Metody povrchových úprav aplikované na vzorky vyrobené 3D tiskem a jejich analýza

Abstract

Předložená práce pojednává o problematice vyhlazování dílů vyrobených pomocí technologie FFF 3D tisku. Cílem práce bylo porovnat metody povrchových úprav po technické i ekonomické stránce. Důraz byl kladen zejména na míru snížení drsnosti povrchu se zachováním přijatelné výše procesních nákladů. Pro vyhlazování plastových výtisků byla použita technologie chemického leptání, lokálního natavení CO2 laserem, omílání a povrchová úprava založena na nástřiku plniče. Procesu vyhlazování byly podrobeny výtisky z materiálu ABS, PLA, PolySmooth a PolyCast. Pro jednotlivé materiály byly nejprve stanoveny tiskové parametry a na jejich základě byly vyrobeny testovací vzorky. Po stanovení procesních parametrů pro jednotlivé metody povrchových úprav byly dokončené povrchy měřeny profilometrem. Na základě výsledků byla jako nejefektivnější metoda vyhlazování povrchu vyhodnocena metoda chemického leptání. Díky naleptání povrchové vrstvy vzorku z materiálu PolySmooth byl plošný parametr drsnosti Sa, oproti referenčnímu vzorku, snížen v průměru o 99,56 %. Nejméně efektivní metodou byla technologie omílání, která vykazovala snížení drsnosti v průměru o 30,07 % v případě materiálu ABS. Technologie založená na obrušování dílů brusnými kameny však vykazovala nejnižší procesní náklady na dokončování vzorků. Technicky i ekonomicky nejlepší volbou ze všech testovaných kombinací byla vyhodnocena technologie chemického leptání výtisků z polymeru ABS. Výsledky a závěry práce poslouží nejen pro volbu dokončovací operace a materiálu pro specifické aplikace výtisků v praxi, ale i rozšíření možností použití aditivně vyráběných komponent.

The presented paper deals with the issue of smoothing parts produced using FFF 3D printing technology. The aim of the paper was to compare technical surface treatment methods and economic side. Emphasis was placed especially on the degree of reduction of surface roughness while maintaining an acceptable level of process costs. Chemical smoothing, local CO2 laser melting, tumbling and surface treatment based on filler spraying were used to smooth the plastic prints. Prints made of ABS, PLA, PolySmooth and PolyCast were subjected to the smoothing process. Printing parameters were first determined for individual materials and test samples were produced on their basis. After determining the process parameters for individual surface treatment methods, the finished surfaces were measured with a profilometer. Based on the results, the chemical etching method was evaluated as the most effective surface smoothing method. Due to the etching of the surface layer of the sample made of PolySmooth material, the surface roughness parameter Sa was reduced in diameter compared to the reference sample. by 99,56 %. The least effective method was tumbling technology, which showed an average roughness reduction of 30,07 % in the case of ABS. However, the technology based on grinding parts with grinding stones had the lowest process costs for finishing the samples. Technical The economically best choice of all tested combinations was the technology of chemical etching of ABS polymer prints. The results and conclusions of the work will serve not only to select the finishing operation and material for specific applications of prints in practice, but also to expand the possibilities of using additively produced components.