Lange tijd gold post-processing, waaronder de oppervlaktebehandeling, als een ‘dirty secret’ van additive manufacturing. Na de digitale stappen in het 3D printproces volgden een aantal processtappen die tot de dag van vandaag veelal handmatig verlopen. Dat verandert. Het aanbod van oppervlaktebewerkingen voor 3D-geprinte werkstukken neemt toe. De sector krijgt zelfs kleur, bleek tijdens Formnext 2024.
Ook in Nederland worden er wekelijks heel wat onderdelen voor de machinebouw 3D-geprint. In kunststof. Zeker als het onderdelen zijn die niet zwaar belast worden, is 3D-printen een aantrekkelijke productietechnologie omdat er geen gereedschappen nodig zijn zoals bij spuitgieten en kleine batches daardoor prijstechnisch concurrerend zijn. Ook elders in Europa en de rest van de wereld beginnen grote bedrijven voor te sorteren op 3D printen als productietechnologie. “De vraag is momenteel zwak, maar grote bedrijven bereiden zich wel voor op 3D printen als productietechnologie. Dat zien we aan de vragen die we krijgen”, zegt André Gaalman, directeur van Leering Hengelo. De Nederlandse fabrikant van Normfinish straalcabines werkt al meerdere jaren samen met AMT, een Britse specialist op het gebied van post-processing van 3D-geprinte kunststofonderdelen. AMT verkoopt de Normfinish straalcabines onder de merknaam PostPro; Leering Hengelo verkoopt de specifieke AMT technologie in de Benelux. Voor het eerst hadden de twee bedrijven dit jaar een gezamenlijke stand op de beurs.
Vapor smoothing
Verleden jaar introduceerde AMT een desktopversie van de Vapor smoothing machine, de SFX. Vapor smoothing wordt breed in de sector gebruikt om 3D-geprinte kunststof oppervlakken te verdichten. Inmiddels heeft AMT meer dan 150 van deze compacte machines aan klanten geleverd. Vapor smoothing is een chemisch proces waarmee de oppervlakteruwheid van het 3D-geprint werkstuk gladder wordt gemaakt, vergelijkbaar met dat van een spuitgietdeel. AMT maakt het proces digitaler met een op Kunstmatige Intelligentie gebaseerd systeem aan te bieden om recepten voor de oppervlaktebehandeling te genereren. Dit geldt in eerste instantie voor PA12, PA11 en TPU; andere materialen volgen. Met deze nieuwe Flex Software is het gemakkelijker om de juiste instellingen te vinden op basis van materiaalkeuze en het design van het product.
3D printen krijgt kleur
In de machinebouw kiest men dikwijls voor zwarte onderdelen. Soms wordt dan geprint met een door en door zwart materiaal (PA11) zodat na Vapor smoothing geen aparte lakbehandeling nodig is. Bij andere toepassingen worden de onderdelen zwart gelakt. Stilaan willen eindgebruikers de 3D-geprinte kunststofonderdelen kleuren. DyeMansion, een van de andere aanbieders van post-processing technologie voor 3D-printen, heeft op Formnext een nieuwe generatie kleuren met een goede UV-resistentie getoond, speciaal ontwikkeld voor de automobielindustrie. Met Automotive Colors X wil DyeMansion autofabrikanten de kans bieden om de modellen verder te personaliseren voor de klant met 3D-geprinte gekleurde onderdelen. De nieuwe kleuren voldoen aan de grijswaarden eisen van de D47 1431 norm en zijn daarmee geschikt voor toepassingen in het interieur van een auto. Ook hebben ze een hoge UV-bestendigheid. Voor het zwart lakken van 3D-geprinte onderdelen heeft DyeMansion een nieuw, groter reservoir ontwikkeld, de DM60 Reservoir. Geïntegreerde sensoren detecteren exact de hoeveelheid onderdelen die gelakt moeten worden en passen hier zowel de cyclustijd als het watergebruik op af. Door het systeem uit te breiden met een XL-reservoir kan men bij het lakken het water tot 12 keer hergebruiken en de kosten voor de cartridges met de lak halveren.
Samenwerking voor integratie
Wat dit jaar opviel op de beurs in Frankfurt was de aankondigingen van fabrikanten om samen geïntegreerde oplossingen te ontwikkelen voor 3D-printen en post-processing. Bij dit laatste moet dan vooral gedacht worden aan het uitnemen van de onderdelen uit de poedercake en het zeven en opnieuw mengen van poeder. AM Solutions, de merknaam waaronder Rösler in de AM-industrie acteert, heeft met Stratasys een uitpakstation ontwikkeld voor de SAF H350 poederbedprinter. Een soortgelijke oplossing ontwikkelt het momenteel voor de nieuwe generatie P3 SLS-printer van het Duitse EOS. In een tweede station dat het voor EOS ontwikkelt, wordt het poeder automatisch gezeefd en gemengd met vers poeder voor een nieuwe printjob. Een zegsman van AM Solutions durfde nog geen harde datum te noemen wanneer beide systemen beschikbaar zijn voor verkoop, maar rekent niet eerder dan eind 2025. PostProcess Technologies, een Amerikaans bedrijf, gaat zo’n uitpakstation voor de SLS-printers van Farsoon ontwikkelen. Waar het bij alle drie de samenwerkingen om gaat, is dat men het aandeel handwerk vermindert (doordat men de bouwunits direct van de 3D-printer naar het uitpakstation kan verplaatsen) en méér poeder kan recupereren. Bij Farsoon schat men in dat een operator 75% van de tijd die hij nu kwijt is aan ontpoederen kan besparen en dat tot 95% van het poeder hergebruikt kan worden. PostProcess Technologies zegt nog dit jaar de eerste Prevo 700 te koppelen aan een Farsoon SLS-printer.
Oppervlak metalen delen bewerken
Oppervlaktebehandeling van metalen AM-componenten is een heel andere discipline. Inmiddels zijn hier meer technieken voor beschikbaar dan het klassieke trommelen om de laatste poederdeeltjes weg te krijgen en het ruw oppervlak gladder te maken. Bekende oppervlaktetechnieken uit de metaalindustrie beginnen hun weg te vinden naar de AM-wereld, al dan niet in een aangepaste vorm. Waar het bij de proceskeuze om gaat, is dat je de juiste balans vindt tussen de uiteindelijke oppervlakteruwheid en de procestijd, zo zei Luis Schumacher, branchemanager AM bij het Duitse OTS. “De dagelijkse praktijk van additive manufacturing ziet er anders uit dan de visie hoe fantastisch AM is”, aldus Schumacher op de beurs. Bij metalen componenten moeten vaak supportstructuren verwijderd worden, is het oppervlak doorgaans ruw en niet consistent. OTEC past electrofinishing toe al dan niet in combinatie met een abrasief polijstproces. Bij Electrofinishing roteert het werkstuk door een bak vol met plastics korrels ondergedompeld in een ionisch geleidende vloeistof. Hierdoor vermijdt men risico op beschadiging van het oppervlak. Door zo het polijsten te automatiseren, wordt veel handwerk bespaard. Handmatig polijsten kan dan het laatste stukje ruwheid weghalen. Een heel andere techniek, die al uit de jaren tachtig dateert, is plasmapolijsten. Mathias Kroll van Plasotec presenteerde deze technologie op Formnext. Een voorwaarde is dat de materialen elektrisch geleidend zijn. Voor titaan en koper ontwikkelt Plasotec momenteel het plasmapolijsten verder. Hierbij dient de wand van het bad als kathode en het werkstuk als anode. Door het werkstuk onder te dompelen in het elektrolytisch bad (95% water, 5% zout) en er 300 tot 350V stroom door heen te sturen, ontstaat een plasmawolk aan het oppervlak. Deze zorgt ervoor dat de microstructuren aan het oppervlak verdwijnen, terwijl de geometrische nauwkeurigheid behouden blijft. De ruwheid verbetert met een factor 10 tot 15, ook (an)organische verontreinigingen gaan weg, de materiaalafname is minimaal en de corrosiebestendigheid van de AM-onderdelen verbetert. Het Britse Holdson verbetert de oppervlakteruwheid van AM-werkstukken met een geavanceerd elektrochemisch polijstproces: elektroform. Voor specifieke toepassingen kan men hierbij gebruik maken van een elektrode die zich aanpast aan de contour van het werkstuk. Holdson heeft deze technologie gepatenteerd. De elektrode wordt gevormd op basis van de STL-file van het werkstuk die de oppervlaktecontour weerspiegelt. Deze techniek is eveneens geschikt voor het polijsten van inwendige structuren, bijvoorbeeld koelkanalen.