증기 평활화는 중간에서 높은 표면 광택을 생성하고 평활도를 크게 향상시킬 수 있는 PETG 부품에 대한 노동력이 적게 드는 후처리 기술입니다. 이 공정은 인쇄된 부품을 용매가 풍부한 통제된 대기에 노출시키는 방식으로 진행됩니다. 용매는 가장 바깥쪽 폴리머 층을 부분적으로 용해시켜 표면이 흐르고 미세한 계곡을 채울 수 있도록 합니다. 용매가 증발하면 재응고된 표면이 연속적인 광택 필름을 형성합니다.
이 방법을 사용하면 미학적으로 매력적인 프로토타입을 제작하고 부품의 촉감을 향상시킬 수 있습니다. 그러나 스무딩 중 재료 흐름으로 인해 표면 치수 정확도가 감소하고 미세한 세부 사항이 모호해질 수 있습니다. 증기 스무딩은 세련된 외관이 필요한 화장품 프로토타입을 생산하고 FDM(Fused Deposition Modeling) 또는 FFF(Fused Filament Fabrication)로 생산된 다공성 부품을 방수 또는 심지어 기밀 구성 요소로 밀봉하는 데 특히 유용합니다. PETG는 많은 일반적인 용매에 내성이 있으므로 디클로로메탄이나 테트라히드로푸란과 같은 특정 화학물질만 효과적이며 독성과 휘발성으로 인해 엄격한 안전 프로토콜에 따라 취급해야 합니다.
이 기사에서는 PETG의 증기 평활화 과정을 설명하고, 기본 재료 과학을 설명하며, 이점, 제한 사항 및 안전 고려 사항에 대해 논의합니다.
증기 평활화 PETG는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜(PETG) 필라멘트 또는 분말로 만든 3D 프린팅 부품의 표면 불규칙성을 개선하는 데 사용되는 후처리 기술을 의미합니다. 이러한 부품은 일반적으로 FDM, FFF 및 다양한 PBF(분말층 융합, 때로는 SLM(선택적 레이저 용융)) 방법을 사용하여 만들어집니다. 이러한 프로세스는 해상도를 높이는 경향이 있어 표면을 손상시키는 Z축 단계가 눈에 띄게 나타납니다.
증기 스무딩은 ABS(아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌) 인쇄물에 가장 일반적으로 사용되는 방법이지만 PETG에도 점점 더 많이 적용되고 있습니다. 그러나 증기 평활화 PETG는 ABS와 동일한 결과를 얻지 못할 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 또한 소재 특성의 차이로 인해 광택 마감을 구현하는 데 효과적이지 않을 수도 있습니다. PETG는 일반적으로 사용되는 용제에 대한 내성이 강하기 때문에 ABS에 적용한 것에 비해 효과가 떨어집니다.
대부분의 재료 응용 분야에서 증기 평활화는 화학적 평활화, 아세톤 평활화 및 화학적 증기 평활화라고도 합니다.
증기 평활화의 목적은 제어된 용매 노출을 통해 3D 인쇄 부품의 표면을 부분적으로 액화시키는 것입니다. 이렇게 하면 가장 바깥쪽 재료가 부드러워지고 인접한 레이어가 흐려지고 병합될 수 있습니다. 그 결과, 층간 불연속성이 감소된 표면이 생성되어 더욱 부드럽고 균일한 모양을 만들어냅니다.
제조에서 이 프로세스는 세 가지 주요 목적으로 사용됩니다. 첫째, 외피의 표면 접착력을 높여 모공을 효과적으로 밀봉하고 압출된 필라멘트 사이의 작은 틈을 막아줍니다. 둘째, 눈에 보이는 레이어 라인이 줄어들고 종종 광택 있는 마무리가 달성될 수 있으므로 미용적 개선을 제공합니다. 셋째, 제어된 조건에서 수행할 때 증기 평활화는 원래의 층간 결합(Z 방향 강도)을 크게 약화시키지 않습니다. 왜냐하면 용매 침투가 재료의 대부분에 영향을 주기보다는 표면으로 제한되기 때문입니다.
다양한 산업 분야에서는 자동차, 소비재, 의료 분야 등 PETG를 포함한 3D 프린팅 부품에 증기 평활화 기술을 사용합니다. 증기 스무딩은 특정 자동차 부품의 표면 마감을 개선하고 수술 계획에 사용되는 연조직 또는 뼈 조직 모델과 같은 비정밀 부품을 개선하며 전자 제품 케이스 및 패션 액세서리와 같은 소비자 제품 미용 부품을 개선할 수 있습니다.
PETG를 사용한 증기 평활화는 ABS와 같은 다른 재료만큼 널리 사용되지 않습니다. PETG는 인성 및 투명성과 같은 특정 특성을 위해 선택되었습니다. 때로는 특정 용도에 자연스러운 표면 마감이 선호되는 경우도 있습니다. 증기 평활화 공정에는 매우 공격적이고 유해한 용매가 필요하므로 기술의 적용성이 떨어진다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.
PETG의 증기 평활화는 인쇄된 부품을 제어된 용매 증기 분위기에 매달아 작동합니다. 용매 증기가 표면에 응축됨에 따라 심각한 해중합이나 화학적 분해를 일으키지 않고 폴리머 사슬 사이의 분자간 결합을 일시적으로 약화시켜 폴리머 매트릭스를 부드럽게 합니다. 이러한 제어된 표면 용해를 통해 Z 방향으로 인접한 인쇄 레이어의 재료가 부분적으로 흐르고 병합되어 레이어 간의 날카로운 경계가 줄어듭니다. 용매가 증발함에 따라 연화된 폴리머는 다시 응고되어 보다 연속적이고 균일한 표면층을 형성합니다. 최종 결과는 미학적으로 더 매끄럽게 마감되고 표면 거칠기가 줄어든 부품입니다.
증기 평활화는 다공성을 밀봉하여 내수성을 향상시키고 경우에 따라 기밀성을 향상시킬 수도 있습니다. 또한, 층간 인터페이스의 심각도를 줄임으로써 증기 평활화는 FDM/FFF 인쇄 PETG 부품의 이방성 기계적 특성을 어느 정도 향상시킬 수 있습니다. 그러나 이러한 효과는 일반적으로 미용 및 밀봉상의 이점에 비해 부차적입니다.
아래 목록은 PETG를 증기로 평활화하는 일반적인 과정입니다:
증기 평활화에 필요한 주요 재료는 3D 프린팅 부품의 외부 층을 용해시켜 표면을 효과적으로 평활화할 수 있는 화학 용매입니다. PETG의 경우 에틸 아세테이트, MEK 또는 디클로로메탄과 같은 용매가 필요합니다. 3D 프린팅 부품과 기화 용매를 담을 수 있을 만큼 큰 기밀 및 용매 저항성 용기(증기 챔버)를 준비합니다. 3D 프린팅된 부품을 컨테이너 내부에 매달기 위한 지지대나 랙도 필요합니다. 또한 PPE, 소화기 등 모든 안전 장비를 준비하세요.
증기 스무딩 전 준비 단계의 대부분은 단순히 인쇄 후 모델 완성 단계입니다. 여기에는 지지체 또는 용해성 지지체 잔류물을 제거하는 작업이 포함됩니다. 인쇄된 부품의 일부인 지지 흠집을 청소합니다. 증기 스무딩 중 지지대 접촉으로 인한 흉터를 최소화하기 위해 부품에 매달린 지지대를 장착하여 모델의 유용성이 손상되지 않도록 합니다. 마지막으로 증기실에 모델을 매달아 놓습니다.
공간의 환기가 잘 되도록 하고, 탄소 필터 VOC 호흡보호구를 준비하고, 용제 또는 증기 정화 부품을 취급할 때 이를 사용하는 등 다양한 안전 예방 조치를 따라야 합니다. 완료되면 강제 환기를 사용하여 챔버를 비운 다음 공기를 활성탄 필터를 통해 외부로 통과시킵니다. 용제를 취급할 때는 용제 탄력성 장갑(예:라텍스)을 사용하십시오. 소화기를 준비하고 사후 평탄화 부품을 환기가 잘 되는 곳에 매달아 놓아 용매 증발 과정을 완료하세요.
경험과 테스트를 바탕으로 증기 챔버를 적절한 온도로 예열합니다. 프로토타입에 기포가 발생할 위험을 방지하려면 안전한 수준(70°C 미만)을 초과하지 마십시오. 이상적으로는 공정 기간 동안 챔버가 목표 온도로 유지되어야 합니다. 그리고 가능하다면 일관성을 최대화하기 위해 이 온도와 프로세스 타이밍을 자동화해야 합니다.
증기 노출 기간과 강도는 인쇄 재료, 모델 형상, 용매 유형, 용매 가열 및 실험 평가에 따라 크게 달라집니다. 필요한 임계 시간/강도는 더 취약한 영역에 더 깊이 침투하지 않고 표면을 부드럽게 만드는 데 충분합니다. 만족스러운 정도의 매끄러움이 달성될 때까지 부품을 그대로 두어야 합니다. 그러나 모델 정확도를 과도하게 저하시키거나 부품의 취약한 부분에 왜곡을 유발할 만큼 길어서는 안 됩니다.
증기 챔버는 처리 중에 용매 증기를 포함하기 위해 기밀해야 하며 방출 전에 활성탄 여과 기능이 있는 환기 시스템을 포함해야 합니다. 용제 증기가 후각을 손상시켜 노출을 감지하기 어렵게 만들 수 있으므로 주변 작업 공간에는 여전히 휘발성 유기 화합물(VOC)이 축적될 수 있다고 가정합니다.
챔버가 밀봉되어 있는 동안 특히 새로운 형상이나 익숙하지 않은 인쇄 설정의 경우 스무딩 프로세스를 면밀히 모니터링하십시오. 얇은 벽, 지지되지 않는 부분, 충전량이 적은 영역은 특히 취약합니다. 부드러워진 재료는 뒤틀리거나 붕괴되거나 용매가 더 깊이 침투할 수 있습니다. 이러한 손상은 되돌릴 수 없으므로 표면 품질과 부품 무결성의 균형을 유지하기 위해 노출 기간을 주의 깊게 제어하고 관찰해야 합니다.
노출이 완료되면 열기 전에 필터 시스템을 통해 챔버를 퍼지합니다. 후각 피로로 인해 용매 농도를 감지하지 못할 수 있으므로 챔버 주변이 오염되었다고 가정합니다.
매끄럽게 다듬은 후 부품을 통풍이 잘 되는 곳에 매달아 잔류 용매가 완전히 증발하도록 하십시오. 이는 표면 끈적임을 방지하고 기계적 안정성을 보장합니다.
많은 부품은 오염 물질 없이 공정에 들어가고 공정 자체가 깨끗한 경우 증기 스무딩 후 청소가 필요하지 않습니다. 그러나 증기후 스무딩 단계를 사용하여 모든 미량의 용매를 증발시키는 것이 중요합니다. 이소프로필 알코올로 간단히 세척한 다음 순한 세제 용액을 사용하고 탈이온수로 헹구고 건조하면 모델이 깨끗해지며 바로 사용할 수 있습니다.
증기 스무딩은 디테일 손실, 왜곡 및 기타 결함을 초래할 수 있으므로 부품을 완전하고 사용할 준비가 된 상태로 통과시키기 전에 과도한 치수 변화, 대칭 손실, 뒤틀림 등을 철저하게 검사하고 확인하는 것이 좋습니다.
3D 프린팅
2021년 8월 이달의 직원으로 선정된 Vicki Donnelly를 축하합니다. 지명 Vicki의 주요 책임은 배송을 처리하고 보내는 것이지만 그녀는 또한 우리의 품질/수령 부서를 배우고 돕기 위해 개입했습니다. 그녀는 또한 우리의 표준 제품을 미리 포장하는 데 사용되는 100s 기계의 마스터가 되었습니다. 나는 항상 그녀에게 우리가 개선하기 위해 노력하고 있는 발견된 문제 또는 프로세스의 실제 예를 얻을 수 있다고 의지할 수 있습니다. 세부 사항에 대한 그녀의 눈은 거의 타의 추종을 불허합니다. 그녀는 내가 그녀에게 결
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