雷射燒結技術之後處理流程解說

選擇性尼龍燒結(SLS) 3D列印一直以來都是屬於昂貴、高端的列印機領域,也因此大多數公司與產品設計師比較難取得,這也迫使他們要列印高性能物件時必須使用外包的方式。不過隨著列印機價格的下降,公司內部直接列印尼龍物件的需求量增加了。這是因為尼龍3D列印物件是經過驗證的高品質熱塑性材料,它的機械性能可與用射出成型等傳統製造方法製造的物件媲美。

由於使用尼龍粉末製造零件,SLS 3D列印的後處理工作流程較為獨特。另外,多餘的粉末可以保存與重複使用,這跟列印後必須將表面多餘樹脂洗掉的光固化稍微有點不一樣。

在這篇文章中,我們會告訴您需要了解的有關SLS零件後處理的所有資訊,包括從列印機中除粉、噴砂、染色等。


SLS 3D列印後處理:基礎知識

當您的零件完成列印並從3D列印中取出時,您需要執行三個核心步驟:

取出零件

粉末回收

噴砂處理

 

取出物件

SLS 3D 列印機的第一個後處理步驟是冷卻。對於需要24小時以上才能完成的列印作業(可能因為零件較大或者批量列印),在繼續對成型粉槽進行後處理之前,您需要等待10個小時來讓成型粉槽冷卻。在某些情況下,您可以透過打開Fuse1的門來縮短冷卻的時間,進而節省更多小時。

快速冷卻SLS的成型粉槽可能會使某些形狀的物件有翹曲或扭曲的現象。嘗試更快冷卻成型粉槽,要記得注意會不會影響到物件的品質。另一個比較安全的方法是隨著Fuse1上的觸控螢幕進行冷卻,它會顯示機器還要多少小時冷卻。如果是其他的SLS 3D列印機,可能會需要自行設定計時器,稍後再回來,過程較為麻煩。

因為SLS 3D列印不需要支撐結構,因此不需要剪斷與研磨支撐材,或者使用錘子與刮刀從成型平台上取下物件。用手即可剝除大塊的多餘粉末,露出完整的列印物件。此時,可以用小刷子清除零件表面殘留的粉末。比較小的地方可以用牙刷來做清除。有些使用者會再使用噴砂機來去除零件上殘留的剩餘粉末。


粉末回收

在取出零件的期間,還有很重要的一點,那就是要搜集所有多餘的粉末來進行重複使用,要實現這點,其中一個最好的方法就是利用吸塵器來回收多餘的粉末。每台SLS 3D列印機可以使用多少回收粉末可能會有所不同。Fuse1搭配的粉末是尼龍12粉末,材料刷新率達到了30%,這代表了您可以直接使用70%的粉末來進行列印,也不會降低物件的機械性能。Fuse Sift可以自動分配與混合新舊粉末,因此您可以減少粉末的使用量。


存放與混合粉末

一些SLS列印機可能有多個用於存放新舊尼龍粉末的料斗。而 Fuse 1 則有一個將兩種粉末結合在一起的料斗。Fuse Sift可以自動將新粉末與回收粉末混合,然後可以將粉盒直接插入Fuse1以獲得最佳的列印效果。其他SLS設備的話,可能需要手動混合。

Fuse1使用尼龍12粉末可以達到30-50%的刷新率,且可以持續列印出高品質的物件。這意味著您可以使用高達70%的回收粉末進行列印。無論您的SLS 3D列印設定如何,搜集與混合回收粉末都應被視為後處理工作流程的重要組成部分。

到這邊,您已經完成取出零件與粉末回收。回收的粉末已經過篩並與新粉末混合,可以給下一次列印使用。您現在可以用噴砂機來去除零件上的其他殘留粉末。


用噴砂機來達到完美的SLS 3D列印效果

為了更加完整地消除所有在物件上的粉末痕跡,可以用噴砂機來進行最後處理。噴砂機是用空壓機與顆粒介質來移除多餘的粉末,通常用來去除油漆塗層或者清潔物件表面—在這裡,我們可以用來做SLS物件的表面除粉。

Formlabs Fuse1使用一種稱為Surface Armor的專利技術—他能形成半燒結保護膜來保護物件,使它們在列印時保持一致的物件品質與機械性能。在一般的後處理過程時,這個燒結保護膜可以很容易就可以脫落了。

從Fuse1上取下物件後,大部分的未燒結粉末是滿容易可以從物件上脫落,但比較貼近物件的粉末會比較難除去,簡單的刷子可能沒辦法刷去,這也是為什麼噴砂機對大家來說是一個這麼重要的後處理步驟。

市面上有許多噴砂機與空壓機可以選擇,台灣天馬科技也有提供選購的方案,歡迎諮詢了解更多。


染色與上色

在做零件的後處理後,使用者可能會想要更改顏色,兩種常見的方法是噴漆與染色。

噴漆 SLS物件 的步驟與其他3D列印的步驟類似。首先,先在SLS物件上幾層底漆,接著將在零件表面上噴漆。

因為SLS物件的結構通常滿複雜的,相較起來染色可能比上漆更容易上到物件細節。通常,SLS 物件帶有許多移動式的結構、鉸鏈還有一些噴漆可能比較難噴到的地方。如果是比較大且平坦、沒有複雜晶格結構絡或內部結構的物件,則可以用噴漆的。


SLS 物件做染色

步驟如下:

  1. 將一公升的水加熱至沸騰。
  2. 將染料加入水中,攪拌到它溶解。
  3. 將物件放入染色液中,並開始計時。
  4. 在時間到的時候將物件取出

可以透過改變物件在染色液中浸泡的時間來控制整個染色的過程。只需要30秒,顏料就會開始滲入SLS物件中,我們發現,在水中浸泡30分鐘後顏色最為鮮豔豐富。

將零件從熱水中取出後,用冷水沖洗一分鐘,進而除去零件表面殘留的多餘染料。與未沖洗的物件相比,沖洗不會顯著影響到顏色效果。完成後將物件放置一晚晾乾,讓之後在拿的時候顏料不會沾到皮膚上。

SLS使用淺色染料可能會有個缺點,因為 Fuse1 粉末顏色比較深,例如在尼龍12上用黃色進行染色,就會覺得看起來有點受影響。尼龍12的原色較深,會讓黃色染料看起來很暗。如果要使用比較亮的顏色,使用者可能必須再加上噴漆動作。

Formlabs SLS 3D列印機的使用者已經有對Fuse1的物件進行染色。Partial Hand Solutions致力於為所有年齡層的截肢患者進行技術開發。自2007年公司成立以來,他們已經為許多截肢患者提供了許多義肢、假肢等功能性解決方案。

 

 

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