{"id":46922,"date":"2023-05-02T00:01:47","date_gmt":"2023-05-01T22:01:47","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=46922"},"modified":"2023-04-26T11:18:28","modified_gmt":"2023-04-26T09:18:28","slug":"oberflaechenbearbeitung-im-3d-druck-020520231","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/oberflaechenbearbeitung-im-3d-druck-020520231\/","title":{"rendered":"Oberfl\u00e4chenbearbeitung im 3D-Druck: Welche Methoden gibt es?"},"content":{"rendered":"

Die additive Fertigung hat in den letzten Jahren ein enormes Wachstum erlebt und sich von einer Nischentechnologie zu einer Methode f\u00fcr die Herstellung von Prototypen und fertigen Teilen entwickelt. Doch trotz der 3D-Druck-Trends hinsichtlich Designfreiheit und individueller Produktion ist die Technologie allein noch nicht in der Lage, fertige Teile in professioneller Qualit\u00e4t herzustellen. H\u00e4ufig ist eine Nachbearbeitung<\/a> erforderlich, um qualitativ hochwertige Endmodelle zu erhalten. Vor kurzem erz\u00e4hlten wir Ihnen, wie wichtig die Reinigung von 3D-gedruckten Teilen<\/a> ist. Ein weiterer wesentlicher Prozess ist die Bearbeitung der Oberfl\u00e4che dieser Teile, abh\u00e4ngig vom verwendeten Material und der Technologie. Aus diesem Grund bieten wir Ihnen heute einen umfassenden Leitfaden zur Oberfl\u00e4chenbehandlung beim 3D-Druck an. Diese Behandlung kann erforderlich sein, um das Aussehen des Rohteils zu ver\u00e4ndern, die Oberfl\u00e4che zu gl\u00e4tten, die Gr\u00f6\u00dfe und Form anzupassen oder die Lebensdauer zu verbessern.<\/p>\n

Das Schleifen als eine manuelle oder automatische Oberfl\u00e4chenbearbeitung<\/h3>\n

Auf 3D-gedruckten Teilen, insbesondere solchen, die mithilfe eines Extrusionsverfahrens hergestellt wurden, sind oft sichtbare Linien zu erkennen. Diese stammen von den aufeinander folgenden Materialschichten und anderen m\u00f6glichen Unvollkommenheiten. Um diese Oberfl\u00e4chenfehler zu entfernen, ist eine der am h\u00e4ufigsten verwendeten Methoden das Schleifen. Dabei wird ein raues Material, wie Sandpapier unterschiedlicher K\u00f6rnung verwendet, um die Sichtbarkeit der Beschichtungslinien zu beseitigen und ein gleichm\u00e4\u00dfiges Finish ohne Unebenheiten zu erzielen. Diese Methode ist sehr n\u00fctzlich, wenn die Oberfl\u00e4che sp\u00e4ter mit einer Beschichtung versehen werden soll, da sie f\u00fcr eine optimale Anwendung glatt sein muss.<\/p>\n

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Das Schleifen von Werkst\u00fccken kann manuell erfolgen oder auch mit automatischen Werkzeugen<\/p><\/div>\n

Beim Schleifen beginnt man in der Regel mit grobem Schleifpapier und arbeitet sich zu einem feineren vor, um eine immer glattere Oberfl\u00e4che zu erhalten. Es ist besonders wichtig, beim Schleifen vorsichtig zu sein, damit die Geometrie des Modells nicht besch\u00e4digt wird. Der Nachteil dieser Methode ist, dass es schwierig sein kann, bestimmte Stellen der Teile zu erreichen, vor allem kleine L\u00f6cher und Hohlr\u00e4ume. Das Schleifen kann manuell durchgef\u00fchrt werden, dies kann jedoch sehr zeitaufwendig sein. Aus diesem Grund, sind auf dem Markt auch automatische Schleifwerkzeuge und -maschinen erh\u00e4ltlich.<\/p>

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Sandstrahlmethoden: Kugel- und Mikrostrahlen<\/h3>\n

Verfestigungsstrahlen und Kugelstrahlen sind Techniken, die zur Oberfl\u00e4chenveredelung beim 3D-Druck eingesetzt werden. Sie werden in der Regel bei einer Vielzahl von Metallteilen eingesetzt, darunter Aluminiumlegierungen, Stahl, Titan und Kupfer. Mit beiden Verfahren lassen sich die Festigkeit und Haltbarkeit der Teile verbessern, es gibt allerdings wesentliche Unterschiede zwischen den beiden Methoden.<\/p>\n

Beim Verfestigungsstrahlen werden kleine Metall- oder Keramikkugeln verwendet, die durch Pressluft mit hoher Geschwindigkeit gegen die Oberfl\u00e4che des Werkst\u00fccks geschleudert werden. Dieser Aufprall erzeugt eine kontrollierte Verformung in der Oberfl\u00e4chenschicht des Teils, wodurch die Schwingfestigkeit erh\u00f6ht und die Wahrscheinlichkeit von Rissen und Br\u00fcchen verringert wird. Das Verfestigungsstrahlen kann auch die Korrosionsbest\u00e4ndigkeit und die Haftung nachfolgender Beschichtungen verbessern. Auch beinhaltet das Verfestigungsstrahlen die Verwendung kleiner Kugeln aus Glas, Metall, Kunststoff oder anderen abrasiven Materialien, um die Oberfl\u00e4che des Teils zu reinigen, zu polieren oder zu texturieren. Im Gegensatz zum Verfestigungsstrahlen, welches eine Verformung der Oberfl\u00e4che verursacht, wird beim Kugelstrahlen nur die oberste Materialschicht abgetragen. Dies kann das \u00e4sthetische Erscheinungsbild des Teils verbessern, Schmutz und Korrosion entfernen und die Oberfl\u00e4che f\u00fcr nachfolgende Beschichtungen vorbereiten.<\/p>\n

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Zusammenfassend l\u00e4sst sich sagen, dass der Hauptunterschied zwischen dem Verfestigungsstrahlen und dem Kugelstrahlen sehr einfach ist. Die erste Methode erzeugt eine Verformung an der Oberfl\u00e4che des Werkst\u00fccks, wodurch die endg\u00fcltige Festigkeit und Haltbarkeit verbessert wird. Bei der zweiten wird lediglich die oberste Schicht des Materials gegl\u00e4ttet, was die \u00c4sthetik verbessert und die Oberfl\u00e4che f\u00fcr nachfolgende Beschichtungen pr\u00e4pariert. Diese Nachbehandlungstechniken sind besonders n\u00fctzlich f\u00fcr Teile, die mechanischen Belastungen ausgesetzt sein werden, wie z. B. Zahnr\u00e4der, Federn, Turbinenbauteile und Strukturteile von Flugzeugen und Fahrzeugen.<\/p>\n

Methoden des Trommelpolierens: Vibration und Tumbling<\/h3>\n

Im Gegensatz zu den zuvor erw\u00e4hnten Methoden, bei denen die Teile einzeln bearbeitet werden, werden Trommelpoliersysteme verwendet, um mehrere 3D-Druckobjekte gleichzeitig zu bearbeiten. Diese Gruppe umfasst zwei Techniken, die auf den ersten Blick zwar \u00e4hnlich erscheinen, aber wesentliche Unterschiede aufweisen, die es zu ber\u00fccksichtigen gilt. Es handelt sich um die Vibrationsbearbeitung und das Taumeln (auch „tumbling“ oder „rumbling“ genannt). Bei beiden Technologien werden 3D-gedruckte Teile in eine Trommel (oder Tumbler) mit einem Schleifmedium gelegt, das durch die Tumbling- oder Vibrationsbewegung die Reibung erzeugt, die notwendig ist, damit die Teile ein optimales Finish erhalten. Die Entscheidung f\u00fcr die eine oder andere Methode h\u00e4ngt jedoch von den spezifischen Anforderungen des Teils und dem gew\u00fcnschten Ergebnis ab.<\/p>\n

Obwohl sich mit beiden Methoden hochwertige Oberfl\u00e4chen erzielen lassen, ist das Vibrationssystem im Allgemeinen besser geeignet, um eine glattere und homogenere Oberfl\u00e4che zu erzielen, indem eine gleichm\u00e4\u00dfigere Verteilung des Materials auf den Teilen erzeugt wird. Das Vibrieren ist daher ideal f\u00fcr gro\u00dfe Teile oder Teile mit abgerundeten Kanten, die keinen hohen Detailgrad aufweisen. Im Gegensatz dazu basiert das Taumeln auf einem System von Zentrifugalzylindern, die eine sanftere Bewegung anwenden, wodurch es sich besser f\u00fcr kleinere, empfindlichere und detailreichere Teile eignet. Die Geschwindigkeit ist ein weiterer Aspekt, der die beiden Methoden voneinander unterscheidet. W\u00e4hrend das Vibrationsvorgehen eine schnellere Technik ist, ben\u00f6tigt das Taumeln in der Regel mehr Zeit, um qualitativ hochwertige Oberfl\u00e4chen zu erzielen. Je nach gew\u00fcnschtem Finish und den verwendeten Materialien kann das Taumeln von einigen Stunden bis zu mehreren Tagen dauern. Beim Vibrationsfinish hingegen werden die gleichen Ergebnisse in einem Bruchteil der Zeit, oft in wenigen Stunden, erzielt.<\/p>\n

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Diese Nachbehandlungstechnik kann bei Metall- oder Kunststoffteilen angewendet werden.<\/p><\/div>\n

Zusammenfassend l\u00e4sst sich sagen, dass Vibration und Tumbling effektive Methoden zur Nachbehandlung von Metall- und Kunststoffteilen sind, sie unterscheiden sich jedoch in der Bewegung, der Geschwindigkeit, der Oberfl\u00e4cheng\u00fcte und der Anpassung an unterschiedliche Teilgeometrien. Au\u00dferdem ist beim Kombinieren verschiedener Arten von Schleifmethoden Vorsicht geboten, da einige Kombinationen ein Ungleichgewicht verursachen und zu einem ungleichm\u00e4\u00dfigen Finish oder zu Sch\u00e4den an den Teilen f\u00fchren k\u00f6nnten.<\/p>\n

Oberfl\u00e4chenfinish und Dampfgl\u00e4ttung<\/h3>\n

Die Dampfgl\u00e4ttung ist eine weitere Methode, um eine glatte Oberfl\u00e4che des Druckobjekts zu erzielen, mit dem Unterschied, dass die Oberfl\u00e4che gl\u00e4nzend statt matt ist. Dazu wird ein gasf\u00f6rmiges L\u00f6sungsmittel verwendet, um die Oberfl\u00e4che des Bauteils zu schmelzen, bis sie gleichm\u00e4\u00dfig ist. Sobald die Teile in der Dampfkammer dem L\u00f6sungsmittel ausgesetzt sind, werden sie direkt in eine K\u00fchlkammer gelegt, um die Verfl\u00fcssigung zu stoppen. Verfl\u00fcssigung ist der Prozess, bei dem eine Substanz im festen oder gasf\u00f6rmigen Zustand, aufgrund einer drastischen Ver\u00e4nderung ihrer physikalischen Bedingungen, direkt in den fl\u00fcssigen Zustand \u00fcbergeht. Durch die anschlie\u00dfende Abk\u00fchlung wird sichergestellt, dass nur die Oberfl\u00e4che geschmolzen wird und die gew\u00fcnschte Form des Objekts erhalten bleibt.<\/p>\n

Bei dem Dampfgl\u00e4ttungsverfahren werden auch die Poren au\u00dferhalb des Objekts gef\u00fcllt und die Oberfl\u00e4che versiegelt, sodass die Teile geeignet sind, Fl\u00fcssigkeiten oder Gase aufzunehmen. Obwohl diese Technologie mit einer Vielzahl von Thermoplasten<\/a> kompatibel ist, sollte beachtet werden, dass sie bei einigen Materialien nicht angewendet werden kann, da sie eine sch\u00e4dliche chemische Reaktion hervorrufen kann. Zu den inkompatiblen Kunststoffen geh\u00f6ren Polycarbonat<\/a> (abh\u00e4ngig von der Nachbehandlungsmaschine), Polyphenylsulfon (PPSF), ULTEM 1010 und ULTEM 9085.<\/p>\n

\"Oberfl\u00e4chenbearbeitung\"

Vergleich zwischen einem Rohteil und einem Teil nach dem Dampfgl\u00e4tten (Bild: AMT)<\/p><\/div>\n

Eine Alternative zur Dampfgl\u00e4ttung ist das Eintauchen der Teile in ein L\u00f6sungsmittel. Wie der Name schon sagt, werden die 3D-gedruckten Teile hierbei in ein L\u00f6sungsmittel getaucht, anstatt sie dem Dampf auszusetzen. Obwohl die Ergebnisse denen der Dampfgl\u00e4ttung recht \u00e4hnlich sind, ist es schwieriger, die Ma\u00dfgenauigkeit beizubehalten, da das L\u00f6sungsmittel schneller und aggressiver ist. Diese Methode ist oft sinnvoll, wenn die Werkst\u00fccke gr\u00f6\u00dfer sind als die Dampfkammer.<\/p>\n

Verwendung von Epoxidharzen: Beschichtung und Infiltration<\/h3>\n

Die sogenannten Epoxidharze sind eine Klasse von reaktiven Polymeren, die Epoxidgruppen enthalten (dreigliedrige zyklische Ether mit zwei Kohlenstoffatomen und einem Sauerstoffatom). Bei der Verarbeitung von 3D-gedruckten Teilen erm\u00f6glichen diese Harze ein versiegeltes Oberfl\u00e4chenfinish, wodurch das Teil luftdicht wird und gleichzeitig die Best\u00e4ndigkeit gegen hohe Temperaturen und bestimmte Chemikalien erh\u00f6ht wird. Diese Methode ist ideal f\u00fcr Bauteile, die harten Einsatzbedingungen ausgesetzt sind. F\u00fcr die Anwendung dieser Art von Harz gibt es zwei Methoden: das Beschichten und das Infiltrieren.<\/p>\n

Die Epoxidbeschichtung wird in der Regel von Hand aufgetragen. Diese Methode spart Kosten, da keine teuren Ger\u00e4te n\u00f6tig sind, erh\u00f6ht aber den Zeit- und Arbeitsaufwand. Au\u00dferdem eignet sich diese Technik besser f\u00fcr kleine Bauteile oder Objekte, die nur auf einem Teil ihrer Oberfl\u00e4che abgedichtet werden m\u00fcssen. Allerdings sind einige Bereiche mit dieser Technik nicht zug\u00e4nglich, z.B. interne Kan\u00e4le und hohle Bereiche. Unter Umst\u00e4nden ist diese Methode nicht die ideale Wahl f\u00fcr Teile, bei denen genaue Abmessungen erforderlich sind, da die Epoxidbeschichtung leicht die Dicke des Teils erh\u00f6ht.<\/p>\n

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Beispiel f\u00fcr eine manuelle Beschichtung mit Epoxidharz<\/p><\/div>\n

Andererseits k\u00f6nnen mit dem Epoxidinfiltrationssystem viele der Einschr\u00e4nkungen, die bei der manuellen Anwendung auftreten, behoben werden. Bei dieser Methode wird das Werkst\u00fcck in das Epoxidharz eingetaucht und eine Vakuumkammer verwendet, um das Harz in das Objekt einzuf\u00fchren und so die Poren zu f\u00fcllen. Dieser Prozess dauert etwa drei Stunden und ist weniger arbeitsintensiv, wodurch er praktischer und schneller auf gro\u00dfe Teile aufgebracht werden kann. Der Hauptnachteil gegen\u00fcber der Handbeschichtung sind jedoch die h\u00f6heren Kosten. Es erfordert eine Vakuumkammer, einen Ofen zum Vorw\u00e4rmen und Aush\u00e4rten des Harzes, all dies zus\u00e4tzlich zu den Kosten des Epoxidharzes selbst.<\/p>\n

Die Rolle der CNC-Bearbeitung bei der Oberfl\u00e4chenbearbeitung<\/h3>\n

Wie wir wissen, k\u00f6nnen additive und subtraktive Technologien<\/a> erg\u00e4nzend eingesetzt werden, um die Vorteile beider Methoden zu kombinieren. Zu den bekanntesten subtraktiven Fertigungssystemen geh\u00f6rt die CNC-Bearbeitung, die zwar streng genommen keine Nachbearbeitungsmethode ist, aber als Mittel zur Erzielung einer hochwertigen Oberfl\u00e4cheng\u00fcte beim 3D-Druck eingesetzt werden kann. Dies ist besonders interessant bei Verfahren wie der Abscheidung von Material unter konzentrierter Energie (DED<\/a>). In diesem Fall erh\u00e4lt man Rohlinge mit einer sehr rauen Oberfl\u00e4che, da das Metall direkt w\u00e4hrend des Extrusionsprozesses geschmolzen wird. Daher ist immer eine CNC-Bearbeitung erforderlich, um eine glatte und definierte Oberfl\u00e4che zu erhalten. Auf dem Markt gibt es hybride Fertigungsl\u00f6sungen, die beide Verfahren integrieren, um die Produktionsschritte zu beschleunigen.<\/p>\n

\"Obefl\u00e4chenbearbeitung\"

Das Werkst\u00fcck nach der CNC-Bearbeitung (rechts) (Bild: Meltio)<\/p><\/div>\n

Welche Methode der Oberfl\u00e4chenbehandlung verwenden Sie beim 3D-Druck? Lassen Sie uns gerne einen Kommentar da, oder teilen Sie es uns auf Facebook<\/a>\u00a0oder\u00a0\u00a0LinkedIN<\/a>\u00a0 mit. M\u00f6chten Sie au\u00dferdem eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach erhalten? Dann registrieren Sie sich jetzt f\u00fcr unseren\u00a0w\u00f6chentlichen Newsletter<\/a>.<\/p>\n

*Titelbildnachweis: EOS<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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