus dengan tampilan glossy. Namun, penghalusan uap memberikan hasil akhir yang lebih berkilau daripada pemolesan halus getaran. Selain itu, bagian-bagian yang dirawat dengan pemolesan halus getar menunjukkan pengalaman sentuhan yang jauh lebih lembut dan menyenangkan.
Namun, perlu dicatat bahwa penghalusan uap bukanlah solusi terbaik untuk setiap cetakan. Model yang terlalu rumit, terlalu kecil, terlalu besar, atau terlalu datar dapat mendistorsi atau kehilangan detail, dan artefak dapat terlihat setelahnya. Setelah penghalusan uap, komponen mungkin menunjukkan cacat seperti jembatan, lepuh, bekas gigitan, genangan tepi, bintik, lubang, atau fitur yang tidak lengkap. Selain itu, perlu dicatat bahwa bahan fleksibel lebih rentan terhadap cacat permukaan daripada bahan kaku. Oleh karena itu, pengaturan waktu yang cermat harus dilakukan saat uap menghaluskan bagian atau komponen yang bergerak dengan sambungan untuk menghindari kerusakan sambungan atau menyebabkan lengket karena paparan uap yang berlebihan.
Di sisi lain, pemolesan halus getaran cocok untuk berbagai komponen cetak 3D yang lebih luas daripada pemulusan uap, karena dapat disesuaikan dengan kebutuhan individu, sifat material, dan struktur komponen dengan memilih bahan abrasif dan metode yang berbeda. Finishing vibratory cocok untuk hampir semua komponen cetakan 3D, asalkan prosesnya selalu dilakukan secara profesional oleh spesialis. Namun, pemolesan akhir getaran dapat menyebabkan hilangnya geometri bagian. Misalnya, sudut dan ujung komponen bisa terlalu membulat dan kehilangan bentuknya, yang tidak terjadi dengan penghalusan uap. Selain itu, vibrasi finishing terkadang membutuhkan prosedur pengeringan lebih lanjut, yang memperpanjang prosesnya.
Bidang aplikasi
Perataan uap adalah teknologi yang disukai oleh industri seperti medis, otomotif, dan kedirgantaraan untuk perawatan komponen tahan air, antimikroba, dan bebas bahan kimia. Dalam hal pemolesan halus getaran, industri medis, otomotif, dan olahraga khususnya mendapat manfaat dari teknologi ini. Di setiap medan, permukaan halus, terutama bagian logam, penting untuk memastikan komponen berfungsi dengan baik dan aman. Namun, pemulusan uap dan pemolesan halus vibrasi dapat diterapkan di seluruh siklus pengembangan produk, mulai dari model konsep hingga prototipe hingga produk akhir, dan digunakan di berbagai industri termasuk barang medis, otomotif, dan konsumen. Contoh suku cadang yang diproses dengan vibratory fine polishing adalah suku cadang mobil untuk industri otomotif atau sepatu roda dan alat fitnes untuk industri olahraga. Selain itu, perhiasan dan peralatan makan dipoles dengan halus untuk digunakan konsumen. Contoh bagian penghalus uap yang sering digunakan dalam industri otomotif adalah komponen interior kendaraan, seperti dasbor, gagang pintu, dan elemen konsol tengah. Perataan uap juga digunakan dalam industri kedirgantaraan untuk bagian-bagian pesawat terbang seperti sayap, saluran udara, dan bagian-bagian mesin, antara lain.
gambar
△Vapor smoothing sering diterapkan pada bagian-bagian pesawat di industri kedirgantaraan (Sumber gambar: Fast Radius)
pemasok dan harga
Berbagai penyedia layanan, seperti SPALECK GmbH, VibraFinish atau Rohde AG, menawarkan pemolesan halus getaran untuk pelanggan pribadi dan perusahaan. Untuk penghalusan uap, Xometry, AMT, DyeMansion, Protolabs, dan Hubs adalah penyedia layanan terkemuka yang menawarkan layanan penghalusan uap baik dengan mesin solusi pasca-pemrosesan tertentu atau berbasis material. 3Faktur adalah perusahaan Jerman yang menawarkan layanan pemulusan uap dan pemolesan halus getaran. Mesin VaporSmoothing terkenal seperti seri AMT PostPro3D dan seri Powerfuse S adalah solusi yang disediakan oleh Xometry dan DyeMansion, sementara Protolab dan Hub masing-masing menggunakan bahan SLS dan MJFHPA 12, PA 12, dan MJF Ultrasint™ TPU-01.
Untuk pemolesan halus getaran, mesin industri besar dari pabrikan seperti Walther Trowal, AVAtec, atau Garant berharga sekitar $18,000 hingga $21,000 (€17,000 hingga €20,{{ 7}}). 2 kg bahan abrasif berharga antara $21 – 44 (€20 – 40) dan 5 liter senyawa sekitar $21 – 44 (€20 – 40). Harga sangat bervariasi tergantung pada jumlah dan ukuran suku cadang yang akan dikerjakan. Untuk penghalusan uap, biaya layanan untuk penghalusan masing-masing bagian dapat menjadi $5-$15 (€4-€14) bergantung pada kerumitan bagian tersebut, meskipun banyak produsen biasanya hanya menawarkan layanan dalam paket berisi 10 atau lebih bagian. Membeli penghalus uap itu sendiri dapat menelan biaya sekitar $10,000 hingga $30,000 (€11,000–33,000), bergantung pada wilayah, pabrikan, dan kualitas .
