Como melhorar a qualidade do acabamento da superfície da impressão 3D

Não é nenhum segredo que os processos de impressão 3D não produzem acabamentos de superfície com qualidade de moldagem por injeção diretamente da impressora, mas há boas notícias. As tecnologias existem para ajudar e há novos desenvolvimentos o tempo todo. À medida que o pós-processamento se torna menos manual e mais automatizado, o custo das peças impressas em 3D diminuirá.

A remoção da estrutura de suporte — ou no caso de sinterização seletiva a laser (SLS) e Multi Jet Fusion (MJF), remoção da torta de pó — é o primeiro passo para liberar as peças impressas das estruturas de suporte necessárias para a construção. Para uma leitura rápida sobre como estamos aproveitando as novas tecnologias para remoção de suporte, confira este estudo de caso da PolyJet. Depois que uma peça é liberada de suas camadas de suporte impressas, há muitas maneiras de lidar com a rugosidade da superfície, dependendo do material usado. Em alguns casos, pode ser melhor não abordá-lo se fizer sentido para o seu aplicativo.
Nosso departamento de acabamento usa uma variedade de técnicas para melhorar a qualidade do acabamento da superfície após a construção das peças.

Por que peças lisas impressas em 3D estão em alta demanda

Por que o alisamento se tornou tão popular? Muitas razões. O alisamento pode:

• Melhorar a estética
• Permite melhor revestimento e adesão de tinta ou corante
• Ajuda na resistência química
• Ajuda a diminuir o potencial de corrosão
• Melhorar a durabilidade
• Reduz a porosidade, vedando as superfícies para facilitar a limpeza e a esterilização
• Elimine defeitos de superfície que podem se tornar fracos ou pontos de falha
• Minimize os efeitos de fricção
• Melhorar a condutividade
• Melhorar a resistência à água
• Crie superfícies moldadas por injeção em peças aditivas

Esta não é uma lista abrangente, mas talvez forneça alguns pontos a serem considerados ao avaliar a textura da peça.

Medição da rugosidade da superfície

A medida de rugosidade superficial mais amplamente utilizada é Ra, ou a rugosidade média entre um perfil de rugosidade e a linha média. Ra é o desvio do plano de superfície ideal medido em micropolegadas ou micrômetros. Uma unidade Ra maior equivale a uma superfície mais áspera. Por exemplo, muitas vezes a sinterização seletiva a laser e as superfícies de impressão 3D Multi Jet Fusion são comparadas a um cubo de açúcar ou um par de jeans azul.

Para a maioria dos engenheiros, é necessário estabelecer um limite superior para a rugosidade da superfície, pois geralmente não é desejável por razões estéticas ou de aplicação mecânica. Às vezes, as especificações Ra são usadas quando a engenharia de fatores humanos exige "aderência" em uma alça ou touchpad, por exemplo. Para um mergulho mais profundo nos parâmetros de rugosidade da superfície, confira a ISO 25178.

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Suavizando peças FDM

O processo de modelagem por deposição fundida (FDM) cria camadas irregulares durante a impressão. Existem algumas opções:Os métodos de suavização atuais incluem:

• Lixar
• Preenchimento de lacunas
• Polimento
• Pintura
• Suavização de vapor
• Mergulho
• Revestimento epóxi
• Chapeamento de metal

Cada método tem um efeito específico nas tolerâncias das peças, portanto, certifique-se de entender todas as compensações que possa estar fazendo antes de iniciar um desses processos de suavização.

Suavizar peças de estereolitografia

O processo de estereolitografia (SLA) cria uma superfície muito mais lisa diretamente da impressora em comparação com o FDM porque não depende de uma abordagem baseada em filamentos. Dois métodos comuns para suavizar peças SLA incluem lixamento manual e jateamento de mídia. O jateamento de mídia pode ser feito com areia, cascalho ou esferas de cerâmica. Freqüentemente, o lixamento manual ou uma combinação de ambos os métodos é necessário para obter uma textura uniforme, e os movimentos de lixamento circulares funcionam melhor. Para obter um polimento mais alto, use uma lixa de grão alto.
Esta peça de nylon construída com SLS mostra nosso acabamento de superfície padrão.

Sinterização seletiva a laser de suavização (SLS) e peças de fusão de jato múltiplo

Os processos de impressão baseados em pó, como SLS e MJF, podem aproveitar o lixamento manual para aplicações funcionais. No entanto, descobrimos que a lixa não suaviza essas superfícies ao nosso nível de escrutínio, mesmo com papel de alta granulação, especialmente se for necessária uma aplicação de tinta. O resultado pode parecer mais suave, mas a textura muda para uma superfície mais aveludada. Não é uma comparação 1:1 com a forma como o SLA separa a areia. O verdadeiro alisamento desses materiais é melhor obtido usando a usinagem.

As peças de nylon e TPU também contam com técnicas adicionais, como alisamento químico ou de vapor, para essencialmente fundir a superfície em uma textura uniforme. Este método está se tornando mais difundido. Sempre tingimos nossas peças MJF de preto para criar uma aparência estética uniforme. Se você deseja uma peça SLS ou MJF pintada suavemente, é melhor começar com uma camada pesada de primer para selar o material. O primer pode ser alisado antes da aplicação da tinta.

Suavizar peças de metal impressas em 3D  

Quer você esteja imprimindo ou usinando peças de metal, espera-se superfícies lisas. Com a manufatura aditiva, a usinagem pós-impressão é uma maneira de eliminar as arestas. Outras possibilidades incluem:

• Shot peening a peça inteira, ou você pode polir ou polir regiões específicas da peça
• Polimento ou corrosão eletroquímica
• Acabamento vibratório, basculante e centrífugo também são boas formas de alisar superfícies. Assim como o jateamento de mídia e o shot peening, esses processos funcionam bem para o acabamento de superfícies externas, mas o acesso às superfícies e canais internos pode ser um desafio.
• Usinagem de fluxo abrasivo (também conhecida como extrusão de brunimento) para suavização de paredes internas. Isso usa uma mídia abrasiva que essencialmente erode e rebarba os caminhos internos.
• Superacabamento isotrópico, que usa vibração e polimento para dar à peça um acabamento espelhado

Deve-se observar que há alguns casos em que superfícies rugosas e a maximização da área de superfície geral são parte integrante do projeto de uma peça. Um dos exemplos mais citados é um implante estrutural que requer osteointegração (crescimento ósseo em um implante) para atingir sua função. A Stryker é uma empresa pioneira no que o projeto de implante poroso aditivo pode alcançar.

O controle do acabamento superficial de peças aditivas e a automação do processo estão avançando em alta velocidade e estamos ansiosos para ver quais processos adicionais decolarão nos próximos cinco anos. Para um recurso de bolso traseiro, confira nosso Guia de acabamento de superfície de impressão 3D para ver exemplos detalhados de peças e acabamentos de superfície que podemos produzir usando cada uma de nossas tecnologias de impressão 3D.