解析3D打印后處理的“門(mén)道”

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制作復(fù)雜的幾何形狀、功能集成式的零部件是3D打印技術(shù)主要優(yōu)勢(shì)之一，但是3D打印的零部件也面臨著提高表面質(zhì)量的挑戰(zhàn)。對(duì)3D打印零部件進(jìn)行后處理，是提升表面質(zhì)量的有效方式。那么，怎樣才能充分發(fā)揮出后處理工藝的效果？后處理技術(shù)對(duì)3D打印零部件的設(shè)計(jì)有影響嗎？美國(guó)一家從事后處理設(shè)備研發(fā)及服務(wù)的公司 Bel Air Finishing Supply 針對(duì)這些問(wèn)題提出了幾點(diǎn)建議。

3D打印后處理有“套路”

沒(méi)有哪種技術(shù)可以對(duì)所有的3D打印零部件進(jìn)行后處理。3D打印零部件的表面質(zhì)量受到打印機(jī)類型、打印技術(shù)和材料粒度等多種因素的影響。后處理技術(shù)需要與打印材料、打印技術(shù)和零件幾何形狀相匹配，有時(shí)多種不同技術(shù)可以用于一種零件的后處理。

在設(shè)計(jì)3D打印零件時(shí)要考慮的不僅僅是3D打印工藝。例如，一個(gè)原本由5個(gè)部分組成的部件，可以被設(shè)計(jì)為一個(gè)整體的、集成式的零件，然后由3D打印設(shè)備及制造出來(lái)。但是在采用這種設(shè)計(jì)方案的時(shí)候應(yīng)考慮到打印完成后的表面處理要求，有時(shí)傳統(tǒng)的精加工技術(shù)可能并不適用于這種3D打印的零件，那么，這種情況下就需要重新調(diào)整設(shè)計(jì)方案，考慮將整體式的零件拆分為兩個(gè)部分，打印完成之后進(jìn)行組裝。調(diào)整設(shè)計(jì)方案之后，既可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的精加工技術(shù)完成3D打印零件的表面處理要求，又能夠保證高效的生產(chǎn)。

在確定你需要的3D打印方式和進(jìn)行零件設(shè)計(jì)之前，就確定對(duì)零件表面質(zhì)量的要求。即使是同一個(gè)3D打印零件，不同位置上的表面光潔度也會(huì)有所差異，比如在下圖中，零件7個(gè)不同位置的表面光潔度差異很大，這與打印零件的成型方向和在打印基臺(tái)的定位是相關(guān)的。因此，為了獲得最佳的表面光潔度，需要針對(duì)選擇的3D打印技術(shù)把握好零件關(guān)鍵面的成型方向。還有一個(gè)考慮的因素是打印速度，打印速度和表面光潔度是負(fù)相關(guān)的兩個(gè)因素。另外，零件的表面光潔度關(guān)系到后處理時(shí)的材料去除量，一般來(lái)說(shuō)打印零件的表面光潔度越低，在后處理時(shí)需要去除的材料就越多。

3D打印后處理的工藝有多種，例如水射流清潔和濕磨工藝等，很多后處理工藝都牽涉到一定程度的材料去除，因而在設(shè)計(jì)零件的幾何形狀時(shí)需要考慮到后處理工藝，并考慮如何補(bǔ)償這些去除量。

對(duì)于粉末床工藝打印的尼龍零件，在打印后通過(guò)水射流工藝可以清除多余的打印粉末，提升表面光潔度。

收集后處理的結(jié)果及數(shù)據(jù)，并用于下一輪的設(shè)計(jì)優(yōu)化。在對(duì)初次打印的零件進(jìn)行后處理之后，評(píng)估尺寸公差，表面光潔度以及在后處理中損失的幾何形狀，將這些信息反饋給設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，在進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，考慮是否需要增加加工余量，或者考慮是否需要將零件拆分為多個(gè)組件等。