Маскирование, или точеное закрытие определенных участков в процессе обработки, например, окраски, пескоструйной обработки или металлизации, традиционно является трудоемким этапом производственных процессов. 3D-печать представляет собой экономически эффективный способ создания индивидуальных маскирующих деталей, которые могут соответствовать сложной геометрии и использоваться многократно, что позволяет сократить многочасовой ручной труд в процессе постпроизводственной обработки.
Технологии SLA и SLS 3D-печати могут быть использованы при изготовлении маскирующих инструментов, и каждая из них обладает уникальными преимуществами. В этом руководстве мы расскажем о том, что необходимо учитывать при создании масок, как оценить, какая технология 3D-печати подходит для вашего рабочего процесса и приведем примеры успешной отделки деталей заказчиками.
Что такое маскирование?
Маскирование - это точечное закрытие определенных участков детали, которые должны оставаться нетронутыми при нанесении покрытия, окраске, металлизации или других процессах обработки поверхности. Эти участки должны оставаться нетронутыми по разным причинам - потому что они станут местом крепления узла, по соображениям электропроводности или потому что на них может быть нанесено покрытие из другого материала или цвета и т.д. Таким образом, маски являются вспомогательными средствами производства, которые могут быть настроены и изготовлены в соответствии с каждой конечной деталью, либо созданы один раз и используются по мере прохождения каждой детали через процесс финишной обработки в отдельности.
Даже в тех отраслях, где большая часть процесса отделки автоматизирована, как, например, в автомобильной промышленности, маскирование все еще часто выполняется вручную с помощью ленты и бумаги.
Как изготавливаются инструменты для маскировки?
Традиционные процессы нанесения маски включают в себя ручное измерение и отрезание маскирующей ленты, обработку металлических или пластиковых масок, а иногда нанесение покрытия на всю деталь с пост-обработкой или удалением покрытия с заданного участка. Работа с лентой, несмотря на использование дешевых материалов, чрезвычайно трудоемка и может занимать несколько минут рабочего времени на каждую деталь на производственной линии. Маски, изготовленные механическим способом, можно использовать многократно, но их производство дорого, а процесс механической обработки накладывает некоторые геометрические ограничения.
Маски - идеальное применение для 3D-печати: они часто требуются в малосерийном производстве и с очень специфической геометрией, чтобы обеспечить покрытие только определенных областей в центре, по краям или в виде определенного рисунка на большой детали. напечатанные маски могут быть изготовлены с меньшими трудозатратами, обеспечивают большую повторяемость и упрощают многие сложные задачи маскирования, а также могут использоваться в качестве прототипов маскирования для проверки рабочих процессов перед переходом на другой материал.
Вопросы маскировки при 3D-печати
При выборе материала для изготовления масок необходимо учитывать несколько факторов. Этими факторами являются механические и химические требования, посадка детали и производственные требования.
SLA: Form 3+ и Form 3L
SLA 3D-принтеры Form 3+ и Form 3L предлагают широкий выбор материалов, быстрое время выполнения заказа, высокое разрешение и возможность работы с большими форматами. Еще одним преимуществом принтеров Formlabs является их универсальность: более 40 смол на выбор позволяют подобрать материал, отвечающий всем требованиям к свойствам материала. Смолы варьируются от мягких, податливых материалов, таких как Elastic 50A, имитирующих силикон, до смолы Rigid 10K для жестких, негибких масок. В библиотеке материалов Formlabs можно найти специализированные материалы, например, ESD Resin для эффективного рассеивания электростатического разряда, что позволяет учитывать такие требования к процессу маскирования, как температура или проводимость.
SLS: Серия Fuse
Преимущества печати масок на SLS принтерах серии Fuse заключаются в возможности серийного производства, долговечности и прочности SLS порошков, а также в отсутствии необходимости в пост-обработке. Вертикальная укладка в камерах принтеров серии Fuse позволяет одновременно печатать десятки и сотни деталей, что делает эти маски идеальными для таких применений, как керамическое покрытие, когда роботизированные манипуляторы могут наносить покрытие на сотни деталей одновременно.
Порошки Formlabs SLS Powders, включающие четыре вида нейлона и один порошок TPU, хорошо известны в производственных дисциплинах, и на них можно положиться в плане прочности и износостойкости. В целом нейлоновые материалы имеют хорошие показатели химической совместимости. Благодаря своей полукристаллической структуре нейлоновые материалы обладают хорошей стойкостью к воздействию нефти, ацетона и силиконовых смазок, а также менее подвержены растрескиванию под воздействием окружающей среды.
Пример из практики: NIC Industries (Cerakote) SLS печатные приспособления и маски
Компания NIC Industries, производитель Cerakote, уже давно наносит покрытия на напечатанные детали и использует напечатанные маски, которые особенно полезны при развертывании роботизированной машины для нанесения покрытий в условиях крупносерийного производства.
Для серийного производства образцов деталей совместно с компанией Formlabs было изготовлено 1 000 изделий с использованием 3D-печатных масок SLS для быстрого и эффективного маскирования определенных поверхностей. Маски были напечатаны с использованием порошка Nylon 12 на SLS принтере Fuse 1+ 30W и служили для покрытия внутренней части двухкомпонентного готового изделия для предотвращения перераспыления и обеспечения четкого разграничения цветов. Маски также служат для крепления детали к роботизированному аппликатору, обеспечивая высокую производительность и равномерность нанесения покрытия.
Напечатанная маска и приспособление для SLS (слева), маски, закрепленные для нанесения покрытия роботом (в центре), и образец детали, изготовленный методом SLS из двух частей, с покрытием Cerakote H-Series (справа).
Для другой детали компании NIC Industries потребовалось выполнить пост-обработку этого носового стояка, но при этом защитить внутренний канал винтовой резьбы на этапе нанесения покрытия перед окончательной сборкой. Перед нанесением Cerakote компания NIC Industries разработала и напечатала маску для защиты внутренних поверхностей этого носового стояка. Они разработали маску в виде заглушки, которая помещается в резьбу винта и предотвращает попадание материала покрытия в полость, обеспечивая гладкую резьбу при окончательной сборке. Заглушки легко снимаются, слегка изгибаются, чтобы войти и выйти из полости, и достаточно прочны, чтобы их можно было использовать для нанесения сотен покрытий.
Двухкомпонентная напечатанная маска из Nylon 12 Powder для носового стояка / Носовой стояк и напечатанная маска в сборе
Напечатанные маски снижают затраты, улучшают эстетику и производительность
3D-печать масок собственными силами позволяет снизить трудозатраты, улучшить внешний вид и характеристики конечных деталей. Использование напечатанных деталей в конечных приложениях постоянно растет, и зачастую необходимыми этапами являются нанесение покрытий, окрашивание и покраска. Инструменты для нанесения масок необходимы как для таких напечатанных деталей, так и для многих традиционно изготавливаемых изделий. Преимущества, которые дает 3D-печать для самих деталей (индивидуальность, свобода дизайна, доступность малосерийного производства), распространяются и на изготовление масок. Использование скорости, эффективности и универсальности материалов принтеров SLA и SLS Formlabs позволяет оптимизировать процесс изготовления масок и сократить узкие места в цепочке поставок.
