10 Gründe, warum die Nachbearbeitung beim 3D-Druck wichtig ist
Wenn man von 3D-Druck spricht, ist es naheliegend, an den Schritt des Druckens selbst zu denken. Doch der Prozess der additiven Fertigung umfasst mehrere Schritte, von der Modellierung über die Optimierung, das Slicing, den 3D-Druck und die Nachbearbeitung bis hin zum fertigen Teil. Letztere ist ein entscheidender, oft unterschätzter Schritt in der additiven Fertigung. Da die Nachbearbeitung der letzte Schritt ist, der nach der additiven Fertigung eines Teils durchgeführt wird, ist sie derjenige, der einen Teil der endgültigen ästhetischen und mechanischen Eigenschaften diktiert. Aber wie kann man die Vorteile der Nachbearbeitung nutzen? Welche verschiedenen Methoden gibt es und wozu dienen sie? Erfahren Sie die Antworten auf diese Fragen sowie 10 Gründe, warum die Nachbearbeitung im 3D-Druck Ihre Aufmerksamkeit verdient:
#1: Sicherstellung der Qualität der Teile
Die Nachbearbeitung hilft dabei, die Qualitätsstandards zu erreichen, die für 3D-gedruckte Teile erforderlich sind. Nach dem Drucken können die Teile Fehler wie Grate, sichtbare Schichtlinien oder Oberflächenfehler aufweisen. Die Nachbearbeitung umfasst Schritte wie Schleifen, Polieren oder Sandstrahlen, mit denen diese Fehler beseitigt und glatte, gleichmäßige Oberflächen erzielt werden. So wird sichergestellt, dass die Teile den Qualitätsanforderungen entsprechen und ihre Funktion optimal erfüllen können.
Zerspanen ist eine Nachbearbeitungsmethode, bei der Material entfernt wird, um eine höhere Maßgenauigkeit und eine optimale Oberflächenbeschaffenheit zu gewährleisten. (Bild: TPI Texas)
#2: Verbesserung der Ästhetik
Neben der funktionalen Qualität ist auch das ästhetische Erscheinungsbild von 3D-gedruckten Teilen entscheidend, vor allem in Bereichen wie Produktdesign oder Konsumgüter. Die Nachbearbeitung bietet die Möglichkeit, das Aussehen der Teile zu verbessern, indem Druckspuren entfernt und ästhetische Nachbearbeitungen wie spezielle Texturen oder Farbeffekte vorgenommen werden. Dadurch können die Teile nicht nur den technischen Anforderungen, sondern auch den ästhetischen und Designkriterien der Kunden gerecht werden.
#3: Verbesserung der mechanischen Eigenschaften
Bestimmte Nachbehandlungstechniken wie Wärmebehandlung oder Oberflächenbeschichtung können die Festigkeit von 3D-gedruckten Teilen verbessern. Die Wärmebehandlung kann beispielsweise die mechanischen Eigenschaften der Materialien verbessern, indem sie Eigenspannungen beseitigt und die Ermüdungsfestigkeit erhöht. Ebenso kann das Aufbringen von Schutzbeschichtungen die Teile vor Korrosion, Abrieb oder anderen Formen der Abnutzung schützen und so ihre Lebensdauer und Zuverlässigkeit in anspruchsvollen Umgebungen verlängern.
Stützstrukturen sind für erfolgreiche 3D-Drucke manchmal obligatorisch, sollten aber bei der Nachbearbeitung entfernt werden. (Bild: Formlabs)
#4: Entfernen der Stützstrukturen
Supportstrukturen werden oft benötigt, um die überhängenden Teile der Objekte während des 3D-Druckprozesses zu stützen. Sie hinterlassen jedoch häufig Markierungen oder Spuren auf den Oberflächen der Teile, die eine Nachbearbeitung erfordern, um sie zu entfernen. Das Entfernen der Stützen kann manuell, durch Schneiden oder durch Auflösen in geeigneten Lösungsmitteln erfolgen. Eine gute Nachbehandlung stellt sicher, dass die Trägermaterialien vollständig entfernt werden, ohne die Teile zu beschädigen, und sorgt so für optimale Endbearbeitungen.
#5: Reinigung als Nachbearbeitung nach dem 3D-Druck
Einige additive Fertigungstechnologien wie 3D-Druckverfahren mit Pulverbett oder 3D-Harz-Druck erfordern eine Reinigung der Teile vor der endgültigen Verwendung. Um die Teile zu reinigen und überschüssiges Material loszuwerden, wird ein Eintauchen in ein Bad aus Lösungsmitteln wie Isopropylalkohol oder ein Sandstrahlen durchgeführt. Dadurch wird das Teil von überschüssigem Material befreit, das für das Endprodukt nicht benötigt wird, und es wird eine einheitlichere Oberflächenbeschaffenheit gewährleistet.
Beim Entpudern wird überschüssiges Pulver aus den 3D-gedruckten Teilen entfernt (Bild: Formlabs)
#6: Vorbereitung der Teile auf weitere Verarbeitung
In vielen Fällen müssen die 3D-gedruckten Teile nach dem Drucken noch weiteren Behandlungen oder Prozessen unterzogen werden. Dazu können Vorgänge wie maschinelle Bearbeitung, Schweißen oder Montage gehören. Die Nachbearbeitung nach dem 3D-Druck bereitet die Teile auf diese weiteren Prozesse vor, indem sie Oberflächenunreinheiten beseitigt, die Abmessungen anpasst und gegebenenfalls die mechanischen Eigenschaften verstärkt. Dadurch wird sichergestellt, dass die gedruckten Teile nahtlos in den gesamten Fertigungsprozess integriert werden, ohne dass ihre Qualität oder Leistung beeinträchtigt wird.
#7: Änderung der Materialeigenschaften
Durch bestimmte Nachbehandlungen lassen sich die Eigenschaften der Materialien, die für den 3D-Druck verwendet werden, verändern. Beispielsweise können aus Harz gedruckte Teile durch UV-Polymerisation gehärtet werden, um die UV-Beständigkeit und die langfristige Haltbarkeit zu verbessern. Ebenso können spezifische Oberflächenbehandlungen eingesetzt werden, um die chemischen, elektrischen oder thermischen Eigenschaften der Teile zu verändern und sie so für bestimmte Anwendungen in verschiedenen Umgebungen anzupassen. Durch bestimmte Behandlungen können Teile beispielsweise leitfähig oder widerstandsfähig für elektrische Anwendungen oder wasserdicht gemacht werden.
Das Lackieren oder Beschichten von 3D-gedruckten Teilen verbessert die Ästhetik der Teile und fügt eine Schutzschicht hinzu. (Bild: Bigrep)
#8: Reduktion der Restspannungen
3D-gedruckte Teile können aufgrund des Druckprozesses innere Eigenspannungen aufweisen. Diese Spannungen können dazu führen, dass sich die Teile verformen oder vorzeitig versagen. Die Nachbearbeitung, insbesondere die kontrollierte Wärmebehandlung, kann dazu genutzt werden, diese Eigenspannungen zu reduzieren und so die Maßhaltigkeit und langfristige Zuverlässigkeit der Teile zu verbessern.
#9: Sicherstellung der Einhaltung von Normen und Vorschriften
In einigen regulierten Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie oder der Medizintechnik müssen 3D-gedruckte Teile strenge Normen und Vorschriften in Bezug auf Qualität, Sicherheit und Leistung erfüllen. Die Nachbearbeitung kann umfangreiche Tests und Inspektionen umfassen, um sicherzustellen, dass die Teile diese Anforderungen erfüllen. Dies kann Laboranalysen, zerstörungsfreie Prüfungen oder spezielle Zertifizierungen beinhalten, wodurch sichergestellt wird, dass die Teile den geltenden Normen entsprechen.
#10: Optimierung der Oberflächeneigenschaften
Mithilfe der Nachbearbeitung nach dem 3D-Druck können Sie die Oberflächeneigenschaften der Teile optimieren, indem Sie die Rauheit, den Glanz oder die Textur anpassen. Dies kann durch Techniken wie Polieren, Sandstrahlen oder Oberflächenbeschichtungen erreicht werden. Durch die Veränderung der Oberflächeneigenschaften kann die Funktionalität der Teile für bestimmte Anwendungen verbessert werden, z. B. Haftung, Reibung oder Abriebfestigkeit.
Durch das Abschleifen von 3D-Drucken werden die Oberflächen gleichmäßiger und homogener. (Bild: Bigrep)
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