Was die additive Fertigung neben dem 3D-Druck einzigartig macht, sind alle durchgeführten Prozesse. AM entwirft zunächst Teile für Additive, programmiert sie dann, optimiert den Prozess, druckt die Teile und bearbeitet sie schließlich nach.

Das Versprechen von 3D-Druckern, fertige Teile in der Massenproduktion auszuspucken, ist unrealistisch. Zum Beispiel können einfache Kunststoffteile Nachbearbeitungsschritte wie das Entfernen von Trägern erfordern und können Schleifen, Polieren, Dampfschmieren, Bearbeiten, Füllen, Lackieren, Versiegeln, Färben und Zusammenbauen erfordern.

Auf dem AM-Markt wird die Werkstatt als Servicebüro bezeichnet. Denn sie müssen eine Reihe von Dienstleistungen erbringen, um das Konzept des Kunden in die Realität umzusetzen. Ebenso suchen Unternehmen beim Kauf von 3D-Druckern in der Regel mehr als nur gedruckte Teile.

Das Drucken von Teilen, die die Anforderungen erfüllen, erfordert von den Mitarbeitern des Unternehmens, dass sie Fachwissen im Stil eines Servicebüros anwenden, einschließlich der Nachbearbeitung.

Einzigartige Herausforderung

Jeder Additionsprozess hat seine eigenen Herausforderungen. Beispielsweise erfordern großformatige Polymerteile in der Regel eine umfangreiche Nachbearbeitung. Sie werden durch Extrudieren und Stapeln einer Schicht aus thermisch geschmolzenem Kunststoff Schicht für Schicht hergestellt.

Beim Abkühlen schrumpft der Kunststoff um ca. 0.5 %. Dies mag trivial erscheinen, aber für ein 20 Fuß langes Teil sind es etwa 1 Zoll, was ein großer Fehler ist.

Werkzeuge sind eine der Hauptanwendungen großer AM. Teile in der Nähe des Druckers haben eine kordähnliche Textur. Nach dem Drucken und Abkühlen muss es verarbeitet werden. Die Bearbeitung kann länger dauern als das Drucken.

Der Prototyp des Autos oder Modells hat ein A-Level-Finish. Das Oak Ridge National Laboratory reproduzierte die Shelby Cobra mit dem berühmten 3D-Druckverfahren, um das 50-jährige Jubiläum des legendären Rennwagens zu feiern. Vor der Nachbearbeitung sah das Fahrzeug gut aus, aber die Oberfläche war rau. Mit Hilfe der Finishing-Experten von Tru-Design LLC wurde ein Verfahren entwickelt, um dieses große Additivteil zu veredeln.

Da die Oberfläche des kohlefaserverstärkten Materials Beton ähnlich ist, ist es sehr schwer zu schleifen. Die ersten Schleif- und Grundierungsversuche sind machbar, aber keine langfristige Lösung. Die besten Ergebnisse werden durch die Verwendung eines proprietären Sprühfüllers erzielt, der geschliffen und lackiert werden kann, um das Finish des Autos zu erzielen.

Metallunterschied

Der 3D-Druck von Metallteilen unterscheidet sich grundlegend vom Drucken von Kunststoff. Fused Filament Manufacturing (FFF) ist ein beliebtes Verfahren zum Bedrucken von Kunststoffteilen, bei dem geschmolzener Kunststoff extrudiert wird, der auch zur Herstellung von Metallteilen verwendet werden kann. Metall-FFF-Teile erfordern viel Nachbearbeitung.

Bei Metall-FFF umfasst das Rohmaterial Filamente mit schwermetallpulverbeladenem Kunststoff- oder Wachsbindemittel. Der Kleber muss nach dem Drucken entfernt werden. Der Entfettungsprozess kann durch Erhitzen oder Säurebad erfolgen.

Nach dem Entbindern werden die Teile gesintert. In diesem Stadium tritt eine erhebliche Schrumpfung auf. Die gute Nachricht ist, dass die Schrumpfrate vorhersehbar ist, sodass Sie ziemlich genaue Teile drucken können.

Ein weiteres Verfahren des Metalldrucks ist das Klebstoffstrahlen. Es hat ähnliche Nachbearbeitungsanforderungen wie FFF. Beim Aufsprühen des Bindemittels wird eine Schicht Metallpulver aufgetragen, und der Druckkopf sprüht das Bindemittel selektiv in einem Muster entsprechend dem Design des Teils. Anschließend wird der Klebstoff ausgehärtet und eine weitere Schicht Metallpulver aufgetragen.

Nachdem das Teil bearbeitet wurde, muss das Pulver um es herum entfernt werden – dieser Vorgang wird als Pulverentfernung (oder Skalierung) bezeichnet. Anschließend wird gesintert, wodurch auch das Bindemittel entfernt wird. Abschließend werden die Teile bearbeitet und poliert.

Die LMD-Maschine (Laser Metal Deposition) ist mit einem Laser ausgestattet, der gespritztes Metallpulver oder -draht schmelzen kann, um Teile Schicht für Schicht aufzubauen. Diese Teile müssen normalerweise nach dem Drucken bearbeitet werden, um eine akzeptable Oberflächengüte zu erreichen.

Mischer mit Auftragsköpfen und vollen Verarbeitungsfunktionen können verwendet werden, um das Teilehandling zu minimieren und das Ziel zu erreichen, fertige Teile aus der Maschine zu entfernen.

LPBF (Laser Powder Bed Fusion) ist das gebräuchlichste Verfahren zur Herstellung von Metallteilen. Die Pulverschichten werden gestapelt und mit dem fokussierten Laserstrahl verschmolzen. Obwohl mit dem LPBF-Verfahren solide und genaue Teile gedruckt werden können, ist dennoch eine Nachbearbeitung erforderlich.

Sobald das überschüssige Pulver vom 3D-gedruckten Teil entfernt wurde, ist es normalerweise notwendig, das Teil von seiner Bodenplatte zu entfernen. Manche Leute benutzen Bandsägen, um die Arbeit zu erledigen, aber die meisten Leute verwenden Drahtschneider.

Je nach Anwendung können die Teile wärmebehandelt oder durch eine heißisostatische Presse gestanzt werden, um die Mikrostruktur des Materials zu verbessern. Einige Oberflächen mit hoher Toleranz können maschinell bearbeitet werden. Viele Poliertechniken, einschließlich Sandstrahlen, können die Oberflächenqualität verbessern.

Der Schlüssel zur Massenproduktion

Offensichtlich ist die additive Fertigung mehr als nur 3D-gedruckte Teile. Damit Kunden die Vision des Teils wirklich verstehen, sind Nachbearbeitungsschritte genauso wichtig wie zusätzliche Prozesse.

Um dies zu gewährleisten, ist Know-how in der Nachbearbeitung unabdingbar. Es ist auch entscheidend, den Übergang vom 3D-Druck zum seriellen AM abzuschließen.

Link zu diesem Artikel: Fachwissen in der Nachbearbeitung ist unerlässlich, um die Kundenerwartungen an 3D-gedruckte Teile zu erfüllen

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