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最后润色应用

粘合、密封和美化 3D 打印零件

对于几乎与注塑成型产品没有任何区别的原型、高级加工应用、以及外观和质感都非常出色的耐用型自定义设备,可以对 3D 打印零件应用某些简单的后期处理。

密封 FDM 零件

综述

Fused Deposition Modeling (FDM) 零件在许多应用环境中都可以显著节省成本并降低投放市场的时间。 FDM 技术是一种附加性的制造流程,可使用计算机辅助设计 (CAD) 文件的数据逐层构建塑料零件。 FDM 零件还可以实现显著的性能改善,因为它们几乎没有任何几何形状限制。 但 FDM 零件的多孔特性使得它们会在需要密封气体和液体的功能性原型设计以及直接数字制造应用中 遇到难题。目前已针对 FDM 零件验证了一系列不同的密封方法,从而可以在许多新应用中利用 FDM 带来的 节约成本、设计自由以及交付周期上的优点。

应用概述

有多种方法可以密封 FDM 零件, 而在选择最佳方法时也有许多特性需要考虑。 为了帮助进行选择,Stratasys 评估了五种常见密封方法的 成本、时间、难度、几何限制、最大零件尺寸、粘度、精度、滞留、最大压力、耐化学腐蚀性 以及温度敏感性。

表面光滑处理机

表面光滑处理机通过 将零件暴露在腔室内的平滑试剂蒸汽中来密封零件表面。 表面光滑处理机非常易于使用,并且可以保留尺寸完整性。 它的使用受限于大气压力不超过 以及温度不超过 212 °F(100 °C) 的应用。 在电镀零件时通常选择表面光滑处理机, 使用它们作为熔模铸造的模型,或生产 用于容纳液体的几何构造的功能性原型,比如模具中的瓶体或冷却管路。

环氧树脂涂层

Hysol E-20HP 是一种双组份的环氧树脂, 分装在一支混合枪中,以较少的量刷涂到 零件上。该方法不需要 设备投资,最终效果 非常适合于恶劣的工作环境。涂层在高达 65 psi (448 kPa) 的压力下都可以保持气密密封,并可以承受与 FDM 材料相同或更高的温度, 并且对许多化学试剂都具有耐受性。但用环氧树脂很难密封较大或复杂的零件。 难以涂覆到内部通道等结构,因此无法对其进行密封。环氧树脂 的厚度与手工涂覆操作会共同降低零件的尺寸精度。 Hysol E–20HP 可用在目前任何可用的 FDM 材料上。

环氧树脂渗透

BJB 环氧树脂 (TC–1614) 可以穿透多孔和半多孔零件的表面。FDM 零件浸入树脂中时,真空会被排除,而环氧树脂会浸润到零件中。 此外,对于真空腔,需要烘箱来预热和固化环氧树脂。 环氧树脂渗透 提供在高至 65 psi (448 kPa) 压力条件下的气密和水密密封。通过这种方法密封的零件还可以耐受高温和化学腐蚀。 密封过程直截了当,耗时不足三个小时,但由于环氧树脂的成本,会显得有些昂贵。在渗透流程中保持小心谨慎,零件的尺寸精度几乎没有改变。BJB TC–1614 可用在目前任何可用的 FDM 材料上。

浸润

当没有表面光滑处理机可用,或零件超过腔室容量时,可将 FDM 零件浸润到溶剂中。该方法的所有其他特性都类似于表面光滑处理机,但尺寸精度更低。溶剂融化过程快速而激烈,因此很难控制尺寸精度。与表面光滑处理机一样,使用此方法应该限制在低温、大气压应用中。浸润适用于所有 ABS 类 FDM 材料。

上漆和填充

当 FDM 零件上只有部分表面需要密封时,可使用某些漆涂层和少量的油灰作为比较廉价的选择。因为这是一项手工操作,所以最终产品的精度和质量受到技术人员的技能和专心程度影响。该方案的优点包括成本低廉、操作快捷并且易于应用。缺点是缺乏气密性,并且无法耐受高温或化学腐蚀。例如,该方法可以用于降低热成型中使用的 FDM 加工的多孔性。

客户案例

W.M. Keck Center for 3D Innovation 提供高质量的快速原型设计和快速生产服务。最近一家进气歧管和其他汽车零件市场产品的制造商找到中心,寻求其产品开发流程的改进方法。该零件市场制造商对流体在歧管中的流动进行了计算机模拟,并想要测试几种有前景的设计方案的原型。构建进气歧管原型的传统方法是对一块实心的铝进行机加工,这种方法昂贵而费时。

“在这个应用中,主要的挑战在于需要将零件表面进行密封,然后才能用于功能性测试。”Medina 说道。Keck 中心的技术人员评估了 Stratasys 的表面光滑处理机和 BJB TC–1614 双组份环氧树脂在密封零件方面的特性。“零件市场制造商测试了分别采用这两种方法密封的 FDM 零件,并发现它们都可以在汽车引擎上的功能性测试中表现出良好的性能。”Medina 总结说。“FDM 原型更低的成本和更短的交付周期使得零件市场制造商可以很快地对其产品性能作出改进。”

FDM 与传统的原型设计方法相比如何?


方法

成本

时间

CNC 机加工铝

USD $30,000

6 周

FDM 加工

USD $5,740

3 周

节省

USD $24,260 (81%)

3 周 (50%)

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