Vom Metall 3D-Druck versprechen Sie sich rekordverdächtige Produktionszeiten von der Idee bis zum fertigen Bauteil? Damit Sie Ihre eigene Bestzeit aufstellen und termingerecht ans Ziel kommen, sollten Sie auch die Nachbearbeitung Ihrer Bauteile von Beginn an realistisch einkalkulieren. Was bei der Nachbearbeitung genau passiert und welche Möglichkeiten Sie für das perfekte 3D-Druck-Finishing haben, erfahren Sie hier.
3D-Druck Nachbehandlung – was ist das eigentlich?
Aus dem Drucker direkt in die Anwendung – ganz so einfach ist es leider nicht. Bevor das Bauteil bereit für seinen Bestimmungsplatz ist, fehlen noch mindestens zwei Zwischenschritte:
Schritt 1: Entfernen der Support-Strukturen
Direkt nach dem Druck hat das Bauteil optisch wenig mit dem Zielzustand gemeinsam. In seinem engen Korsett aus Support-Strukturen ist es kaum erkennbar. Von stabilen Pins bis hin zum schaumartigen Geflecht können diese Strukturen viele Gesichter haben. Alle gemeinsam haben sie: Bevor es weitergehen kann, müssen sie weg.
Schritt 2: Optimieren und Glätten von rauen Oberflächen im 3D-Druck
Ihr Bauteil hat nach dem 3D-Druck eine raue Oberfläche? Je nach Schichtaufbau ist das beim 3D-Druck ganz normal. Durch die richtige Nachbearbeitung erreichen Sie genau die Oberfläche, die Sie für die Verwendung Ihres Bauteils benötigen.
Optional: Veredelungen
Sind alle Stützstrukturen beseitigt und ist die Oberfläche glatt, kann es weitergehen. Je nach der geplanten Anwendung des Bauteils ist es nun bereit für Veredelungen wie Korrosionsschutzschichten, farbige Lackierungen oder Gravuren.
Diese Verfahren eignen sich zur Nachbearbeitung von Metall 3D-Drucken
Es gibt mehrere Verfahren für die Nachbearbeitung Ihrer Bauteile. Welche das sind und wofür sie geeignet sind, erfahren Sie jetzt:
Maschinelle Nachbearbeitungen
Bei der maschinellen Nachbearbeitung handelt es sich in der Regel um subtraktive Verfahren wie Fräsen, Schleifen oder Drehen. Durch die Nachbearbeitung werden beispielsweise Stützgeometrien entfernt oder Kontakt- und Funktionsflächen für ihren späteren Einsatz vorbereitet.
Je nach Verfahren sind dafür Werkzeuge ausreichend, welche für den üblichen Einsatz in einer Produktion vorhanden sind. An ihre Grenzen stoßen diese Verfahren jedoch bei komplexen Geometrien oder gar innenliegenden Strukturen. Eine exakte Nachbearbeitung ist bei derartigen Bauteilen kaum möglich.
In der Regel werden maschinelle Nachbearbeitungsschritte mit weiteren Verfahren kombiniert.
Strahlen der 3D-Drucke
Das Strahlen der 3D-Drucke gilt als günstige Oberflächenbehandlung. Die kleinen Bestandteile des Verfahrensstoffs prallen mit Druckluft auf das Bauteil und wirken so auf die Oberfläche ein. Unregelmäßigkeiten verschwinden ebenso wie eventuelle Verfärbungen. Vorhandene Stützstrukturen müssen dafür vorab entfernt werden.
An seine Grenzen kommt das Verfahren bei besonders komplexen Bauteilen mit innenliegenden Bereichen.
Gleitschleifen bzw. Trowalisieren der 3D-Drucke
Das Gleitschleifen – oft auch nach dem 3D-Drucken ermöglicht die Nachbearbeitung von mehreren Bauteilen zeitgleich. In der Regel handelt es sich dabei um kleinere Bauteile mit einfachen Geometrien. Dafür werden alle Bauteile zeitgleich in einem mit Schleifmaterial gefüllten Becken unter Vibration gesetzt. Durch die Vibration entsteht Reibung, welche die Unregelmäßigkeiten der Bauteile nach und nach entfernt. Auch Reste von Support-Strukturen werden dabei geglättet. Voraussetzung ist deswegen, die Strukturen vorab zu entfernen.
Hirtisieren®
Beim Hirtisieren® handelt es sich um eine patentierte Lösung der RENA Technologies GmbH. Das Verfahren verbindet gleich beide Prozessschritte miteinander: es entfernt Support-Strukturen und glättet die Oberfläche – und das vollautomatisch.
Dafür werden alle Teile gleichzeitig in speziellen Maschinen elektrochemisch behandelt. Während die Substanz des Bauteils bis auf eine hauchdünne Schicht unangetastet bleibt, werden die Stützgeometrien im Verfahren zersetzt. Damit das sauber und rückstandfrei gelingt, ist eine Anpassung der Support-Strukturen vor dem Druck notwendig.
Auch Rauheiten der Oberfläche verschwinden beim Hirtisieren® zuverlässig.
Die nass-chemischen Reinigungsstoffe dringen dabei in jede Kammer des Bauteils ein, sodass selbst innenliegende Bereiche gründlich behandelt werden. Nach einer abschließenden Reinigung sind alle Teile bereit für ihren praktischen Einsatz.
Durch die hohen Investitionskosten bei der Anschaffung der Anlage ist dieses Verfahren vor allem für große Stückzahlen geeignet.
Die Rolle der Datenvorbereitung für die Nachbehandlung
Auch die korrekte Vorbereitung der Daten vor dem Druck birgt viel Potenzial, die Oberfläche eines Bauteils präventiv zu optimieren. Beim Metall 3D-Druck im SLM-Verfahren sind es insbesondere perfekt angepasste Laserstärken und dessen Laufbahnen, die den Unterschied machen. Optimal berechnete Anfangs- und Endpunkte sorgen nicht nur für mehr Stabilität, sondern auch für weniger Unebenheiten. Gleiches gilt für den Winkel, in dem das Bauteil auf der Basis entsteht.
Planung schon bei der Datenvorbereitung
Die Art der Nachbereitung nach dem Druck sollten Sie bereits bei der Datenvorbereitung definieren. Denn mit der richtigen Software wirkt sich die Eingabe der Nachbehandlung direkt auf den Druck aus. Mit den Softwarelösungen der AM-Studio Familie zum Beispiel werden Bauteile, die später hirtisiert werden, in ihrer Support-Geometrie und ihrer Schichtdicke angepasst.
Fazit: Welches Verfahren eignet sich für Ihre Nachbearbeitung?
Welches der Verfahren ist also das beste für Ihre Anwendung? Wie bei vielen Aspekten Ihrer Fertigung gilt auch hier: Es kommt darauf an. Neben den Anforderungen, die Ihr Bauteil später erfüllen muss, sind vor allem auch die Investitionskosten ein wichtiger Indikator für Ihre Entscheidung. Aber auch Ihre vorhandenen Gegebenheiten sind von Bedeutung. Schließlich müssen Ihr Drucker und Ihre Datenvorbereitungssoftware auch auf die Nachbearbeitung abgestimmt sein.