3D Drucke weiterverarbeiten

3D-Druck Nachbearbeitung: Alle Möglichkeiten

Holen Sie mehr aus Ihren 3D-Drucken heraus - mit glatteren Oberflächen, verbesserten mechanischen Eigenschaften, einer verbesserten Ästhetik und mehr.

Verschaffen Sie sich hier einen Überblick über 14 Techniken zur Nachbearbeitung oder sehen Sie sich einige Beispiele aus der Praxis in diesem eBook und Webinar an:

Why 3D Print Post Processing Smooth Surface

OBERFLÄCHEN GLÄTTEN

Reduzieren Sie die Sichbarkeit der Druckschichten und verfeinern Sie die Oberflächen

Why 3D Print Post Processing Strengthen Parts

BAUTEILE VERSTÄRKEN

Verstärken Sie Ihre Bauteile für zusätzliche Festigkeit und Haltbarkeit

Why 3D Print Post Processing Add Functionality

FUNKTION ERWEITERN

Von UV- und Wetterbeständigkeit bis hin zu Leitfähigkeit und mehr

Why 3D Print Post Processing A

ÄSTHETISCH VEREDELN

Bearbeiten Sie das Oberflächenbild für optisch ansprechende Teile

Alle 3D-Drucke werden Schicht für Schicht hergestellt, was zu einer geriffelten Oberflächentextur führt, die bei niedrigeren Druckauflösungen stärker ausgeprägt ist. Wenn für Ihr Bauteil Stützstrukturen erforderlich sind, kann es an deren Kontaktpunkten zusätzliche Fehlstellen aufweisen. Diese Übersicht behandelt den ersten Schritt der Nachbearbeitung von Bauteilen, das Entfernen von Stützstrukturen, und die drei Kategorien der Nachbearbeitung: Subtraktiv, Additiv und Materialveränderung.

Entfernen von Support-Material

Sofern Ihr Bauteil nicht für den 3D-Druck ohne Support-Material optimiert ist, werden Sie wahrscheinlich mit Stützstrukturen drucken. Diese lassen sich in der Regel leicht abtrennen, aber selbst gut gestaltete Stützen hinterlassen Unebenheiten an den Stellen, an denen sie zuvor mit dem Bauteil verbunden waren. Um diese Bereiche zu glätten, empfiehlt es sich, das gesamte Bauteil mit einer der unten beschriebenen Methoden nachzubearbeiten.

Mit einem 3D-Drucker mit zwei Extrudern können Sie lösliche Stützstrukturen drucken, die sich in Wasser auflösen und keine Spuren auf Ihrem Bauteil hinterlassen. Sie sind besonders nützlich, wenn eine Nachbearbeitung sonst nicht notwendig ist.

3D Print Post Processing Support Removal

SUBTRAKTIVE NACHBEARBEITUNG

Breiteste Bereich ist die subtraktive 3D-Druck-Nachbearbeitung, bei der Material von der Werkstückoberfläche entfernt wird, um diese gleichmäßiger und glatter zu machen.

ADDITIVE
NACHBEARBEITUNG

Bei der additiven Nachbearbeitung wird zusätzliches Material direkt auf gedruckte Bauteile aufgebracht. Additive Verfahren sind hocheffizient, um Werkstücke zu glätten und gleichzeitig die Festigkeit zu erhöhen und andere mechanische Eigenschaften hinzuzufügen.

VERÄNDERUNG DER STOFFEIGENSCHAFT

Bei der Nachbearbeitung wird weder Material entfernt noch hinzugefügt. Durch Material-Verlagerung werden die Moleküle eines 3D-Drucks umverteilt. Durch thermische und chemische Behandlungen werden Glattere und festere Bauteile erreicht.

Subtraktive Nachbearbeitungsmethoden

Die wahrscheinlich häufigste Form des Post-Processing ist die subtraktive Nachbearbeitung, bei der ein Teil des Materials vom Werkstück entfernt wird. Normalerweise geschieht dies in Form von Schleifen oder Polieren eines Bauteils, aber es gibt eine Vielzahl anderer Methoden, wie z. B. Trommelschleifen, Fräsen oder Sandstrahlen.

Schleifen & Polieren

  • SCHWIERIGKEITSGRAD
  • OBERFLÄCHENQUALITÄT

Sowohl beim Schleifen als auch beim Polieren werden Oberflächenschichten durch Reibung mit einem abrasiven Material entfernt. Für das Schleifen werden gröberes Schleifpapier und Schleifwerkzeuge benötigt, während beim Polieren feineres Schleifpapier, Stahlwolle, Polierpaste oder Lappen verwendet werden können.

Durch das Schleifen werden größere Unebenheiten wie Trägerreste oder Druckunregelmäßigkeiten entfernt und die Sichtbarkeit von Druckschichten verringert. Der Schleifvorgang hinterlässt eine körnige, wenn auch gleichmäßigere Oberflächentextur, und sehr grobes Schleifpapier hinterlässt Oberflächenkratzer. Das Polieren des Werkstücks nach dem Schleifen erzeugt eine noch glattere Oberfläche.

Einfachheit und niedrige Kosten machen Schleifen und Polieren zu den gebräuchlichsten Methoden der Nachbearbeitung, aber beide erfordern Arbeit, die bei größeren Bauteilen und Chargen zeitaufwendig ist. Diese Methoden eignen sich möglicherweise nicht für Werkstücke mit schwer zugänglichen Hohlräumen.

3d-print-post-processing-sanding-polishing

Trommelschleifen

3D Print Post Processing
  • SCHWIERIGKEITSGRAD
  • OBERFLÄCHENQUALITÄT

Eine Trommelmaschine besteht aus einer vibrierenden Wanne, die eine Schmierflüssigkeit und Schleifmittel enthält. Dabei handelt es sich um spezielle Steine, die Objekte entsprechend ihrer Größe, Form und Härte abschleifen, während sie zusammen taumeln. Ein 3D-gedrucktes Bauteil wird einfach zusammen mit den Schleifsteinen für eine bestimmte Zeit in einen rotierenden Bottich gelegt. Es ist ein gewisses Fachwissen erforderlich, um die Werkstücke mit dem richtigen Schleifmittel und der richtigen Bearbeitungszeit zu kombinieren, aber wenn es richtig gemacht wird, ist es sehr effektiv, um gleichmäßige Oberflächen zu erzeugen.

Das Trommelschleifen ist ein weitgehend automatisches subtraktives Verfahren, mit dem mehrere Bauteile gleichzeitig nachbearbeitet werden können, was für die Glättung von Bauteilchargen nützlich ist. Trommelmaschinen gibt es in verschiedenen Größen, sodass auch größere Werkstücke bearbeitet werden können. Da das Schleifmittel ständig in Kontakt mit dem Bauteil ist, benötigen größere Werkstücke keine längere Bearbeitungszeit, sondern nur größere Maschinen mit der entsprechenden Menge an Schleifmittel. Allerdings können bei komplexen Formen Details verloren gehen und scharfe Kanten können durch das Trommelschleifen leicht abgerundet werden.

Sandstrahlen

  • SCHWIERIGKEITSGRAD
  • OBERFLÄCHENQUALITÄT

Sandstrahlen ist eine subtraktive Nachbearbeitungsmethode, bei der abrasives Material mit hohem Druck auf 3D-gedruckte Bauteile gesprüht wird. Bei großen Werkstücken kann dies in einer offenen Umgebung erfolgen, aber kleinere Teile werden normalerweise in einer Sicherheitskammer bearbeitet, die das Strahlmittel auffängt und wiederverwendet. Wie bei anderen Schleifverfahren gibt es eine Reihe von Körnungen, die je nach Teilegeometrie und gewünschter Oberfläche ausgewählt werden müssen. Sand ist ein häufig verwendetes Schleifmaterial, aber auch andere kleine grobe Objekte wie Kunststoffkugeln können für unterschiedliche Ergebnisse verwendet werden.

Da das Strahlmittel kleiner ist als beim Trommeln, ist das Strahlen bei sehr rauen Oberflächen oder hohen Schichthöhen weniger effektiv. Bei dieser Methode werden nur Oberflächen behandelt, die vom Strahlgutstrom erreicht werden können, daher können komplexe Geometrien und Hohlräume möglicherweise nicht bearbeitet werden. Außerdem kann das Strahlwerkzeug nur kleine Bereiche auf einmal bearbeiten, daher kann diese Methode langsamer sein und es ist schwierig, mehrere Bauteile gleichzeitig zu bearbeiten.

3d-print-post-processing-abrasive-blasting-sand-blasting

CNC-Fräsen

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  • SCHWIERIGKEITSGRAD
  • OBERFLÄCHENQUALITÄT

CNC-Fräsen ist eigentlich die Umkehrung des 3D-Drucks - es verwendet einen computergesteuerten Fräser, der sich in drei Achsen bewegt (und manchmal auch dreht), um die gewünschte Geometrie herauszuschneiden. Wie 3D-Drucker verwendet die Fräse "G-Code", um die Bewegungen des Werkzeugs zu programmieren, in diesem Fall ein Fräswerkzeug anstelle eines Filament-Extruders.

Während die CNC-Bearbeitung als hochpräzise von 0,005" bis 0,00005" gilt, kann sie bestimmte Geometrien nicht herstellen und verschwendet oft Material. Umgekehrt kann der großformatige 3D-Druck nicht die gleiche Genauigkeit erreichen, kann aber viel komplexere Geometrien herstellen und verschwendet sehr wenig Material.

Es ist in der Regel weder zeit- noch kosteneffektiv, die gesamte Oberfläche eines 3D-gedruckten Bauteils zu fräsen, und es kann schwierig sein, das Fräswerkzeug auf die Druckposition zu kalibrieren. Aber obwohl diese beiden Produktionsmethoden scheinbar im Widerspruch zueinander stehen, gibt es einige Situationen, in denen sie zusammen verwendet werden können. Wenn ein Teil eines 3D-gedruckten Bauteils extrem glatt oder genau sein muss, kann dieser spezielle Bereich gefräst werden. Alternativ können Hersteller Material einsparen, indem sie ein Teil in einem groben Zustand 3D-drucken, bevor sie es in hoher Genauigkeit fräsen.

Tauchen im chemischen Bad

  • SCHWIERIGKEITSGRAD
  • OBERFLÄCHENQUALITÄT

Bei diesem Prozess wird das Werkstück in ein chemisches Bad eingetaucht, das die einen kleinen Teil der Oberfläche abträgt. Der Prozess beinhaltet ätzende Materialien wie Lauge, Natriumhydroxid oder Dichlormethan und sollte nur von Fachleuten mit den erforderlichen Sicherheitsvorkehrungen durchgeführt werden. Die Wahl der geeigneten Chemikalie hängt ganz vom Material des 3D-Drucks ab, da die Chemikalie abrasiv auf das Druckmaterial wirken muss.

Es ist etwas Fachwissen erforderlich, um zu bestimmen, wie lange Bauteile eingetaucht bleiben sollten: zu kurz und das Bauteil wird nicht ausreichend glatt, zu lang und die komplette Oberfläche könnte aufgelöst werden. Normalerweise wird das eingetauchte Werkstück vorsichtig bewegt, um das chemische Bad zu aktivieren und eventuelle Luftblasen zu entfernen.

Das Verfahren ist ideal für komplexe Geometrien, da das chemische Bad alle Oberflächen der eingetauchten Bauteile gleichzeitig behandelt. Die Größe des Chemikalientauchbehälters begrenzt einstrprechend die Abmessungen der behandelbaren Bauteile.

Additive Nachbearbeitungsmethoden

Die additive Nachbearbeitung bringt zusätzliches Material direkt auf gedruckte Werkstücke auf und ist hocheffizient, um Bauteile zu glätten und gleichzeitig Festigkeit und andere mechanische Eigenschaften hinzuzufügen. Es gibt ein breites Spektrum an Methoden vom Spachteln über das Grundieren, Beschichten, Metallisieren und mehr.

3D Print Post Processing Chemical Dipping Acetone

Additive Nachbearbeitungsmethoden

Die additive Nachbearbeitung bringt zusätzliches Material direkt auf gedruckte Werkstücke auf und ist hocheffizient, um Bauteile zu glätten und gleichzeitig die Oberflächen-Festigkeit zu erhöhen oder andere andere mechanische Eigenschaften hinzuzufügen. Es gibt ein breites Spektrum an Methoden vom Füllenüber das Grundieren, Beschichten und mehr.

Spachteln

  • SCHWIERIGKEITSGRAD
  • OBERFLÄCHENQUALITÄT

Beim Spachteln wird eine dicke Paste, die Spachtelmasse, verwendet, um Kerben wie die winzigen Lücken zwischen den Schichten eines 3D-Drucks aufzufüllen. Es wird in der Regel als erster Schritt vor dem Schleifen oder dem Aufbringen zusätzlicher Schichten verwendet. Es gibt eine große Auswahl an Spachtelmassen, von Pasten bis zu Sprays aus verschiedensten Materialien, von leichtem Spachtel bis zu 2-Komponenten-Harzen.

Spachtelmassen, wie Holzspachtel oder Haushaltsspachtel, sind in der Regel die zugänglichste Option. Sie werden einfach auf die Oberfläche des Werkstücks aufgetragen und können durch leichtes Schleifen geglättet werden. Sprühspachtel sind einfach aufzutragen, bieten aber nur eine dünne Oberflächenabdeckung, was zu einer raueren Beschichtung führt. Robustere, aber anspruchsvollere Optionen sind Harzspachtel, die mit einer von zwei Methoden ausgehärtet werden müssen: Mischen mit einem Härter oder UV-Belichtung. Harze sind mit verschiedenen Viskositäten, Aushärtungsgeschwindigkeiten und erweiterten Eigenschaften wie UV- und Hitzebeständigkeit erhältlich. Für einige UV-gehärtete Harzspachtel kann es ausreichen, die Bauteile in der Sonne liegen zu lassen, aber für andere ist eine spezielle UV-Kammer erforderlich.

Verwenden Sie bei der Verarbeitung jeglicher Art von Harz Handschuhe und sorgen Sie für eine gute Belüftung des Arbeitsraums. Vergewissern Sie sich, dass Sie mit den Anforderungen Ihres Spachtelmaterials oder Ihrer Beschichtung vertraut sind, bevor Sie es auf ein Bauteil auftragen, da dies den Zeit- oder Geräteaufwand für die Nachbearbeitung drastisch verändern kann.

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Für einige UV-härtende Spachtelmassen kann es ausreichen, die Teile in der Sonne liegen zu lassen, für andere wird eine spezielle UV-Kammer benötigt. 

Vergewissern Sie sich, dass Sie mit den Anforderungen Ihres Spachtelmaterials oder Ihrer Beschichtung vertraut sind, bevor Sie es auf ein Bauteil auftragen, da dies den Zeit- oder Geräteaufwand für die Nachbearbeitung drastisch verändern kann.

Grundieren

3D Print Post Processing Priming
  • SCHWIERIGKEITSGRAD
  • OBERFLÄCHENQUALITÄT

Grundierungen bereiten 3D-gedruckte Bauteile für das Aufbringen nachfolgender Schichten vor, indem sie die Oberfläche für eine bessere Haftung vorbehandeln. Sie sind weit weniger zähflüssig als Spachtelmassen und können nur sehr kleine Unebenheiten der Oberfläche glätten, sodass ihre Hauptfunktion die Vorbereitung der Haftfläche ist. Grundierungen sind zum Sprühen oder für den Pinselauftrag erhältlich, wobei Sprühgrundierungen eine gleichmäßigere Beschichtung erzeugen können.

Um ein Werkstück möglichst effektiv zu grundieren, sollten die Unebenheiten und Schichtkerben zunächst durch andere Nachbearbeitungsmethoden wie Schleifen oder Spachteln reduziert werden. Stellen Sie sicher, dass Ihre Grundierung für die Kunststoffhaftung ausgelegt und für weitere Materialien, die Sie später auftragen möchten, geeignet ist.

Pinselauftragsverfahren

  • SCHWIERIGKEITSGRAD
  • OBERFLÄCHENQUALITÄT

Flüssige Beschichtungen bestehen aus den verschiedensten Materialien wie Farbe, Lack, Harz oder sogar Kunststoff. Die Pinselbeschichtung ist der einfachste Weg, um einzelne oder kleine Chargen von 3D-Druckteilen zu glätten. Die Oberflächenglätte kann zwar aufgrund von Pinselstrichen uneinheitlich sein, aber die Auswahl eines Materials mit der richtigen Viskosität kann diese Unregelmäßigkeiten vermeiden.

Für eine robuste und glatte Oberfläche verwenden Sie ein 2-Komponenten-Harz, das eine Mischung aus Harz und einem Härter ist. Bei der Kombination entsteht eine exotherme chemische Reaktion, die das Harz in einer bestimmten Zeit aushärtet. Es gibt eine riesige Auswahl an Harzprodukten für eine Vielzahl von Anwendungen: Harze für dünne Oberflächen, Gießharze für größere Volumina, schnell und langsam härtende Harze und Harze mit Zusätzen (wie z. B. Aluminium) für zusätzliche Funktionen wie Temperatur-, UV- oder Chemikalienbeständigkeit.

Um beim Pinselauftrag eine möglichst glatte Oberfläche zu erzielen, verwenden Sie ein Harz mit einer geeigneten Viskosität, die Pinselstriche ausgleicht, ohne dass Material vom Bauteil abtropft. Es gibt Harzprodukte, die speziell für 3D-Drucke geeignet sind und sehr glatte Oberflächen nach einem Arbeitsgang erzielen können.

Beim Streichen anderer Materialien wie Farbe oder Lack kann es schwieriger sein, Pinselstriche zu vermeiden, aber viele Beschichtungen können nach dem Trocknen geschliffen werden, um eine glattere Oberfläche zu erhalten. Es ist auch möglich, eine zusätzliche Beschichtung aus einem anderen Material, z. B. 2K-Harz, aufzutragen, um ein glatteres Endergebnis zu erzielen.

3D Print Post Processing Brush Coating

Sprühbeschichtung

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  • SCHWIERIGKEITSGRAD
  • OBERFLÄCHENQUALITÄT

Als breit gefächerte und skalierbare Nachbearbeitungstechnik bietet die Sprühbeschichtung eine Reihe von praktikablen Methoden, die von Heimwerkerprojekten bis hin zur Automatisierung im industriellen Maßstab reichen. Sprühbeschichtungen sind in einer Vielzahl von Materialien wie Farben, Lacken, Harzen, Kunststoffen und Gummis erhältlich, um nur einige zu nennen.

Der einfache Ansatz für Heimwerkerprojekte ist eine Sprühdose, mit der Lack aufgetragen wird. Da diese Methode in der Regel zu einer minimalen Oberflächenglättung führt, wird empfohlen, das Bauteil zunächst zu schleifen und mehrere Schichten aufzutragen. Das Auftragen einer Sprühgrundierung kann dazu beitragen, dass die Beschichtung besser auf dem Werkstück haftet. Sprühfarbe kann für ästhetische Verbesserungen verwendet werden und Sprühlack kann die Oberfläche vor Abplatzungen, Verschleiß und UV-Schäden schützen.

Bei großvolumigen oder industriellen Anwendungen kann ein Roboterarm, der mit einem Sprühwerkzeugkopf ausgestattet ist, eine breite Palette von Beschichtungen auf ein 3D-gedrucktes Bauteil auftragen. Die Anwendung erfolgt typischerweise in einer Kabine mit einem entsprechenden Luftfilter. Diese Methode ermöglicht eine größere Auswahl an Materialien, einschließlich 2K-Sprühbeschichtungen, Grundierungen, Lacken und mehr, und führt zu einer höheren Auftragspräzision und -gleichmäßigkeit. Ein Roboterarm beschleunigt die Bearbeitungszeit und macht die Nachbearbeitung von hohen Stückzahlen auf industriellem Niveau möglich.

Die Sprühbeschichtung eignet sich am besten für die Veredelung großer Werkstücke, im Gegensatz zu anderen additiven Methoden wie Tauchen, Folieren oder Pulverbeschichten. Die letzteren Methoden erfordern alle eine Maschine oder Wanne, die das gesamte Bauteil aufnehmen kann, während die Sprühbeschichtung nur durch die Größe des Raums begrenzt ist, in dem sie durchgeführt wird.

Folieren

  • SCHWIERIGKEITSGRAD
  • OBERFLÄCHENQUALITÄT

Beim Folieren oder Vinyl Wrapping wird eine Klebefolie aus Metall oder Kunststoff auf ein Objekt aufgebracht. Allgemein bekannt für die Ummantelung von Fahrzeugen, kann Vinyl Wrapping mit einem geeigneten Material auch auf 3D-gedruckte Objekte aufgebracht werden. Je nach Material kann die Folie die Hitze- und Belastungsbeständigkeit erhöhen, wird aber oft auch zur ästhetischen Aufwertung wie Glättung und Oberflächenqualität eingesetzt.

Die Schwierigkeit dieser Nachbearbeitungsmethode hängt von der Größe und Komplexität Ihres Bauteils ab. Eine einfache Geometrie, wie z. B. die leicht gewölbte Seitenwand eines Fahrzeugs, ist relativ einfach zu folieren, aber komplexe Formen sind schwieriger und teilweise unmöglich zu folieren.

Das Wrapping ist besonders geeignet, um detaillierte Oberflächendesigns auf 3D-gedruckte Bauteile aufzubringen. Klebefolien gibt es in einer großen Auswahl an Farben und Mustern sowie in individuell gedruckten Designs. Die Folie kann von Hand aufgetragen werden, wobei das Material über die Objekte gespannt wird, um sicherzustellen, dass keine Unvollkommenheiten wie Luftblasen zurückbleiben. Oft werden dabei Heißluftpistolen verwendet, um das Aufbringen zu erleichtern und Fehlstellen zu vermeiden. Bei der Vakuumfolierung wird der Prozess automatisiert, um schnellere und präzisere Ergebnisse zu erzielen und sicherzustellen, dass sich das Material so perfekt wie möglich um das Werkstück wickelt.

Das Folieren ist in der Regel nicht für komplexe Bauteile geeignet, da die Folie nur sehr schwer gleichmäßig und innerhalb von Hohlräumen aufgebracht werden kann.

3D Print Post Processing Foiling

Die Schwierigkeit bei der Folierung hängt von der Größe und Komplexität Ihres Bauteils ab. Eine glatte Oberfläche - wie die Seitenverkleidung eines Fahrzeugs - sollte einigermaßen einfach zu folieren sein, aber komplexe Formen werden exponentiell schwieriger.

Tauchbeschichtung

3D Print Post Processing Dipping Coating
  • SCHWIERIGKEITSGRAD
  • OBERFLÄCHENQUALITÄT

Bei der Tauchbeschichtung wird ein Werkstück in eine Wanne mit Material wie Farbe, Harz, Gummi usw. eingetaucht und nach einer bestimmten Zeit wieder herausgenommen, wodurch eine gleichmäßige Verteilung auf der Oberfläche entsteht. Das Bauteil kann mehrmals getaucht werden, um eine dickere Beschichtung und eine glattere Oberfläche zu erhalten. Das Eintauchen kann zur ästhetischen Veredelung und zur Funktionsverbesserung verwendet werden, wie z. B. zur Erhöhung der Festigkeit und Beständigkeit gegen Hitze, Chemikalien, Wetter usw.

Der typische Tauchprozess besteht aus fünf Stufen:

  1. Eintauchen: Das 3D-gedruckte Bauteil wird mit konstanter Geschwindigkeit in eine Wanne mit Material eingetaucht.
  2. Tauchen: Das Bauteil bleibt für eine bestimmte Zeit eingetaucht, damit die Beschichtung anhaften kann.
  3. Abscheidung: Das Bauteil wird mit einer konstanten Geschwindigkeit entnommen, während eine dünne Schicht des Materials auf dem Bauteil verbleibt.
  4. Abtropfen: Überschüssiges Material tropft von der Oberfläche des Bauteils zurück in die Wanne.
  5. Verdunstung: Wenn die Beschichtung aushärtet, verdampft das Lösungsmittel aus dem Material und hinterlässt eine feste Beschichtung.

Der Wassertransferdruck ist eine spezielle Methode zum Aufbringen detaillierter Designs auf ein Bauteil. Das Werkstück wird in eine Wanne mit sauberem Wasser getaucht, auf dessen Oberfläche eine Materialschicht schwimmt, in der Regel eine wasserlösliche Druckfolie oder eine Farbe auf Ölbasis. Wenn das Bauteil die schwimmende Schicht durchläuft, haftet die Folie oder Farbe an der Oberfläche des Bauteils. Die Oberflächenspannung des Wassers sorgt dafür, dass sich der Film um jede Form wölbt. Die besten Ergebnisse werden bei Werkstücken mit leicht gekrümmten Geometrien erzielt.

Die Tauchbeschichtung eignet sich für komplexe Geometrien und erfordert Fachwissen über das verwendete Beschichtungsmaterial. Die Größe der Wanne bestimmt die Dimension der behandelbaren Werkstücke. Große Bauteile sind möglicherweise nicht machbar, obwohl eine Serienverarbeitung für kleinere Bauteile möglich ist.

Plattieren

  • SCHWIERIGKEITSGRAD
  • OBERFLÄCHENQUALITÄT

Das Plattieren bzw. die Metallbeschichtung ist ein chemischer Prozess, bei dem eine Metallschicht auf ein 3D-gedrucktes Bauteil aufgebracht wird. Es ist eine effektive Methode, um 3D-gedruckte Objekte mit hoher Hitze-, Stoß-, Witterungs- und Chemikalienbeständigkeit zu erstellen oder um leitfähige Werkstücke zu erzeugen.

Der erste Schritt bei der Metallbeschichtung von Kunststoffteilen ist die "stromlose Beschichtung", bei der die Oberfläche des Drucks "metallisiert" wird, um sie für die richtige Metallbeschichtung vorzubereiten. Dieser Prozess reicht von speziellen Metallfarben, die einfach auf das Werkstück gestrichen oder gesprüht werden, bis hin zu industriellen Verfahren, die zahlreiche Schritte zum Reinigen, Ätzen, Neutralisieren, Aktivieren usw. umfassen. Typischerweise besteht diese erste Schicht aus Kupfer oder Nickel, aber auch Silber und Gold sind möglich.

Im zweiten Schritt der Metallbeschichtung wird der metallisierte 3D-Druck für einige Zeit in ein Bad getaucht, um eine breite Palette von Metallen wie Zinn, Platin, Palladium, Rhodium und sogar Chrom abzuscheiden. Bei der Galvanisierung wird das Bauteil in ein elektrotlytisches Bad gelegt, das eine dünne Metallschicht von 1 - 50 Mikrometer Dicke abscheidet. Anoden- und Kathoden-Ionen durchströmen die Flüssigkeit und haften in mikroskopisch feinen Schichten am Werkstück. Zusätzliche Metallisierungsprozesse können die metallische Oberflächendicke aufbauen oder ein anderes Metall abscheiden.

Bei der Verwendung einer Metallsäurelösung werden die Bauteile je nach gewünschter Schichtdicke für eine bestimmte Dauer in die flüssige Lösung getaucht. Durch eine chemische Reaktion werden die Metallionen angezogen und haften an der Oberfläche des Werkstücks. Nach dem Herausnehmen aus dem Bad kann das Bauteil eine Schutzschicht erhalten, um Oxidation, Korrosion oder Anlaufen zu verhindern. Eine Wärmebehandlung kann verwendet werden, um die Haftung der Metallschicht zu verstärken und Sprödigkeit zu verhindern.

Die Metallbeschichtung eignet sich in der Regel gut für komplexe Bauteile und kann eine Reihe von Oberflächenqualitäten, Glattheit und mechanischen Verbesserungen erzeugen. Der Prozess erfordert jedoch viele Schritte und Fachwissen.

3D Print Post Processing Metal Plating

Pulverbeschichtung

3D Print Post Processing Powder Coating
  • SCHWIERIGKEITSGRAD
  • OBERFLÄCHENQUALITÄT

Bei der Pulverbeschichtung wird ein Bauteil innerhalb einer Wolke aus pulverförmigem Kunststoff erhitzt und gedreht. Wenn die Pulvermischung auf das erhitzte Werkstück trifft, schmilzt sie an der Oberfläche und bildet eine feine Beschichtung. Aufgrund der Oberflächenspannung beim Rotieren bildet das anhaftende Pulver eine homogene, porenfreie Schicht mit einer Dicke von etwa 400 Mikrometern. Die Oberfläche ist typischerweise nicht glänzend, sondern hat eine feine matte Textur, die durch die Partikelgröße der Kunststoffwolke verursacht wird, typischerweise 2-50 Mikrometer.

Die Pulverbeschichtung ist eine gängige Methode zum Schutz großer Metallteile, die jedoch bei 3D-Drucken nur schwer zu erreichen ist. Bei der traditionellen Pulverbeschichtung werden die Metallteile Temperaturen von bis zu 200 °C ausgesetzt, aber die geringere Temperaturbeständigkeit der meisten 3D-gedruckten Kunststoffe schränkt die Verwendung dieser Nachbearbeitungsmethode stark ein. Wenn möglich, ist die Pulverbeschichtung hocheffizient für die Serienproduktion mit gleichmäßigen Oberflächen, wobei Hohlräume schwierig nachzubearbeiten sein können.

Veränderung der Stoffeigenschaft bei 3D-Drucken

Bei dieser Nachbearbeitung wird weder Material entfernt noch hinzugefügt. Durch die Veränderung der Stoffeigenschaften werden die Moleküle eines 3D-Drucks umverteilt. Durch thermische und chemische Behandlungen werden glattere und festere Bauteile erreicht.

Lokales Schmelzen

  • SCHWIERIGKEITSGRAD
  • OBERFLÄCHENQUALITÄT

Lokales Schmelzen ist eine einfache Möglichkeit, das Auftreten von Oberflächenunebenheiten zu reduzieren, die beim 3D-Druck, durch das Entfernen von Stützen oder abrasive Nachbearbeitungen wie Schleifen entstanden sind. Schleifspuren sind besonders auf dunkel gefärbten 3D-Drucken sichtbar.

Führen Sie mit einer Heißluftpistole für kurze Zeit heiße Luft über den zu behandelnden Bereich und halten Sie dabei die Heißluftpistole 10-20 cm vom Bauteil entfernt. Innerhalb von Sekunden wird die Oberfläche schmelzen und der ursprünglichen Druckqualität ähneln. Eine Heißluftpistole kann auch Fäden von Verfahrbewegungen während des Drucks entfernen. Mit der gleichen Methode wie oben beschrieben, werden die Fäden geschmolzen und geschrumpft. Wenn die Fäden groß sind, können kleine Reste am Werkstück haften bleiben, die sich aber oft leicht durch Abbürsten oder Abschneiden entfernen lassen.

Diese Methode ist nicht für tiefe Kratzer geeignet, sindern ist nur bei leicht rauen Oberflächen wirksam. Außerdem kann das Bauteil leicht verformt werden. Achten Sie daher darauf, die Zeit zu begrenzen, in der ein Bereich erhitzt wird. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn man einige Sekunden lang mit heißer Luft über die Oberfläche fährt. Lokales Schmelzen ist nicht als einzige Nachbearbeitungsmethode geeignet, ist aber für die Glättung kleiner Defekte und Kratzer einfach und effektiv.

3D Print Post Processing Local Melting

Wärmebehandlung

3D Print Post Processing Annealing
  • SCHWIERIGKEITSGRAD
  • OBERFLÄCHENQUALITÄT

Bei der Wärmebehandlung wird ein 3D-gedrucktes Bauteil erhitzt, um seine Molekularstruktur neu zu ordnen, was zu stärkeren Bauteilen führt, die weniger anfällig für Verformungen sind.  Unbehandelte 3D-Drucke haben eine amorphe Molekularstruktur, was bedeutet, dass die Moleküle ungeordnet und schwächer sind. Da der extrudierte Kunststoff ein schlechter Wärmeleiter ist, kühlt er während des Druckvorgangs schnell und ungleichmäßig ab, was zu inneren Spannungen führt, insbesondere zwischen den Druckschichten. Diese Spannungspunkte sind besonders anfällig für Brüche.

Um das Werkstück auf molekularer Ebene zu verfestigen, wird es auf seine Glasübergangstemperatur, jedoch unterhalb seines Schmelzpunktes, erhitzt. Das Erreichen der Glasübergangstemperatur ermöglicht es den Molekülen, sich in eine teilkristalline Struktur umzuverteilen, ohne das Bauteil so weit zu schmelzen, dass es sich verformt. Die Glasübergangs- und Schmelztemperaturen variieren von Material zu Material und es ist eine gewisse Erfahrung erforderlich, um die Werkstücke für die richtige Zeit auf die richtige Temperatur zu erhitzen. 3D-Drucke schrumpfen während der Wärmebehandlung, was durch entsprechende Vergrößerung der ursprünglichen Druckabmessungen korrigiert werden kann.

Glätten mit Lösungsmitteldämpfen (Vapor Smoothing)

  • SCHWIERIGKEITSGRAD
  • OBERFLÄCHENQUALITÄT

Vapor Smoothing ist ein chemisches Verfahren zum Glätten von 3D-Drucken, bei dem die Bauteile in einer geschlossenen Kammer Lösungsmitteldämpfen ausgesetzt werden. Ähnlich wie beim Tauchen im chemische Bad muss das richtige Lösungsmittel in Übereinstimmung mit dem 3D-Druckmaterial verwendet werden. Die Lösungsmittelwolke löst die Oberfläche des Drucks auf, während die Oberflächenspannung das gelöste Material umverteilt, was zu einem glatteren Ergebnis führt. Im Gegensatz zum chemischen Eintauchen wird kein Material vom Werkstück entfernt.

Lösungsmittel können entweder in einen gasförmigen Zustand erhitzt oder durch Ultraschallvernebelung verdampft werden. Der 3D-Druck wird den verdampften Lösungsmitteln eine bestimmte Zeit lang ausgesetzt: zu kurz und das Teil wird nicht ausreichend geglättet, zu lang und das Teil kann sich verformen und spröde werden. Die meisten geeigneten Lösungsmittel sind ätzend und brennbar und erfordern daher ein extremes Maß an Vorsicht, eine angemessene chemische Eindämmung und Entsorgung, und sollten nur von qualifizierten Personen angewendet werden.

Viele Geräte sind für den Einsatz mit einer Vielzahl von Lösungsmitteln erhältlich, die für unterschiedliche Druckmaterialien geeignet sind. Diese Maschinen machen den Prozess automatisiert und viel sicherer, aber die meisten können aufgrund der begrenzten Abmessungen der Kammer nur kleinere Bauteile behandeln.

3D Print Post Processing Vapor Smoothing

Post-Processing eBook und Webinar

Für Beispiele aus der industriellen Praxis können Sie unser kostenloses eBook Nachbearbeitung für FFF-Drucke herunterladen und dieses Webinar über Nachbearbeitungstechniken ansehen.

Das eBook befasst sich mit den drei Arten von FFF-Nachbearbeitungstechniken: 1) Materialabtrag, 2) Materialzugabe und 3) Veränderung der Stoffeigenschaften. Erfahren Sie außerdem mehr darüber, wie verschiedene Techniken wie hochauflösendes Trommelschleifen, Harzbeschichtung und Aluminiumbeschichtung 3D-gedruckte Teile verwandeln.


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