La levigazione a vapore è un comune passaggio di post-elaborazione eseguito sulle parti realizzate mediante stampa 3D a sinterizzazione laser selettiva (SLS) per migliorarne porosità e aspetto e ridurre la ruvidità. La levigazione a vapore delle parti SLS consente di ottenere una resistenza e una finitura superficiale paragonabili a quelle delle parti stampate a iniezione e le rende adatte per applicazioni per utilizzo finale.
Formlabs ha collaborato con Additive Manufacturing Technologies (AMT) per analizzare i risultati della levigazione a vapore eseguita su parti realizzate con la stampante 3D SLS Fuse 1+ 30W di Formlabs utilizzando le nostre principali polveri SLS: la Nylon 12 Powder, la Nylon 11 Powder, la TPU 90A Powder, la Nylon 11 CF Powder e la Nylon 12 GF Powder.
Per scoprire di più e vedere i risultati completi dei test condotti durante la nostra collaborazione, scarica il whitepaper.
La levigazione a vapore per migliorare la finitura superficiale delle parti SLS: uno studio di Formlabs e AMT
In questo whitepaper esamineremo le considerazioni e i vantaggi legati alla levigazione a vapore e riporteremo i risultati dei test condotti sulle polveri SLS di Formlabs con il sistema di levigazione a vapore di AMT.
Che cos'è la levigazione a vapore?
La levigazione a vapore è un processo chimico in cui la superficie di una parte stampata in 3D tramite SLS viene esposta a un solvente vaporizzato. Durante il processo, la superficie viene sciolta in modo selettivo grazie alla combinazione del calore con i vapori del solvente, in modo tale da ottenere una superficie più liscia e meno porosa.
Il processo altera prevalentemente gli strati superficiali, mentre quelli interni rimangono intatti. Per ottenere la finitura superficiale desiderata, la precisione della levigazione viene controllata utilizzando condizioni specifiche all'interno della camera in cui avviene il processo, spesso mediante profili di impostazione personalizzati sviluppati dall'azienda produttrice dell'apparecchio per la levigazione a vapore.
La levigazione a vapore è il metodo ideale per creare superfici lisce e mettere in risalto caratteristiche superficiali interessanti per prodotti di consumo o dispositivi medici personalizzati.
Quali sono i vantaggi della levigazione a vapore di parti realizzate tramite stampa 3D SLS?
La levigazione a vapore conferisce numerosi vantaggi alle parti realizzate tramite stampa 3D SLS, tra cui:
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Ruvidità superficiale e uniformità di colore:
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Formlabs e AMT, dopo la levigazione di parti stampate con polveri SLS di Formlabs, hanno riscontrato una riduzione della ruvidità superficiale (Ra) media del 72-81%.
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Prevenzione della proliferazione batterica e dell'assorbimento di umidità:
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Formlabs e AMT hanno riscontrato una riduzione del 60% della proliferazione dei batteri MRSA sulle parti in Nylon 12 Powder.
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Applicazione in aree non visibili:
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La levigazione a vapore può interagire uniformemente con tutte le superfici, anche quelle non direttamente visibili, e ciò rappresenta un notevole miglioramento rispetto ad altri tipi di processi di rivestimento.
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Conservazione delle proprietà meccaniche:
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Per quanto riguarda le proprietà meccaniche, Formlabs e AMT hanno rilevato solo una piccola deviazione di pochi punti percentuali rispetto all'originale. Ciò significa che i vantaggi della levigazione a vapore (miglioramento dell'aspetto estetico e della finitura superficiale) possono essere ottenuti senza compromettere le prestazioni funzionali o l'integrità strutturale della parte.
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La levigazione a vapore è il metodo ideale per migliorare la finitura superficiale e l'aspetto estetico dei beni di consumo, come questa boccetta di profumo personalizzata.
La levigazione a vapore è indicata per le parti con pareti sottili, perché non ha praticamente alcun impatto sull'integrità strutturale.
Come eseguire la levigazione a vapore delle parti realizzate tramite stampa 3D SLS
Le aziende che producono volumi elevati di parti SLS, in particolare per applicazioni per utilizzo finale, possono acquistare le proprie attrezzature per la levigazione a vapore. Attualmente, le due principali aziende che vendono hardware e materiali di consumo per la levigazione a vapore sono AMT e Dyemansion. Il prezzo dei loro apparecchi dipende dalle dimensioni, dal rendimento e dal tipo di materiale, ma in genere parte da circa 100 000 €, con anche la possibilità di ottenere un finanziamento.
Tuttavia, esistono anche numerosi fornitori di servizi e appaltatori esterni affidabili che offrono la levigazione a vapore per parti realizzate tramite stampa 3D SLS. Se hai bisogno di consigli, scarica il nostro whitepaper.
Considerazioni prima della levigazione a vapore
Quando esegui la levigazione a vapore, è importante fare un'attenta valutazione di alcune caratteristiche di progettazione e parametri di processo.
Profili di levigazione a vapore
Ogni azienda e apparecchio per la levigazione a vapore ha una propria serie di parametri e solventi per levigare le parti. I parametri che vengono più spesso regolati sono temperatura e pressione. Inoltre, per garantire risultati della massima qualità, ciascun materiale SLS è dotato di un profilo specifico sviluppato dall'azienda produttrice dell'apparecchio di levigazione. Nell'ambito della loro collaborazione, Formlabs e AMT hanno sviluppato profili per la levigazione a vapore specifici per tutti i materiali SLS di Formlabs. Per potervi accedere, contatta direttamente AMT.
Geometria delle parti
Le caratteristiche geometriche delle parti, come lo spessore delle pareti e le dimensioni totali, possono influire sul processo di levigazione e devono essere tenute in considerazione quando si impostano i profili di levigazione a vapore. Ad esempio, AMT prevede un profilo specifico per le parti sottili realizzate in Nylon 12 Powder (spessore delle pareti inferiore a 2 mm) e un profilo diverso per quelle spesse (spessore delle pareti superiore a 3 mm).
Griglia o segni
Durante il processo di levigazione a vapore, le parti vengono appese a una griglia in metallo, per cui devono avere una geometria adatta al fissaggio di un filo o una clip. Anche se si tratta di segni minimi, per evitarli del tutto è bene aggiungere un punto di collegamento al design 3D o, per i cicli di produzione, collegare tra loro tutte le parti in fase di progettazione.
Accumuli di solvente
Per evitare gli accumuli di solvente, consigliamo di appendere le parti con gli elementi cavi rivolti verso il basso, in modo da favorire il deflusso del solvente. In alternativa, se possibile, consigliamo di non includere caratteristiche di questo tipo nel design della parte.
Considerazioni su sicurezza e strutture
AMT fornisce una guida completa alla preparazione del sito per tutti gli apparecchi PostPro SF, per garantire che l'installazione e il funzionamento dei sistemi di levigazione a vapore siano conformi alle norme di sicurezza. La guida include inoltre risorse di formazione per il personale in materia di sicurezza e manipolazione, un passaggio fondamentale per ridurre potenziali rischi. Per scoprire di più sulle raccomandazioni di Formlabs e AMT o per vedere i risultati completi dei test su porosità superficiale, proprietà antimicrobiche e assorbimento dell'umidità condotti durante la nostra collaborazione, scarica il whitepaper.
Costi della levigazione a vapore
Il costo della levigazione a vapore dipende da diversi fattori, tra cui dimensioni della parte, materiale utilizzato, complessità della superficie e quantità di parti. In genere, il costo è proporzionale alle dimensioni e alla quantità di parti. Osserviamo i seguenti scenari esemplificativi, in cui la parte viene stampata in 3D dal cliente e inviata per la levigazione a vapore ad Avid Product Development, un fornitore di servizi con sede in Colorado.
| Parte | Soletta rigida | Montature per occhiali | Cinturini per orologi |
|---|---|---|---|
| Materiale | Nylon 11 Powder | Nylon 12 Powder | TPU 90A Powder |
| Dimensione del modello (mm) | 157 x 23 x 80 | 144 x 36 x 47 | 262 x 13 x 37 |
| Quantità di parti | 50 | 80 | 50 |
| Costo per parte della polvere sinterizzata | 3,98 $ | 0,62 $ | 2,98 $ |
| Costo della levigazione a vapore per parte | 0,98 $ | 0,49 $ | 0,78 $ |
| Costo totale per parte | 4,96 $ | 1,11 $ | 3,66 $ |
Applicazioni per le parti SLS sottoposte a levigazione a vapore
Molti team di ingegneria, produzione e design di prodotto utilizzano la levigazione a vapore per migliorare l'aspetto e le possibilità di utilizzo finale delle parti realizzate tramite stampa 3D SLS. Con la diffusione sempre maggiore della stampa 3D SLS in un'ampia gamma di settori e applicazioni, la levigazione a vapore diventerà ancora di più parte integrante del workflow SLS.
La levigazione a vapore può essere utile per i componenti automobilistici, come questa cuffia flessibile realizzata con la stampa 3D SLS.
Le montature per occhiali sottoposte a levigazione a vapore possono essere più confortevoli per chi le indossa.
Le solette realizzate tramite stampa 3D SLS possono essere sottoposte alla levigazione a vapore per ottenere un miglioramento in termini di comfort e aspetto estetico.
Componenti automobilistici
La levigazione a vapore consente di migliorare la finitura superficiale e la resistenza di componenti automobilistici come collettori di aspirazione dell'aria, coperchi protettivi del motore e componenti del cruscotto. La riduzione dell'assorbimento di umidità e solventi può essere utile anche per applicazioni automobilistiche in cui sono presenti solventi come benzina per motori e combustibile diesel, in quanto la levigazione a vapore crea una superficie poco porosa che riduce l'assorbimento di liquidi e gas.
Dispositivi medici
La stampa 3D SLS è molto utilizzata nella produzione di dispositivi medici. In questo ambito, la levigazione a vapore può essere impiegata per migliorare la finitura superficiale di parti come protesi, plantari e assemblaggi di dispositivi medici, preservando al contempo la biocompatibilità del materiale di base. La levigazione a vapore, inoltre, diminuisce notevolmente la frizione superficiale che possono avvertire i pazienti che indossano dispositivi ortesici e riduce anche il potenziale di proliferazione batterica.
Beni di consumo
La levigazione a vapore può essere utilizzata per migliorare l'aspetto di beni di consumo come custodie per telefoni, occhiali, componenti per il settore dei videogiochi e altri accessori elettronici, fino a ottenere superfici di classe A o B. Anche la lucentezza della superficie può essere moderatamente controllata mediante questo processo, che consente di ottenere finiture da lucide a semi-opache. Infine, per un risultato estetico ottimale, è possibile aggiungere un rivestimento alla parte sottoposta a levigazione a vapore, ad esempio il Cerakote sui materiali SLS rigidi o l'Ultracur3D Coat F di BASF sulle parti in TPU 90A Powder.
Inizia a utilizzare la levigazione a vapore
Come dimostrano i risultati dei test condotti durante la nostra collaborazione riportati nel whitepaper, la levigazione a vapore può migliorare la porosità superficiale, le proprietà antimicrobiche, l'assorbimento dell'umidità e l'aspetto estetico.
Per scoprire di più sul workflow per la stampa 3D SLS e capire se la SLS con la levigazione a vapore fa al caso tuo, contatta il nostro team. Per contattare AMT in merito all'acquisto di un apparecchio per la levigazione a vapore, visita il sito dell'azienda.
