Leitfaden zur Nachbearbeitung beim 3D-Druck: Sandstrahlen

3D-gedrucktes Metall ohne Nachbearbeitung (links) vs. sandgestrahltes 3D-gedrucktes Metall (rechts):

Was ist Sandstrahlen

Sandstrahlen , auch als abrasives Strahlen bekannt, ist eine subtraktive Nachbearbeitungstechnik zur Verbesserung der Oberflächenbeschaffenheit von 3D-gedruckten Objekten.

Beim Sandstrahlen wird ein Strahl aus Schleifmaterial unter hohem Druck auf die Oberfläche eines 3D-gedruckten Teils geschossen. Das Hauptziel des Sandstrahlens besteht darin, Oberflächenunebenheiten auszugleichen, Stützmaterialreste zu entfernen und dem Teil eine gleichmäßige, veredelte Oberfläche zu verleihen.

Der Prozess beginnt damit, das Objekt in eine Sandstrahlkabine oder -kammer zu legen. Sobald es befestigt ist, wird die Oberfläche des Teils mit einer Hochdruck-Luftpistole, beladen mit einem Schleifmittel wie Sand, Glasperlen oder anderen Medien, abgestrahlt. Die Schleifpartikel tragen feine Materialschichten ab, glätten Grate, reduzieren die Sichtbarkeit von Schichtlinien und beseitigen alle Schönheitsfehler und Unvollkommenheiten.

Bildquelle: Grainger

Sandstrahlverfahren

Hier ist eine detaillierte Aufschlüsselung des Sandstrahlprozesses, der auf 3D-Druckanwendungen zugeschnitten ist:

Schritt 1: Vorbereitung

Bevor Sie mit dem Sandstrahlen beginnen, müssen Sie das 3D-gedruckte Teil und die Sandstrahlausrüstung vorbereiten. Dazu gehören:

● Reinigen des Teils : Entfernen Sie sämtliches loses Material oder Schmutz.

● Auswahl des richtigen Schleifmittels : Wählen Sie ein für das Material geeignetes Schleifmittel. Weichere Materialien wie PLA sind beispielsweise möglicherweise nicht für aggressive Schleifmittel geeignet.

● Einrichten der Ausrüstung : Stellen Sie sicher, dass die Sandstrahlkabine, die Luftpistole und der Kompressor in gutem Betriebszustand sind.

Schritt 2: Maskieren

Bereiche, die geschützt werden müssen oder nicht sandgestrahlt werden sollen, müssen abgeklebt werden. Dies kann mit Klebeband oder anderen widerstandsfähigen Materialien erfolgen, die der abrasiven Kraft standhalten.

Schritt 3: Sandstrahlen

Wenn das Teil und die Ausrüstung bereit sind, kann der eigentliche Sandstrahlvorgang beginnen:

● Laden des Schleifmittels : Füllen Sie die Sandstrahlpistole mit dem gewählten Schleifmittel.

● Anpassen der Druckeinstellungen : Stellen Sie den Luftkompressor auf den richtigen Druck ein, der je nach Material und gewünschtem Finish variiert.

● Strahlen des Teils : Halten Sie die Pistole in einem konstanten Abstand zum Teil und bewegen Sie sie in sanften, gleichmäßigen Bewegungen, um eine gleichmäßige Abdeckung zu gewährleisten.

Schritt 4: Inspektion und Ausbesserungen

Überprüfen Sie das Teil nach dem ersten Sandstrahlen auf übersehene Stellen oder Unebenheiten. Um ein gleichmäßiges Finish auf der gesamten Oberfläche zu erzielen, sind möglicherweise Nachbesserungen erforderlich.

Schritt 5: Reinigung

Nach dem Sandstrahlen sollte das Teil gründlich gereinigt werden, um alle Schleifmittelrückstände zu entfernen. Dies kann mit Druckluft oder einer weichen Bürste erfolgen.

Schritt 6: Endkontrolle

Führen Sie eine Endkontrolle durch, um sicherzustellen, dass das Teil den gewünschten Qualitätsstandards entspricht. Falls weitere Nachbearbeitungen wie Lackieren oder Beschichten erforderlich sind, sollte das Teil nun für diese Schritte bereit sein.

Vor- und Nachteile des Sandstrahlens von 3D-Drucken

Vorteile

1. Glatte Oberfläche: Durch Sandstrahlen kann die Sichtbarkeit von Schichtlinien und Oberflächenfehlern erheblich reduziert werden, was zu einer glatten und professionell aussehenden Oberfläche führt.

2. Effizienz: Es handelt sich um einen schnellen Prozess, mit dem ein Teil in einem Bruchteil der Zeit fertiggestellt werden kann, die zum Schleifen von Hand benötigt würde.

3. Gleichmäßigkeit: Sorgt für ein gleichmäßiges Finish auf der gesamten Oberfläche des Teils, was beim manuellen Schleifen nur schwer zu erreichen ist.

4. Vielseitigkeit: Je nach gewünschtem Ergebnis können unterschiedliche Medien verwendet werden, um unterschiedliche Oberflächen zu erzielen, von matt bis glänzend.

5. Bereitet die Oberfläche für die weitere Verarbeitung vor: Durch Sandstrahlen wird eine ideale Oberfläche für Folgevorgänge wie Lackieren oder Beschichten geschaffen, was eine bessere Haftung und ein attraktiveres Endprodukt gewährleistet.

Nachteile

1. Materialbeschränkungen: Nicht alle 3D-Druckmaterialien eignen sich zum Sandstrahlen. Beispielsweise kann PLA zu weich sein und während des Prozesses Einkerbungen aufweisen oder zu viel Material verlieren.

2. Kosten der Ausrüstung: Obwohl es Do-it-yourself-Lösungen gibt, können professionelle Sandstrahlanlagen teuer sein.

3. Beschädigungsgefahr: Bei unsachgemäßer Ausführung besteht die Gefahr, dünne Wände oder komplizierte Details zu durchsprengen.

4. Sicherheitsbedenken: Bei dem Prozess entsteht Feinstaub, der beim Einatmen schädlich sein kann und entsprechende Sicherheitsausrüstung und Belüftung erfordert.

5. Umweltauswirkungen: Einige Strahlmittel können umweltschädlich sein und die Entsorgung der verwendeten Mittel muss verantwortungsvoll erfolgen.

Arten von Sandstrahlmitteln

Die Wahl des Mediums kann die Qualität und das Finish des Endprodukts stark beeinflussen:

Glasperlen

Glasperlen sind eine beliebte Wahl, um 3D-gedruckten Teilen eine glatte, matte Oberfläche zu verleihen. Sie sind sanft genug, um zu reinigen, ohne nennenswerten Materialabtrag zu verursachen, und eignen sich daher ideal für empfindliche oder komplexe Drucke.

Soda

Beim Sodastrahlen wird Natriumbicarbonat (Backpulver) als Strahlmittel verwendet. Es ist ein sanftes, zerstörungsfreies Mittel, das sich hervorragend zum Entfernen von Farbe oder Rost eignet, ohne das darunterliegende Material zu beschädigen.

Quarzsand

Quarzsand ist aufgrund seiner Verfügbarkeit und Kosteneffizienz ein häufig verwendetes Schleifmittel. Er eignet sich für robustere Materialien, die seiner aggressiven Natur standhalten können.

Siliziumkarbid

Siliziumkarbid ist eines der härtesten verfügbaren Strahlmaterialien. Es wird für sehr aggressives Sandstrahlen verwendet und entfernt schnell Material von der Druckoberfläche.

Stahlsplitt

Stahlgrieß wird aufgrund seiner Fähigkeit zum Ätzen von Metall und Hartkunststoffen verwendet. Es handelt sich um ein aggressives Medium, das härtere Oberflächen auf 3D-gedruckten Teilen glätten kann.

Kunststoffmedien

Das Strahlen mit Kunststoffmedien ist eine sanftere Methode, die bei 3D-Drucken aus empfindlicheren Materialien angewendet werden kann. Es reinigt und glättet, ohne dass das Risiko von Lochfraß oder Verformungen des Teils besteht.

Walnussschalen

Walnussschalen sind eine biologisch abbaubare Option und stellen eine weniger aggressive, umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen Schleifmitteln dar. Sie eignen sich zum Glätten von Oberflächen, ohne zu viel Material abzutragen.

Maiskolben

Maiskolben sind ein weiteres biologisch abbaubares Medium, das sich hervorragend für empfindliche Teile eignet. Es wird häufig zum Reinigen und Polieren verwendet, ohne die Abmessungen des Teils zu verändern.

Bildquelle: Media Blast

Arten von Sandstrahlmaschinen

Sandstrahlgeräte mit Saugfunktion

Diese Maschinen verwenden einen Saugmechanismus, um Strahlmittel aus einem Behälter in die Strahlpistole zu ziehen. Sie sind in der Regel kostengünstiger und eignen sich für kleine Betriebe oder Hobbybastler.

Druckbehälter-Sandstrahler

Druckbehälter-Sandstrahler verwenden einen Druckbehälter, in dem das Strahlmittel unter Druck gespeichert wird, bevor es freigegeben wird. Dieser Typ ermöglicht eine bessere Kontrolle über den Strahlprozess und eignet sich ideal für größere oder häufigere Aufträge.

Kabinett-Sandstrahler

Kabinen-Sandstrahlgeräte sind geschlossene Systeme, die den Strahlprozess in einer Kabine durchführen. Sie sind für das Recycling des Strahlmittels konzipiert und sorgen für gleichbleibende, wiederholbare Ergebnisse. Kabinen-Sandstrahlgeräte gibt es in verschiedenen Ausführungen, von kleinen Tischmodellen bis hin zu großen Industriegeräten.

Tragbare Sandstrahlgeräte

Tragbare Sandstrahlgeräte sind auf Flexibilität und Mobilität ausgelegt. Sie werden häufig für Arbeiten vor Ort oder in Situationen eingesetzt, in denen die Teile nicht einfach in einen speziellen Strahlbereich transportiert werden können.

Automatisierte Sandstrahlsysteme

Automatisierte Systeme werden in industriellen Umgebungen eingesetzt, in denen große Mengen an Teilen verarbeitet werden müssen. Diese Maschinen können so programmiert werden, dass sie wiederkehrende Aufgaben präzise und konsistent ausführen.

Nass-Sandstrahlmaschinen

Nassstrahlgeräte mischen Wasser mit dem Strahlmittel, wodurch die Staubentwicklung reduziert und das Risiko des Einatmens feiner Partikel minimiert wird. Dieser Typ eignet sich besonders für hitzeempfindliche oder verzugsanfällige Materialien.

Spezialisierte Sandstrahlgeräte für die additive Fertigung

Einige Sandstrahlgeräte wurden speziell für die additive Fertigung entwickelt. Diese Maschinen, wie beispielsweise der Norblast 3D7 , sind auf die besonderen Anforderungen 3D-gedruckter Teile zugeschnitten und bieten Funktionen, die den Eigenschaften verschiedener Druckmaterialien gerecht werden.

Bildquelle: Norblast

Überlegungen zum Sandstrahlen von 3D-gedruckten Teilen

Materialauswahl

Die Art des für den 3D-Druck verwendeten Materials spielt eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Eignung des Sandstrahlens als Nachbearbeitungsmethode. Einige Materialien sind zu weich und halten der abrasiven Wirkung des Sandstrahlens möglicherweise nicht stand, ohne Einkerbungen zu bilden oder zu viel Material zu verlieren.

Teilegeometrie

Das Design des Teils kann sich darauf auswirken, wie es auf das Sandstrahlen reagiert. Dünne Wände, komplizierte Details und scharfe Ecken sind besonders anfällig für Schäden durch das Strahlmittel. Es ist wichtig, den Strahldruck und den Strahlmitteltyp an diese Eigenschaften anzupassen.

Schleifmitteltyp

Die Wahl des richtigen Schleifmittels ist entscheidend, um das gewünschte Finish zu erzielen, ohne das Teil zu beschädigen. Weichere Materialien wie Walnussschalen oder Maiskolben eignen sich für empfindliche Teile, während härtere Materialien wie Siliziumkarbid für robustere Drucke verwendet werden.

Strahldruck

Der Druck, mit dem das Schleifmittel auf das Werkstück trifft, muss sorgfältig kontrolliert werden. Zu hoher Druck kann die Oberfläche übermäßig beschädigen, während zu geringer Druck möglicherweise nicht die gewünschte Glätte erreicht.

Sicherheitsvorkehrungen

Beim Sandstrahlen entsteht Feinstaub, der beim Einatmen gefährlich sein kann. Tragen Sie geeignete Schutzausrüstung, einschließlich Masken, Handschuhe und Augenschutz. Stellen Sie außerdem sicher, dass der Sandstrahlbereich gut belüftet ist.

Umweltaspekte

Die Umweltauswirkungen der beim Sandstrahlen verwendeten Strahlmittel dürfen nicht außer Acht gelassen werden. Biologisch abbaubare Strahlmittel sind vorzuziehen, und für die verwendeten Strahlmittel sollten geeignete Entsorgungsmethoden vorhanden sein.

Gerätewartung

Um Störungen vorzubeugen und gleichbleibende Ergebnisse zu gewährleisten, ist eine regelmäßige Wartung der Sandstrahlgeräte erforderlich. Dazu gehört auch die Überprüfung auf Verschleiß an Schläuchen, Düsen und Strahlkabine.

Reinigung nach dem Strahlen

Nach dem Sandstrahlen sollte das Teil gründlich gereinigt werden, um alle Strahlmittelrückstände zu entfernen. Dieser Schritt ist entscheidend, um das Teil für die weitere Nachbearbeitung, wie z. B. Lackierung oder Montage, vorzubereiten.

3D Plus™-Lösungen bei 3DSPRO

Unsere3D Plus™-Lösungen stellen sicher, dass jeder Aspekt des Produktionsprozesses mit Präzision und Sorgfalt gehandhabt wird.

Bei 3DSPRO ist Sandstrahlen ein Verfahren, das die Qualität 3D-gedruckter Teile auf professionelle Standards steigert. Durch Sandstrahlen können wir:

● Unvollkommenheiten entfernen : Durch sorgfältige Auswahl des geeigneten Schleifmittels können wir Oberflächenfehler beseitigen und Teile für die weitere Endbearbeitung oder den direkten Gebrauch vorbereiten.

● Ästhetik verbessern : Der Sandstrahlprozess bei 3DSPRO ist darauf abgestimmt, die optische Attraktivität der Teile zu verbessern und ihnen eine gleichmäßige und attraktive Oberfläche zu verleihen.

● Vorbereitung zum Färben : Für Teile, die gefärbt werden müssen, schafft unser Sandstrahlservice eine ideale Oberfläche für branchenführende Färbetechniken und sorgt so für lebendige und dauerhafte Farbtöne.

Mit 3DSPRO erreichen Sie unsere 3D-Druck- und 3D Plus™-Sandstrahlservices mit nur wenigen Klicks. Laden Sie einfach Ihre 3D-Modelle hoch , wählen Sie die gewünschten 3D-Druckservices, Materialien und Nachbearbeitungsservices aus und wir kümmern uns um den Rest. So einfach geht das!