Burattatura (vibrofinitura) per parti realizzate con la stampa 3D SLS

La burattatura, anche nota come vibrofinitura, è un metodo consolidato per migliorare la durezza e la levigatezza superficiale di diversi materiali. Tradizionalmente utilizzata sulle parti in metallo per rimuovere le sbavature dopo la lavorazione meccanica o la pressatura, questa tecnica viene ora considerata da molte aziende come un passaggio di post-elaborazione fondamentale anche per le parti stampate in 3D. 

La burattatura si rivela particolarmente utile quando si utilizza la stampa 3D a sinterizzazione laser selettiva (SLS), che a volte conferisce alle parti una superficie leggermente granulosa. Questa tecnica contribuisce a renderle pronte per l'utilizzo finale o a semplificare il loro inserimento all'interno di assemblaggi funzionali. 

Leggi questa guida per avere una panoramica introduttiva sulla burattatura di parti realizzate con la stampa 3D SLS e guarda il nostro webinar per vedere i risultati completi dei test eseguiti e del confronto tra buratti, nonché per scoprire di più sul workflow.

La burattatura consiste nell'agitare le parti per utilizzo finale insieme a pellet di diversi materiali (solitamente metallo, ceramica, plastica o materiale organico come gusci di noce) per generare attrito, che leviga la superficie delle parti e ne migliora la durezza. I buratti vibranti sono ampiamente utilizzati, date le loro dimensioni accessibili, il prezzo contenuto e la gamma di vantaggi che offrono senza aggiungere ulteriore manodopera al ciclo di produzione. 

La burattatura offre due vantaggi fondamentali al workflow di stampa 3D: migliore funzionalità e migliore estetica. Questo processo riduce la ruvidità superficiale dei componenti mobili, che di conseguenza funzionano con un coefficiente di attrito inferiore. Si tratta quindi di una tecnica di post-elaborazione ideale per applicazioni come cerniere stampate, componenti di azionamento, ganci funzionali e qualsiasi altra parte che si muove o è integrata in un assemblaggio mobile. Una migliore finitura superficiale ottimizza anche la porosità, rendendo le parti burattate più resistenti all'assorbimento dei fluidi.

I vantaggi estetici della burattatura sono in primo luogo una finitura superficiale migliore e un aspetto più definito, ma anche la possibilità di avere un substrato più omogeneo su cui applicare ulteriori rivestimenti, come vernice acrilica o Cerakote.

La burattatura è un metodo semplice per migliorare drasticamente la durezza e la levigatezza della superficie di qualsiasi parte stampata in 3D da utilizzare come parte per utilizzo finale, in un assemblaggio funzionale o che debba avere un'elevata visibilità in un prototipo Proof-of-Concept. 

Gli apparecchi per la burattatura di parti stampate in 3D possono essere suddivisi in due categorie principali: industriali e di consumo. Gli apparecchi industriali hanno una capacità maggiore e requisiti di alimentazione più elevati e di solito costano almeno 5000 €. I buratti industriali sono adatti a volumi di diversi livelli di produzione, come la personalizzazione di massa o la produzione di soluzioni provvisorie.

Possono gestire facilmente più lotti di parti, anche di dimensioni medio-grandi, il che li rende ideali per i fornitori di servizi o la produzione su larga scala. Molti apparecchi industriali, come il buratto Rösler, sono progettati per integrarsi in un flusso di lavoro automatizzato, caricando e scaricando le parti mediante un nastro trasportatore o un sistema robotico. I cicli di burattatura degli apparecchi più grandi possono durare anche solo quattro o sei ore, riducendo in modo significativo la ruvidità superficiale.

Molti buratti vibranti più piccoli riescono a raggiungere lo stesso risultato finale di quelli industriali, ma hanno una capacità inferiore e possono richiedere cicli di burattatura più lunghi. Per ottenere quasi la stessa riduzione della ruvidità superficiale, gli apparecchi più piccoli devono burattare le parti per circa 72 ore, a fronte delle sei ore necessarie per i buratti industriali.

Tuttavia, il prezzo accessibile e l'ingombro ridotto consentono alle aziende più piccole di usufruire dei loro vantaggi senza la spesa necessaria per l'acquisto di un apparecchio di livello industriale. I buratti vibranti di piccole dimensioni sono sufficienti per chi utilizza stampanti 3D con volumi inferiori a 100 parti a settimana.

Sebbene non siano stati inclusi nel protocollo di test di questo studio, una terza opzione sono i buratti centrifughi. Il flusso di lavoro varia leggermente rispetto ai buratti vibranti tradizionali, in quanto sfruttano la rotazione ad alta velocità per levigare le parti, invece di agitarle. Nei buratti centrifughi, i componenti e i materiali sono sigillati in un contenitore e poi fatti girare ad alta velocità. Le forze G che ne derivano permettono di levigare le parti molto rapidamente. I buratti centrifughi sono una valida opzione per ridurre il tempo di ciclo complessivo, anche se si tratta di un processo più aggressivo che può danneggiare i particolari delicati di alcune parti.

Nei workflow di burattatura possono essere utilizzati diversi tipi di pellet di materiale; la scelta di quello giusto avrà un grande impatto sul risultato finale. Tra i vari materiali troviamo acciaio inossidabile, porcellana, silice, compositi di poliestere o gusci di noce. Gli effetti della burattatura con queste sostanze vanno dalla levigatura aggressiva con eliminazione della ruvidità superficiale alla leggera lucidatura a scopo estetico. 

Quando si scelgono i materiali da utilizzare in un buratto vibrante, insieme al tipo di materiale occorre tenere conto delle dimensioni e della forma dei singoli pellet. Esistono pellet di dimensioni grandi e piccole e di forma appuntita o arrotondata. I pellet più grandi sono utilizzati per una smerigliatura più grossolana, ad esempio per rimuovere sbavature o ruggine da parti in metallo; quelli più piccoli sono utilizzati per ottenere pezzi più precisi, garantiscono una lucidatura o una brunitura maggiore e possono essere utilizzati per una gamma più ampia di materiali. I pellet affilati (triangoli, cunei e punte di freccia) sono ideali per la finitura di parti complesse con angoli, fessure e canali, anche se possono verificarsi più facilmente scheggiature o sfaldamenti. Al contrario, i pellet arrotondati sono ideali per una lucidatura e una brunitura più leggere e molto raramente producono scheggiature o sfaldamenti. Sebbene rallentino il processo di levigatura completa delle superfici, sono molto più delicati e possono essere utilizzati per le parti più fragili.

In alcuni workflow basati sulla vibrazione, chiamati "finitura a umido", ai pellet vengono aggiunti acqua o detergenti chimici. Il liquido aiuta a temperare il calore generato dall'elevato attrito e favorisce la rimozione di contaminanti o ossidi dalla superficie della parte. Le parti risulteranno più pulite e lucide rispetto a quelle ottenute con un flusso di lavoro di burattatura a secco. Tuttavia, i detergenti sono costosi e producono rifiuti chimici che devono essere smaltiti e trattati correttamente. Nel flusso di lavoro a umido si possono utilizzare materiali come metallo, ceramica o plastica, ma non quelli organici come i gusci di noce o i tutoli di mais.

^{Materiali da sinistra a destra: gusci di noce, ceramica e acciaio.}

Molte applicazioni di stampa 3D richiedono una finitura superficiale liscia e un coefficiente di attrito ridotto. Aggiungere la burattatura al proprio workflow migliora sia la funzionalità che l'aspetto delle parti usate nei settori e nei contesti più disparati. 

Formlabs ha condotto test in-house approfonditi sulla burattatura utilizzando parti realizzate con la stampa 3D SLS, al fine di consigliare i flussi di lavoro più idonei per ottenere risultati ottimali.

La burattatura è un metodo eccellente per migliorare la finitura superficiale delle parti stampate in 3D. Le attrezzature sono convenienti e il flusso di lavoro è personalizzabile in base alle proprie esigenze. Quando si aggiunge la burattatura al flusso di lavoro, bisogna tenere presente che apparecchi e materiali diversi producono risultati diversi.

Prima di scegliere il buratto da acquistare per un flusso di lavoro della stampa 3D, bisogna prima considerare il volume di parti stampate in 3D: volumi di produzione medio-alti richiederanno un buratto industriale più grande, mentre per prototipi, supporti di produzione e applicazioni per la creazione rapida di attrezzature sarà sufficiente un buratto più piccolo ed economico. In queste applicazioni, i tempi maggiori richiesti dal buratto più piccolo non dovrebbero influire negativamente sul flusso di lavoro.

La scelta del materiale è il passo successivo e dipende molto dalla parte. Per le parti realizzate con la stampa 3D SLS vanno bene ceramica, plastica o materiali organici, mentre il metallo potrebbe essere troppo abrasivo. Nel caso di parti con molte fessure o canali interni, la ceramica potrebbe sfaldarsi e incastrarsi nelle parti. Sebbene la rimozione sia semplice utilizzando piccoli strumenti manuali, la scelta migliore potrebbe essere quella di ricorrere a materiali organici o plastici. Per le parti con particolari molto piccoli, goffrature delicate o estrusioni sottili, è preferibile utilizzare un materiale meno abrasivo. Allo stesso modo, la scelta di materiali arrotondati anziché appuntiti contribuirà a proteggere le parti più delicate.

La burattatura è un metodo accessibile per rendere le parti realizzate con la stampa 3D SLS più simili, per aspetto e funzionalità, a quelle stampate a iniezione. Aggiungere questo processo al flusso di lavoro della stampa 3D non è necessariamente complicato o costoso: esistono molti buratti a prezzi contenuti e accessibili in termini di ingombro e requisiti di alimentazione. Per applicazioni come la prototipazione rapida, i supporti di produzione o le parti per utilizzo finale, la burattatura amplia la gamma di possibilità della stampa 3D. Abbinata alla libertà geometrica della stampa 3D SLS e alle capacità di personalizzazione di un flusso di lavoro di produzione a volumi ridotti, la burattatura offre vantaggi in tutti i settori.

Per sapere di più su come ottimizzare il flusso di lavoro SLS e di burattatura o per ricevere i consigli degli esperti sugli apparecchi e i materiali più adatti alle tue esigenze specifiche, contatta il team vendite di Formlabs. In alternativa, scopri le opzioni di post-elaborazione delle parti SLS sul nostro sito Internet.