Das chemische Dampfglätten oder auch Vapor Smoothing ist eine gängige Nachbearbeitungstechnik für Teile, die mittels SLS-3D-Druck (selektives Lasersintern) hergestellt wurden. Es verringert deren Porosität und Rauheit und verbessert damit sowohl Optik als auch Haptik der Teile. Mithilfe von chemischer Dampfglättung erreichen SLS-Teile eine vergleichbare Oberflächenqualität und Haltbarkeit wie Spritzgussteile, wodurch sie sich für die Endverwendung eignen.
Formlabs hat mit Additive Manufacturing Technologies (AMT) kollaboriert, um die Ergebnisse des Dampfglättens an 3D-gedruckten Teilen aus dem Formlabs-SLS-Drucker Fuse 1+ 30W zu testen. Es wurden Teile aus unseren beliebtesten SLS-Pulvern geprüft: Nylon 12 Powder, Nylon 11 Powder, TPU 90A Powder, Nylon 11 CF Powder und Nylon 12 GF Powder.
Wenn Sie mehr erfahren und die vollständigen Ergebnisse unserer Tests einsehen möchten, laden Sie gern unser Whitepaper herunter.
Vapor smoothing is a common post-processing step performed on selective laser sintering (SLS) 3D printed parts to improve porosity, reduce roughness, and improve the look and feel. Through vapor smoothing, SLS parts can achieve surface quality and durability comparable to injection molded parts, making them suitable for end-use applications.
Formlabs worked with Additive Manufacturing Technologies (AMT) to test the results of vapor smoothing on parts printed on the Formlabs Fuse 1+ 30W SLS 3D printer in our popular SLS powders: Nylon 12 Powder, Nylon 11 Powder, TPU 90A Powder, Nylon 11 CF Powder, and Nylon 12 GF Powder.
To learn more and see the full results of our collaborative testing, download our white paper.
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Steigerung der Oberflächenqualität von SLS-Druckteilen durch Dampfglättung: Eine gemeinsame Studie von Formlabs und AMT
Enhancing the Surface Quality of SLS 3D Printed Parts With Vapor Smoothing: A Collaborative Study by Formlabs and AMT
In diesem Whitepaper untersuchen wir das Verfahren und die Vorteile des Dampfglättens bzw. Vapor Smoothing und demonstrieren Ergebnisse aus Tests mit Formlabs-SLS-Pulvern und der chemischen Dampfglättungsanlage von AMT.
In this white paper, we will review the considerations and benefits of vapor smoothing, report results from testing Formlabs SLS powders with AMT Vapor Smoothing System.
Was ist chemische Dampfglättung?
What is Vapor Smoothing?
Dampfglättung oder Vapor Smoothing ist ein chemisches Verfahren, bei dem die Oberfläche von SLS-3D-Druckteilen einem verdampften Lösungsmittel ausgesetzt wird. Bei diesem Prozess wird die Teiloberfläche durch eine Kombination aus Hitze und Lösungsmitteldampf selektiv geschmolzen, sodass eine glattere, versiegelte Oberfläche entsteht.
Das Verfahren wirkt sich vor allem auf die äußersten Schichten eines Teils aus, während der Kern intakt bleibt. Die Genauigkeit des Dampfglättungsprozesses wird kontrolliert, indem die Bedingungen innerhalb der Prozesskammer angepasst werden, um das gewünschte Oberflächenfinish zu erreichen. Hierfür werden vom Hersteller der Dampfglättungsanlage häufig individuelle Einstellungsprofile bereitgestellt.
Vapor smoothing is a chemical process that involves exposing the surface of an SLS 3D printed part to a solvent vapor. During the process, a combination of heat and solvent vapor selectively melts the surface, creating a smoother, sealed surface.
The process predominantly alters the surface layers, leaving the inner core intact. The accuracy of the smoothing is controlled using tailored conditions within the process chamber to achieve the required surface finish, often with custom settings profiles developed by the vapor smoothing machine manufacturer.
Die chemische Dampfglättung ist die ideale Lösung, um sowohl Oberflächen zu glätten als auch Aufmerksamkeit auf entscheidende Oberflächendetails zu ziehen, wenn Teile in Konsumgütern oder individuellen Medizinprodukten eingesetzt werden.
Vapor smoothing is an ideal way to both create smooth surfaces and to draw attention to interesting surface design features for use in consumer goods or customized medical devices.
Was sind die Vorteile des Vapor Smoothing beim SLS-3D-Druck?
What Are the Benefits of Vapor Smoothing SLS 3D Printed Parts?
Das Dampfglätten bietet für SLS-3D-gedruckte Teile unter anderem folgende Vorteile:
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Oberflächenrauheit und Farbgleichmäßigkeit:
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Formlabs und AMT stellten eine Verringerung der durchschnittlichen Oberflächenrauheit (Ra) um ca. 72–81 % fest, nachdem die aus Formlabs-SLS-Pulvern gedruckten Teile dampfgeglättet wurden.
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Vorbeugung von Bakterienwachstum und Feuchtigkeitsaufnahme:
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Formlabs und AMT stellten eine 60%ige Reduktion des Wachstums von MRSA-Bakterien auf Teilen aus Nylon 12 Powder fest.
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Anwendung ohne Einsehbarkeit:
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Der Dampfglättungsprozess interagiert mit allen Oberflächen des Teils gleichermaßen, einschließlich solchen, die nicht unmittelbar einsehbar sind. Damit bietet es einen entscheidenden Vorteil gegenüber anderen Beschichtungsverfahren.
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Erhalt mechanischer Eigenschaften:
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Formlabs und AMT ermittelten lediglich eine geringfügige Varianz der mechanischen Eigenschaften, was bedeutet, dass die Vorteile des Vapor Smoothing – also die verbesserte Ästhetik und Oberflächenbeschaffenheit – ausgenutzt werden können, ohne die funktionale Leistung oder Strukturintegrität eines Teils zu beeinträchtigen.
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Vapor smoothing provides multiple benefits for SLS 3D printed parts, including:
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Surface roughness and color uniformity:
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Formlabs and AMT have found around 72-81% reduction in average surface roughness (Ra) after smoothing parts printed in Formlabs SLS Powders.
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Preventing bacteria growth and moisture absorption:
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Formlabs and AMT found a 60% reduction in MRSA bacteria growth on Nylon 12 Powder parts.
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Non-line-of-sight application:
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Vapor smoothing can uniformly interact with all surfaces of the part, including those concealed from direct view, making it a significant improvement over other types of coating processes.
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Preservation of mechanical properties:
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Formlabs with AMT revealed only a minor variance in mechanical properties, signifying that the benefits of vapor smoothing — improved aesthetics and surface finish — can be accomplished without impinging upon parts’ functional performance or structural integrity.
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Das Dampfglätten ist eine ideale Lösung, um die Oberflächenqualität und Ästhetik von Konsumgütern zu verbessern, wie bei dieser individualisierten Parfumflasche.
Vapor smoothing is an ideal way to improve the surface quality and aesthetics of consumer goods, like this customized perfume bottle.
Die chemische Dampfglättung eignet sich gut für Teile mit dünnen Wänden, da sie die strukturelle Integrität fast überhaupt nicht beeinflusst.
Vapor smoothing is appropriate for parts with thin walls because it has almost no impact on structural integrity.
Wie Sie SLS-3D-gedruckte Teile dampfglätten
How to Vapor Smooth Your SLS 3D Printed Parts
Für Unternehmen, die SLS-Teile in größeren Stückzahlen fertigen, insbesondere für die Endverwendung, kann sich die Anschaffung eigener Ausrüstung für das chemische Dampfglätten lohnen. Derzeit gibt es zwei maßgebliche Hersteller von Ausrüstung für das Vapor-Smoothing-Verfahren: AMT und DyeMansion. Beide Unternehmen verkaufen sowohl Geräte als auch Verbrauchsmaterialien für das Dampfglätten. Der Preis der Geräte variiert abhängig von ihrer Größe, dem Durchsatz und dem Materialtyp, beginnt jedoch typischerweise bei etwa 100 000 €, wobei Finanzierungsoptionen verfügbar sind.
Zudem gibt es auch zahlreiche zuverlässige Fertigungsdienstleister und Drittanbieter, die die chemische Dampfglättung von SLS-3D-gedruckten Teilen als Service anbieten. Laden Sie für konkrete Empfehlungen unser Whitepaper herunter.
Businesses producing higher volumes of SLS parts, especially in end-use applications, may purchase their own vapor smoothing equipment. There are currently two main companies that provide vapor smoothing equipment: AMT and Dyemansion. Both companies sell vapor smoothing hardware and consumables. The price of these machines varies depending on size, throughput, and material type, but typically starts around $100,000 with options for financing available.
However, there are also many reliable service bureaus and external contractors that can provide vapor smoothing for SLS 3D printed parts as a service. Download our white paper for recommendations.
Erwägungen vor dem Dampfglätten
Considerations Before Vapor Smoothing
Wenn Sie den Prozess des Dampfglättens selbst durchführen, ist es wichtig, die Designmerkmale und Prozessparameter zu berücksichtigen.
When vapor smoothing yourself, it’s important to consider the design features and process parameters.
Dampfglättungsprofile
Vapor Smoothing Profiles
Jedes Vapor-Smoothing-Unternehmen und jede Dampfglättungsanlage verfügt über individuelle Parameter und Lösungsmittel, die zum Glätten der Druckteile eingesetzt werden. Die Parameter, die am häufigsten angepasst werden müssen, sind Temperatur und Druck. Weiterhin wird vom Hersteller der Dampfglättungsanlage ein Profil für jedes SLS-Material angelegt, um die bestmögliche Qualität zu gewährleisten. In einem gemeinsamen Projekt haben Formlabs und AMT spezialisierte Geräteprofile entwickelt, die speziell auf alle SLS-Materialien von Formlabs abgestimmt sind. Wenden Sie sich direkt an AMT, um Zugriff auf diese speziell entwickelten Profile zu erlangen.
Each vapor smoothing company and machine has its own set of parameters and solvents used to smooth parts. The parameters most often adjusted are temperature and pressure. Additionally, each SLS material will have its own profile developed by the vapor smoothing manufacturer to ensure the best quality results. In a collaborative effort, Formlabs and AMT have developed specialized machine profiles tailored specifically for all Formlabs SLS materials. For access to these specially developed profiles, please reach out to AMT directly.
Teilgeometrie
Part Geometry
Die Teilgeometrie, beispielsweise die Wandstärke und die gesamte Druckteilgröße, kann sich auf den Dampfglättungsprozess auswirken und sollte in den Profileinstellungen für die Dampfglättung berücksichtigt werden. So bietet AMT beispielsweise Profile für dünne Teile aus Nylon 12 Powder (unter 2 mm Wandstärke) wie auch für dicke Teile aus Nylon 12 Powder (über 3 mm Wandstärke).
Part geometry, such as wall thickness and total part size, can affect the smoothing process and should be accounted for in the vapor smoothing profile settings. For example, AMT has machine profiles for thin Nylon 12 Powder parts (less than 2 mm wall thickness) and a separate profile for thick Nylon 12 Powder parts (more than 3 mm wall thickness).
Befestigung und Abdrücke
Racking or Witness Marks
Während des chemischen Dampfglättens müssen die Teile an einem Metalldrahtgestell aufgehängt werden. Sie benötigen daher eine Geometrie, die das Befestigen eines Drahts oder Clips ermöglicht. Die entstehenden Abdrücke sind zwar minimal, doch sie lassen sich komplett vermeiden, indem Sie einen Verbindungspunkt in das 3D-Design einfügen, sodass alle Teile in der Designphase miteinander verbunden werden.
During the vapor smoothing process, parts need to be suspended from a metal wire rack, which requires some geometry on which to attach a wire or clip. Though these marks are minimal, to avoid them completely consider adding a connection point to the 3D design or for production runs, connecting all of the parts together in the design stage.
Lösungsmittelansammlungen
Solvent Pooling
Um zu verhindern, dass sich das Lösungsmittel in Vertiefungen ansammelt, wird empfohlen, Teile so aufzuhängen, dass Vertiefungen nach unten gerichtet sind, sodass das Lösungsmittel ablaufen kann. Alternativ sollte in Betracht gezogen werden, derartige Merkmale nach Möglichkeit aus dem Design zu entfernen.
To avoid the vapor solvent pooling in cupped features, it is recommended to hang parts with cup-shaped features facing downwards, which encourages solvent runoff. Alternatively, consider eliminating such features from the part's design whenever feasible.
Überlegungen zur Sicherheit und Einrichtung
Safety and Facility Considerations
AMT stellt einen umfassenden Leitfaden zur Standortvorbereitung für alle Geräte des Typs PostPro SF bereit, um sicherzustellen, dass die Installation und der Betrieb der Dampfglättungsanlage mit den Sicherheitsstandards konform sind. Der Leitfaden umfasst auch wichtige Schulungen zur Sicherheit und Handhabung, was ein entscheidender Schritt zur Minimierung potenzieller Risiken ist. Um mehr über die Empfehlungen von Formlabs und AMT zu erfahren oder die vollständigen Ergebnisse unserer gemeinsamen Tests zur Oberflächenporosität, antibakteriellen Eigenschaften und Feuchtigkeitsaufnahme einzusehen, laden Sie unser Whitepaper herunter.
AMT provides a comprehensive site preparation guide for all PostPro SF machines to ensure the installation and operation of the vapor smoothing systems align with safety standards. This guide includes vital safety and handling training for operators, a critical step in mitigating potential risks. To learn more about Formlabs and AMT’s recommendations, or to see the full results of our collaborative testing for surface porosity, anti-microbial properties, and moisture absorption, download our white paper.
Kosten des Dampfglättens
Costs of Vapor Smoothing
Die Kosten des Dampfglättens sind von mehreren Faktoren abhängig – unter anderem von der Größe des Teils, dem verwendeten Material, der Komplexität der Teiloberfläche und der Stückzahl. Für gewöhnlich sind die Kosten des Dampfglättens etwa proportional zur Größe und Anzahl der Teile. In den folgenden Beispielszenarien wird das Druckteil vom Kunden 3D-gedruckt und an Avid Product Development versandt, einen Fertigungsdienstleister in Colorado, USA, der die Dampfglättung übernimmt:
The cost of vapor smoothing depends on several factors, including the size of the part, the material used, the complexity of the part surface, and the quantity of parts. Typically, the cost of vapor smoothing is roughly proportional to the size and quantity of parts. Consider the following example cost scenarios in which the 3D printed part is printed by the customer and sent to Avid Product Development, a service bureau in Colorado, for vapor smoothing:
| Teil | Orthopädische Einlage | Brillenfassung | Uhrenarmband |
|---|---|---|---|
| Material | Nylon 11 Powder | Nylon 12 Powder | TPU 90A Powder |
| Abmessungen des Modells (mm) | 157 x 23 x 80 | 144 x 36 x 47 | 262 x 13 x 37 |
| Stückzahl | 50 | 80 | 50 |
| Kosten des gesinterten Pulvers (pro Teil) | 3,98 $ | 0,62 $ | 2,98 $ |
| Kosten der Dampfglättung (pro Teil) | 0,98 $ | 0,49 $ | 0,78 $ |
| Gesamtkosten pro Teil | 4,96 $ | 1,11 $ | 3,66 $ |
| Part | Rigid Orthotic Insole | Eyewear Frames | Watch Straps |
|---|---|---|---|
| Material | Nylon 11 Powder | Nylon 12 Powder | TPU 90A Powder |
| Model Dimensions (mm) | 157 x 23 x 80 | 144 x 36 x 47 | 262 x 13 x 37 |
| Quantity | 50 | 80 | 50 |
| Cost of Sintered Powder (per part) | $3.98 | $0.62 | $2.98 |
| Cost of Vapor Smoothing (per part) | $0.98 | $0.49 | $0.78 |
| Total Cost Per Part | $4.96 | $1.11 | $3.66 |
Anwendungen für dampfgeglättete SLS-Teile
Applications for Vapor Smoothed SLS Parts
Viele Ingenieur*innen, Herstellungs- und Produktentwicklungsunternehmen stützen sich auf das Dampfglätten, um die Optik und die Eignung ihrer SLS-3D-Druckteile für die Endverwendung zu steigern. Je weitläufiger der SLS-3D-Druck in einer Vielzahl von Branchen und Anwendungen eingesetzt wird, desto mehr wird auch das Vapor Smoothing zum bedeutenden Teil des SLS-Arbeitsablaufs.
Many engineers, manufacturers, and product designers, rely on vapor smoothing to elevate the look and end-use capabilities of their SLS 3D printed parts. As SLS 3D printing becomes more widely used in a range of industries and applications, vapor smoothing will become an even more integral part of the SLS workflow.
Vapor Smoothing kann Automobilbauteile wie diesen flexiblen, SLS-3D-gedruckten Zylinder optimieren.
Vapor smoothing can benefit automotive components like this flexible SLS 3D printed boot.
Brillengestelle können einen höheren Tragekomfort bieten, wenn sie dampfgeglättet wurden.
Eyewear frames can be more comfortable for the wearer when vapor smoothed.
SLS-3D-gedruckte orthopädische Einlagen können dampfgeglättet werden, um ihren Tragekomfort und ihre Ästhetik zu verbessern.
SLS 3D printed orthotic insoles can be vapor smoothed for added comfort and aesthetic benefits.
Komponenten für die Automobilindustrie
Automotive Components
Das Dampfglätten kann dazu dienen, die Oberflächenqualität und Haltbarkeit von Automobilkomponenten wie Ansaugkrümmern, Motorgehäusen und Armaturenkomponenten zu verbessern. Die reduzierte Flüssigkeits- und Lösungsmittelaufnahme stellt auch einen Vorteil für Automobilbauteile dar, die Kontakt mit Lösungsmitteln wie Benzin und Dieselkraftstoff haben, da das Dampfglätten die Oberfläche versiegelt und damit die Aufnahme von Flüssigkeiten und Gasen verringert.
Vapor smoothing can be used to improve the surface finish and durability of automotive components, such as air intake manifolds, engine covers, and dashboard components. Moisture and solvent absorption reduction can also be useful for automotive applications in which solvents such as gasoline and diesel fuel are present, as vapor smoothing creates a sealed surface, reducing liquid and gas intake.
Medizinprodukte
Medical Devices
Der SLS-3D-Druck ist bei der Produktion von Medizinprodukten heute weitläufig verbreitet. Durch das chemische Dampfglätten kann die Oberflächengüte von Teilen wie Prothesen, Orthesen und Bauteilen für Medizinprodukte verbessert werden, während die Biokompatibilität des Basismaterials erhalten bleibt. Die Dampfglättung erzielt zudem eine erhebliche Verringerung der Oberflächenreibung, die bei Orthesen für Patient*innen fühlbar ist, und reduziert das Potenzial für Bakterienwachstum.
SLS 3D printing is widely used in the production of medical devices today, and vapor smoothing can be used to improve the surface finish of parts such as prosthetics, orthotics, and medical device assemblies while maintaining the biocompatibility of the base material. Vapor smoothing also greatly reduces the surface friction that patients wearing orthotic devices may feel, as well as reducing the potential for bacteria growth.
Konsumgüter
Consumer Products
Mithilfe des Dampfglättens lässt sich auch die Optik von Konsumprodukten wie Telefonhüllen, Brillenrahmen, Gaming-Zubehör oder anderen Elektronikkomponenten auf das Niveau einer Oberfläche der Kategorie Class A oder B aufwerten. Der Glanz der Oberfläche kann durch diesen Prozess in gewissem Maße ebenfalls kontrolliert werden, durch das Erzielen glänzender oder halbmatter Oberflächen. Um die bestmögliche Ästhetik zu erreichen, sollte eine abschließende Beschichtung des dampfgeglätteten Teils in Betracht gezogen werden, etwa eine Cerakote-Beschichtung auf steifen SLS-Materialien oder eine Beschichtung mit BASF Ultracur3D Coat F auf TPU 90A Powder.
Vapor smoothing can be used to enhance the appearance of consumer products, such as phone cases, eyewear, gaming components, and other electronic accessories, to that of a Class A or B surface. The surface glossiness can also be moderately controlled through this process, offering glossy to semi-matte finishes. Lastly, to achieve the best possible aesthetic, consider adding a coating on top of the vapor smoothed part, such as Cerakote on rigid SLS materials, or the BASF Ultracur3D Coat F on TPU 90A Powder.
Legen Sie los mit Vapor Smoothing
Getting Started With Vapor Smoothing
Wie die Testergebnisse in unserem Whitepaper zeigen, lässt sich durch chemische Dampfglättung die Porosität, die Antibakterialität, die Feuchtigkeitsabsorption und die Ästhetik von Teilen verbessern.
Um mehr über den Arbeitsablauf beim SLS-3D-Druck zu erfahren und sich darüber beraten zu lassen, ob SLS-Druck und Vapor Smoothing die richtige Lösung für Sie sind, kontaktieren Sie unser Team. Um eine Dampfglättungsanlage von AMT zu erwerben, besuchen Sie die Website des Unternehmens.
As the collaborative test results in our white paper show, vapor smoothing can improve surface porosity, anti-microbial properties, moisture absorption, and aesthetics.
To learn more about the SLS 3D printing workflow and discuss if SLS with vapor smoothing is right for you, contact our team. To contact AMT about purchasing a vapor smoothing machine, visit their website.
