Glätten von 3D Druck Bauteilen

4 Juni

Bernd Dörfler

Glätten von 3D Druck Bauteilen

4 Juni

Bernd Dörfler

 Gleitschleifen / Trowalisieren / Strahlen für glatte 3D Druck Bauteile

 

3D gedruckte Bauteile weisen nach der Herstellung häufig nicht die gewünschte Oberflächenqualität auf. Selbst bei modernsten Präzisionsdruckern sind Spuren der Produktion in Form rauer Oberflächen oder Rillen zu sehen. Für das Glätten von 3D Druck Teile können unterschiedliche Verfahren zur Nachbearbeitung genutzt werden. Besonders geeignet ist das Gleitschleifen bzw. Trowalisieren und das Strahlen.

 

Gleitschleifen / Trowalisieren: Beim Gleitschleifen werden die gedruckten Bauteile zusammen mit Schleifkörpern in einen Behälter gegeben. Das Bauteil-Schleifkörper-Gemisch wird in Bewegung versetzt, wodurch die Oberfläche der Bauteile geschliffen wird. Es gibt unterschiedliche Arten des Gleitschleifens wie bspw. das Fliehkraftgleitschleifen, Vibrationsgleitschleifen oder Schleppschleifen. Ausschlaggebend für eine optimale Bearbeitung ist die Wahl der richtigen Anlagentechnik. Zudem müssen die eingesetzten Schleifkörper auf das zu bearbeitende Bauteil abgestimmt sein. 

 

Strahlen: Beim Strahlen werden kleine Partikel, meist aus Glas, Korund oder Kunststoff mit hohem Druck auf das 3D Duck Teil geschleudert. Dadurch werden Rauheitsspitzen eingeebnet und die Oberfläche geglättet. Mit diesem Verfahren können auch Werkstücke mit sehr komplexen Geometrien homogen bearbeitet werden.

 

 

Verfahrensmittel sind ausschlaggebend

 

Neben den Verfahren, ist die Wahl der passenden Verfahrensmittel essentiell. Die Verfahrensmittel müssen individuell auf das Werkstück abgestimmt werden. Nur so können optimale Oberflächen auf additiv gefertigten Teilen hergestellt werden. Beim Strahlen nutzen wir alle am Markt erhältlichen Strahlmittel. Neben Glasperlen, Korund und Kunststoff verwenden wir bspw. Stahl oder Naturstoffe. Auch beim Gleitschleifen setzten wir auf eine Vielzahl unterschiedlicher Verfahrensmittel ein:

 

Kunststoff Verfahrensmittel (Pyramide)

Keramik Verfahrensmittel (Dreieck)

 

Kunststoff Verfahrensmittel (Kegel)

 

Porzellan Verfahrensmittel (Zylinder)

 

Zyrkonium Verfahrensmittel (Kugel)

 

Holz Verfahrensmittel (Würfel)

 

 

 

 

 

Bearbeitung in Abhängigkeit vom Druckverfahren sowie Material

 

Welches Verfahren bzw. Verfahrensmittel für die Nachbearbeitung am besten geeignet ist, hängt von den eingesetzten Druckverfahren und Filament ab.

 

Fused Deposition Molding (FDM): Obwohl FDM zu den meist genutzten Druckverfahren zählt, ist die erreichbare Bauteiloberflächenqualität eher mittelmäßig. An den äußeren Schichten können häufig deutliche Rillen wahrgenommen werden. Bei einer nicht optimal aufeinander abgestimmten Produktion entsteht an der Schichtwechselstelle eine Wulst (Z-Naht). Die Oberfläche von FDM Bauteilen ist jedoch nahezu porenfrei. Dadurch sind die Bauteile gut für die Oberflächenbearbeitung geeignet. Das Gleitschleifen eignet sich besonders gut. Rillen oder Z-Nähte können damit schnell und effektiv abgetragen werden. Ob ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol), PLA (Polylactid) oder Nylon (Polyamid) – unter Verwendung der richtigen Schleifkörper, können die Oberflächen deutlich verbessert werden.

 

Im FDM Verfahren hergestellte Bauteile aus ABS:

FDM Rohteil

 

Ra 15 µm

FDM gleitgeschliffen

 

Ra 2,4 µm

 

 

 

Selektives Lasersintern (SLS) oder Multi Jet Fusion (MJF von HP): Bauteile die im SLS- oder MJF Verfahren gefertigt werden, weisen ebenfalls eine eher mittelmäßige Oberflächenqualität auf. Die Rauheit ist relativ hoch, kann jedoch durch eine Nachbearbeitung deutlich reduziert werden. In Abhängigkeit des Druckmaterials nutzen wir für die Oberflächenbearbeitung das Gleitschleifen oder Strahlen. Bauteile aus Metall (Werkzeugstahl, Edelstahl, Aluminium, Kupfer, Cobalt-Chrom oder Inconel) können am besten mittels Gleitschleifen bzw. Trowalisieren aufbereitet werden. Für Bauteile aus Kunststoff wie reinem Polyamid (PA), Polyamid Gemischen, Polystyrol oder Thermoplastisches Polyurethan (TPU) eignet sich auch das Strahlen. 

 

Im MJF Verfahren hergestellte Bauteile aus PA12: 

 

MJF Rohteil

 

Ra 11 µm

MJF gleitgeschliffen

 

Ra 1,5 µm

MJF gestrahlt

 

Ra 2,5 µm

 

 

 

Multi Jet Modeling (MJM): Bauteile die im MJM Verfahren hergestellt werden, weisen bereits eine relativ gute Oberflächenqualität auf. Dennoch sind oft die einzelnen Schichten an der Oberfläche zu sehen. Da die Bauteile weitgehend porenfrei sind, können diese durch das Gleitschleifen effektiv nachgearbeitet werden. Eine deutlich reduzierte Oberflächenrauheit ist das Ergebnis.

 

Stereolithografie (SLA): Die Oberflächenqualität variiert bei SLA Bauteilen stark in Abhängigkeit der Ausrichtung im Drucker. Die Oberseite weist nach dem Drucken relativ gute Oberflächen mit niedrigen Rauheitswerten auf. Die Unterseite ist jedoch aufgrund der Supportstrukturen sehr rau. Auch die Schichten (auf der Z-Ebene) sind wahrnehmbar. SLA Bauteile lassen sich infolge der weitgehenden Porenfreiheit bestens im Gleitschleifverfahren nachbearbeiten.

 

 

 

Oberflächenbearbeitung von 3D Druck Teilen beim Experten

 

Bei Dörfler&Schmidt bearbeiten wir zunehmend additiv gefertigte Bauteile aus unterschiedlichsten Materialien. Dank unseres großen Maschinenparks mit unterschiedlichsten Gleitschleif Anlagentypen und unserem breiten Spektrum an Verfahrensmitteln, können wir für Ihr Bauteil den am besten passenden Prozess definieren und anwenden. Zahlreiche Hersteller additiv gefertigter Bauteile nutzen unseren Service als Dienstleister und lassen Ihre Bauteile bei uns nachbearbeiten. 

 

Bernd Dörfler
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