จากการพิมพ์สู่ผลิตภัณฑ์: การบำบัดพื้นผิวสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ

แม้ว่างานการผลิตส่วนใหญ่จะทำภายในเครื่องพิมพ์ 3 มิติ โดยที่ชิ้นส่วนต่างๆ จะถูกประกอบขึ้นเป็นชั้นๆ แต่ขั้นตอนเหล่านี้ยังไม่สิ้นสุด การประมวลผลหลังการผลิตถือเป็นขั้นตอนสำคัญในเวิร์กโฟลว์การพิมพ์ 3 มิติที่เปลี่ยนชิ้นส่วนที่พิมพ์ออกมาให้กลายเป็นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป กล่าวคือ "การประมวลผลหลังการผลิต" นั้นไม่ใช่กระบวนการเฉพาะ แต่เป็นหมวดหมู่ที่ประกอบด้วยเทคนิคและเทคนิคการประมวลผลต่างๆ มากมายที่สามารถนำไปใช้และผสมผสานกันเพื่อตอบสนองความต้องการด้านสุนทรียศาสตร์และการใช้งานที่แตกต่างกัน

ดังที่เราจะเห็นในรายละเอียดเพิ่มเติมในบทความนี้ มีเทคนิคหลังการประมวลผลและการตกแต่งพื้นผิวมากมาย รวมถึงหลังการประมวลผลพื้นฐาน (เช่น การลบตัวรองรับ) การทำให้พื้นผิวเรียบ (ทางกายภาพและทางเคมี) และการประมวลผลสี การทำความเข้าใจกระบวนการต่างๆ ที่คุณสามารถใช้ในการพิมพ์ 3 มิติ จะช่วยให้คุณตอบสนองข้อกำหนดและคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ได้ ไม่ว่าเป้าหมายของคุณคือการให้ได้คุณภาพพื้นผิวที่สม่ำเสมอ ความสวยงามเฉพาะ หรือการเพิ่มผลผลิต มาดูรายละเอียดกัน

ขั้นตอนหลังการประมวลผลขั้นพื้นฐานโดยทั่วไปหมายถึงขั้นตอนเริ่มต้นหลังจากการถอดและทำความสะอาดชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติออกจากเปลือกประกอบ ซึ่งรวมทั้งการถอดตัวรองรับและการปรับให้พื้นผิวเรียบขั้นพื้นฐาน (เพื่อเตรียมการสำหรับเทคนิคการปรับให้เรียบที่ละเอียดถี่ถ้วนมากขึ้น)

กระบวนการพิมพ์สามมิติจำนวนมาก เช่น การสร้างแบบจำลองการสะสมแบบหลอมรวม (FDM) สเตอริโอลิโทกราฟี (SLA) การหลอมโลหะด้วยเลเซอร์โดยตรง (DMLS) และการสังเคราะห์แสงดิจิทัลคาร์บอน (DLS) ต้องใช้โครงสร้างรองรับเพื่อสร้างส่วนที่ยื่นออกมา สะพาน และโครงสร้างที่เปราะบาง .. ลักษณะเฉพาะ แม้ว่าโครงสร้างเหล่านี้จะมีประโยชน์ในกระบวนการพิมพ์ แต่จะต้องถอดออกก่อนจึงจะใช้เทคนิคการตกแต่งได้

การถอดตัวรองรับสามารถทำได้หลายวิธี แต่กระบวนการทั่วไปในปัจจุบันเกี่ยวข้องกับการทำงานด้วยมือ เช่น การตัด เพื่อถอดตัวรองรับออก เมื่อใช้วัสดุพิมพ์ที่ละลายน้ำได้ สามารถถอดโครงสร้างตัวรองรับออกได้โดยการจุ่มวัตถุที่พิมพ์ลงในน้ำ นอกจากนี้ยังมีโซลูชันเฉพาะทางสำหรับการถอดชิ้นส่วนอัตโนมัติ โดยเฉพาะการผลิตแบบเติมแต่งโลหะ ซึ่งใช้เครื่องมือ เช่น เครื่อง CNC และหุ่นยนต์ในการตัดตัวรองรับอย่างแม่นยำและรักษาระดับความคลาดเคลื่อน

วิธีหลังการพิมพ์พื้นฐานอีกวิธีหนึ่งคือการพ่นทราย กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการพ่นอนุภาคบนชิ้นส่วนที่พิมพ์ภายใต้แรงดันสูง แรงกระแทกของวัสดุที่พ่นบนพื้นผิวการพิมพ์จะสร้างพื้นผิวที่เรียบเนียนและสม่ำเสมอมากขึ้น

การพ่นทรายมักเป็นขั้นตอนแรกในการทำให้พื้นผิวที่พิมพ์ 3 มิติเรียบเนียน เนื่องจากจะช่วยขจัดวัสดุที่เหลือออกได้อย่างมีประสิทธิภาพ และสร้างพื้นผิวที่สม่ำเสมอมากขึ้น ซึ่งพร้อมสำหรับขั้นตอนต่อไป เช่น การขัด การทาสี หรือการย้อมสี สิ่งสำคัญที่ต้องทราบคือ การพ่นทรายไม่ได้ทำให้พื้นผิวมีความมันเงาหรือมันวาว

นอกเหนือจากการพ่นทรายแบบพื้นฐานแล้ว ยังมีเทคนิคหลังการประมวลผลอื่นๆ ที่ใช้ปรับปรุงความเรียบเนียนและคุณสมบัติพื้นผิวอื่นๆ ของส่วนประกอบที่พิมพ์ เช่น ลักษณะด้านหรือมันวาว ในบางกรณี สามารถใช้เทคนิคการตกแต่งเพื่อให้ได้ความเรียบเนียนเมื่อใช้วัสดุในการก่อสร้างและกระบวนการพิมพ์ที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม ในกรณีอื่นๆ การทำให้พื้นผิวเรียบจะเหมาะสำหรับสื่อหรือการพิมพ์บางประเภทเท่านั้น รูปทรงของชิ้นส่วนและวัสดุพิมพ์เป็นสองปัจจัยที่สำคัญที่สุดเมื่อเลือกหนึ่งในวิธีการทำให้พื้นผิวเรียบต่อไปนี้ (ทั้งหมดมีให้ใน Xometry Instant Pricing)

วิธีการประมวลผลหลังการพิมพ์นี้คล้ายกับการพ่นทรายด้วยสื่อทั่วไป โดยเกี่ยวข้องกับการใช้อนุภาคต่างๆ ลงบนงานพิมพ์ภายใต้แรงดันสูง อย่างไรก็ตาม มีความแตกต่างที่สำคัญประการหนึ่ง นั่นคือ การพ่นทรายไม่ใช้อนุภาคใดๆ (เช่น ทราย) แต่ใช้ลูกปัดแก้วทรงกลมเป็นตัวกลางในการพ่นทรายบนงานพิมพ์ด้วยความเร็วสูง

ผลกระทบของลูกปัดแก้วทรงกลมบนพื้นผิวของงานพิมพ์ทำให้เกิดเอฟเฟกต์พื้นผิวที่เรียบเนียนและสม่ำเสมอมากขึ้น นอกเหนือจากประโยชน์ด้านสุนทรียะของการพ่นทรายแล้ว กระบวนการทำให้เรียบยังช่วยเพิ่มความแข็งแรงเชิงกลของชิ้นส่วนโดยไม่กระทบต่อขนาด เนื่องจากรูปร่างทรงกลมของลูกปัดแก้วสามารถส่งผลกระทบที่ผิวเผินมากต่อพื้นผิวของชิ้นส่วน

การกลิ้งหรือที่เรียกว่าการคัดกรองเป็นวิธีแก้ปัญหาที่มีประสิทธิภาพสำหรับการประมวลผลชิ้นส่วนขนาดเล็กภายหลัง เทคโนโลยีนี้เกี่ยวข้องกับการวางงานพิมพ์ 3 มิติในถังพร้อมกับชิ้นส่วนเซรามิก พลาสติก หรือโลหะขนาดเล็ก ถังจะหมุนหรือสั่นสะเทือน ทำให้เศษวัสดุถูกับชิ้นส่วนที่พิมพ์ ทำให้พื้นผิวไม่เรียบ และสร้างพื้นผิวที่เรียบเนียน

การกลิ้งตัวของวัสดุจะมีประสิทธิภาพมากกว่าการพ่นทราย และความเรียบของพื้นผิวสามารถปรับได้ตามประเภทของวัสดุที่กลิ้งตัว ตัวอย่างเช่น คุณสามารถใช้วัสดุที่มีเนื้อหยาบเพื่อสร้างพื้นผิวที่หยาบกว่า ในขณะที่การใช้เศษที่มีเนื้อหยาบจะสามารถสร้างพื้นผิวที่เรียบเนียนกว่าได้ ระบบการตกแต่งขนาดใหญ่บางระบบที่ใช้กันทั่วไปสามารถรองรับชิ้นส่วนที่มีขนาด 400 x 120 x 120 มม. หรือ 200 x 200 x 200 มม. ในบางกรณี โดยเฉพาะชิ้นส่วน MJF หรือ SLS สามารถขัดชิ้นส่วนด้วยเครื่องขัดแบบกลิ้งตัวได้

แม้ว่าวิธีการทำให้เรียบทั้งหมดที่กล่าวมาข้างต้นจะขึ้นอยู่กับกระบวนการทางกายภาพ แต่การทำให้เรียบด้วยไอน้ำนั้นอาศัยปฏิกิริยาเคมีระหว่างวัสดุที่พิมพ์กับไอน้ำเพื่อสร้างพื้นผิวที่เรียบ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การทำให้เรียบด้วยไอน้ำเกี่ยวข้องกับการนำงานพิมพ์ 3 มิติไปสัมผัสกับตัวทำละลายที่ระเหยได้ (เช่น FA 326) ในห้องประมวลผลที่ปิดสนิท ไอน้ำจะเกาะติดกับพื้นผิวของงานพิมพ์และสร้างการหลอมเหลวทางเคมีที่ควบคุมได้ ทำให้จุดบกพร่อง สันนูน และร่องต่างๆ บนพื้นผิวเรียบขึ้นโดยการกระจายวัสดุที่หลอมเหลวใหม่

การทำให้เรียบด้วยไอน้ำเป็นที่รู้จักกันว่าทำให้พื้นผิวมีความเงางามและเงางามมากขึ้น โดยทั่วไป กระบวนการทำให้เรียบด้วยไอน้ำจะมีราคาแพงกว่าการทำให้เรียบด้วยกายภาพ แต่เป็นที่นิยมมากกว่าเนื่องจากความเรียบเนียนและเงางามที่เหนือกว่า การทำให้เรียบด้วยไอน้ำเข้ากันได้กับพอลิเมอร์และวัสดุการพิมพ์ 3 มิติแบบอีลาสโตเมอร์ส่วนใหญ่

การลงสีเป็นขั้นตอนเพิ่มเติมหลังการพิมพ์เป็นวิธีที่ดีในการเพิ่มความสวยงามให้กับผลงานการพิมพ์ของคุณ แม้ว่าวัสดุสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ (โดยเฉพาะเส้นใย FDM) จะมีตัวเลือกสีหลากหลาย แต่การลงสีในขั้นตอนหลังการพิมพ์ช่วยให้คุณสามารถใช้วัสดุและกระบวนการพิมพ์ที่ตรงตามข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์และได้สีที่ตรงกันกับวัสดุที่กำหนดได้ ต่อไปนี้เป็นสองวิธีลงสีที่ใช้กันทั่วไปสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ

การพ่นสีเป็นวิธีที่ได้รับความนิยมซึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้เครื่องพ่นสเปรย์เพื่อพ่นสีลงบนชิ้นงาน 3 มิติ เมื่อหยุดการพิมพ์ 3 มิติ คุณสามารถพ่นสีให้ทั่วชิ้นงานได้อย่างสม่ำเสมอและครอบคลุมพื้นผิวทั้งหมด (สามารถพ่นสีได้เฉพาะจุดโดยใช้เทคนิคการปิดบัง) วิธีนี้ใช้กันทั่วไปสำหรับชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติและผ่านเครื่องจักร และมีราคาไม่แพงนัก อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ยังมีข้อเสียสำคัญอยู่ประการหนึ่ง นั่นคือ เนื่องจากหมึกถูกพ่นออกมาบางมาก หากชิ้นส่วนที่พิมพ์ออกมามีรอยขีดข่วนหรือสึกหรอ สีเดิมของวัสดุที่พิมพ์ออกมาจะมองเห็นได้ กระบวนการแรเงาต่อไปนี้จะช่วยแก้ปัญหานี้ได้

หมึกในการพิมพ์ 3 มิติจะซึมเข้าไปใต้พื้นผิวได้ต่างจากการพ่นสีหรือการแปรง ซึ่งมีข้อดีหลายประการ ประการแรก หากการพิมพ์ 3 มิติเกิดการสึกหรอหรือมีรอยขีดข่วน สีสันสดใสจะยังคงอยู่เหมือนเดิม นอกจากนี้ คราบจะไม่หลุดลอก ซึ่งเป็นสิ่งที่ทราบกันดีว่าสีมักจะทำ ข้อดีที่สำคัญอีกประการหนึ่งของการย้อมสีคือ ไม่ส่งผลกระทบต่อความแม่นยำของขนาดของการพิมพ์ เนื่องจากสีจะซึมเข้าไปที่พื้นผิวของโมเดล จึงไม่ทำให้มีความหนาขึ้น และด้วยเหตุนี้จึงไม่ทำให้สูญเสียรายละเอียด กระบวนการลงสีเฉพาะนั้นขึ้นอยู่กับกระบวนการและวัสดุในการพิมพ์ 3 มิติ

กระบวนการตกแต่งทั้งหมดนี้เป็นไปได้เมื่อทำงานร่วมกับพันธมิตรด้านการผลิตเช่น Xometry ช่วยให้คุณสามารถสร้างงานพิมพ์ 3 มิติระดับมืออาชีพที่ตอบสนองทั้งมาตรฐานด้านประสิทธิภาพและสุนทรียศาสตร์