Nachbearbeitungstechniken für 3D-gedruckte Teile in Farbe

Einer der Trends im Bereich der additiven Fertigung ist die Herstellung von Teilen mit größerer Designfreiheit und kundenspezifischen Ergebnissen. Allerdings sind nicht alle 3D-Drucker in der Lage, mehrfarbige Teile oder Teile mit speziellen Oberflächen herzustellen. In diesem Fall sind Nachbearbeitungssysteme ein wichtiges Instrument, um die endgültigen Modelle mit dem gewünschten Aussehen zu erhalten. Wir haben bereits die Grundlagen der Nachbearbeitung im 3D-Druck sowie einige der am häufigsten verwendeten Techniken wie die Teilereinigung und die Oberflächenbearbeitung kennengelernt. Darüber hinaus können wir auch Nachbearbeitungsmethoden verwenden, um den Teilen Farbe zu verleihen. Zum besseren Verständnis der Einfärbungs- oder Tönungstechniken stellen wir Ihnen heute einen vollständigen Leitfaden zu den verschiedenen verfügbaren Optionen vor.

In diesem Artikel geht es nicht nur darum, wie man vollfarbige Teile erhält, sondern auch um die Nachbearbeitungstechniken, die im 3D-Druck verfügbar sind, um ein metallischen Finish zu erzielen. Insbesondere werden wir drei der wichtigsten Nachbehandlungsmethoden für farbige oder spezielle Oberflächen im Detail betrachten: Lackieren, Tönen und Galvanisieren. Je nach Technologie und verwendetem Material eignen sich einige von ihnen für bestimmte Teile besser als andere. Dennoch ist es immer empfehlenswert, bestimmte Schritte vor der Oberflächenbehandlung der Teile durchzuführen. Damit soll vor allem sichergestellt werden, dass die gedruckten Modelle eine glatte Oberfläche haben, die frei von Unebenheiten und Rauheiten ist. Sobald eine einheitliche Oberfläche erreicht ist, können wir mit der Behandlung der Teile beginnen, um ihnen Farbe und andere spezielle Oberflächen zu verleihen.

Vor dem Auftragen der Farbe auf die Teile wird empfohlen, eine entsprechende Nachbehandlung durchzuführen, um eine glatte und gleichmäßige Oberfläche zu erhalten

Bemalen

Wenn es darum geht, Farbe auf 3D-gedruckte Teile aufzutragen, gibt es zwei Möglichkeiten: mit Bürsten und Farbpinseln oder mit einem Sprühgerät. Erstens ist die Verwendung von Pinseln und Acrylfarbe eine kostengünstigere Lösung, aber sie erfordert deutlich mehr Zeit, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Der Hauptvorteil dieser Technik ist, dass man eine Vielzahl von Farbtönen in verschiedenen Teilen kombinieren kann, um mehrfarbige Stücke zu erhalten. Andererseits können wir auch Sprühfarbe oder Sprühpistolen verwenden, um eine Beschichtung auf der Oberfläche der Teile zu erzeugen. Diese Technik wird häufig auch bei konventionell bearbeiteten Teilen eingesetzt. Dazu empfiehlt es sich, das Teil mit Draht einzuspannen oder es auf eine Unterlage zu legen, um den Vorgang zu erleichtern. Dann positionieren Sie das Sprühwerkzeug in einem Abstand von mindestens 15 cm zum Modell und beginnen, das Teil fest zu lackieren, bis die gesamte Oberfläche bedeckt ist.

Obwohl es sich um unterschiedliche Methoden handelt, können sie komplementär eingesetzt werden, indem man mit allgemeinem Sprühen beginnt und mit Pinseln abschließt, um einen höheren Detaillierungsgrad zu erreichen. In beiden Fällen kann anschließend ein Lack aufgetragen werden, um eine glänzendere Oberfläche zu erzielen, was allerdings zu einer längeren Bearbeitungszeit der Stücke führt. Der größte Nachteil des Lackierens besteht jedoch darin, dass die Lackschicht nur oberflächlich ist und nicht in das Stück eindringt. Wenn das Teil zerkratzt oder abgenutzt ist, wird daher die ursprüngliche Farbe des Teils freigelegt. Außerdem ist zu bedenken, dass die Oberfläche des Werkstücks umso dicker wird, je mehr Farb- und Lackschichten aufgetragen werden.

Färben

Das Einfärben ist ein weiteres Nachbehandlungssystem, das in der 3D-Druckindustrie zur Verfügung steht, um farbige Teile herzustellen. Im Gegensatz zur vorherigen Methode, bei der eine Farbschicht auf das Teil aufgetragen wird, färbt die Tönung das Material viel tiefer ein. Dies sorgt für lebendigere Farben bei den Modellen und verhindert gleichzeitig, dass die Farbe abblättert und verkratzt. Außerdem wird durch das Fehlen einer dickeren Oberfläche der äußeren Schicht der Verlust von Details verhindert, sodass das ursprüngliche Design des Teils erhalten bleibt. Es ist zu beachten, dass diese Nachbehandlungstechnik für Farbe nur mit 3D-Drucktechnologien auf Pulverbettbasis und Polymermaterialien (SLS, MJF, SAF usw.) kompatibel ist. Dies bedeutet, dass die am häufigsten verwendeten kompatiblen Materialien unter anderem TPU, PA11, PA12 und Alumide (ein mit Aluminiumpulver gefülltes Material auf Nylonbasis) sein werden.

Beim Färbeprozess werden die 3D-Druckteile in ein heißes Farbbad getaucht, bevor sie herausgenommen und getrocknet werden. Da die Teile in direktem Kontakt mit dem Farbpigment stehen, dringt der Farbstoff vollständig in die Schichten ein und erreicht selbst die unzugänglichsten Vertiefungen. Dies ermöglicht eine farbenfrohe und einheitliche Oberfläche, unabhängig von der geometrischen Komplexität des Modells. Ein wichtiger Punkt, der berücksichtigt werden muss, ist die Ausgangsfarbe des verwendeten Materials, da sie die Färbeleistung beeinflusst. Mit anderen Worten: Die Einfärbung weißer Teile, bei denen das reine Pigment leichter in die Oberfläche eindringen kann, ist nicht dasselbe wie bei Teilen, die von vornherein grau sind und bereits eine Grundfarbpalette aufweisen.

Beim Färben dringt das Pigment in das Stück ein und verleiht ihm eine reinere Farbe (Bild: Stratasys / DyeMansion)

Beschichtung

Beim Beschichtungsverfahren wird eine dünne Metallschicht auf die Oberfläche der Teile aufgetragen, um eine glänzende, metallische Oberfläche zu erhalten. Trotz des metallischen Ergebnisses kann das ursprüngliche Teil mit Polymeren, Metallen oder anderen Materialien 3D-gedruckt werden. Gold, Silber und Nickel sind die am häufigsten verwendeten Oberflächenbeschichtungen. Es gibt jedoch auch andere Möglichkeiten wie Galvanisieren, Verchromen und Elektroplattieren. Was das Verfahren selbst betrifft, so gibt es verschiedene Arten der Beschichtung. Die gebräuchlichste ist jedoch die Beschichtung der glatten Oberfläche mit einer Folie, die dann erhitzt und auf das Teil gepresst wird, um es zu fixieren. Andere Verfahren sind die elektrolytische Vernickelung, die Verzinnung, die Verkupferung, die Vakuumbedampfung oder die kathodische Abscheidung.

Stücke mit verschiedenen metallischen und glänzenden Oberflächen (Bild: Metalizz)

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*Titelbildnachweis: TCN