在本指南中概述 16 种后处理技术,通过更光滑的表面、改进的机械性能、增强的美感等,从您的 3D 打印中获得更多收益。
加工后处理
所有 3D 打印件都是逐层制作的,这会导致凹口的表面纹理在打印分辨率较低的情况下更加明显。如果您的零件需要支撑结构,则其接触点可能存在其他缺陷。本指南涵盖零件精加工的第一步、 支撑去除以及后处理的三类: 减材、 增材和 材料改变。
去除支撑
除非您的打印 针对无支撑 3D 打印进行了优化,否则您可能会使用支撑结构进行打印。这些通常很容易折断,但即使是设计良好的支撑也会在它们曾经连接的地方留下缺陷。为了平滑这些区域,建议通过下面列出的任意数量的方法对整个零件进行后处理。
通过双重挤压,您可以打印在水中分解且不会留下痕迹的可溶性支撑结构。当不需要后期处理时,它们特别有用。
减法
最常见的后处理类别,减法后处理是从零件表面去除材料 以使其更 均匀 和 更光滑的行为。
添加剂
增材后处理将 附加材料直接放在打印部件上。添加剂技术对于平滑 零件同时增加 强度 和其他机械性能非常有效。
物业变更
既不去除也不添加材料,改变属性的后处理重新分配 3D 打印的分子。通过热处理和化学处理可以获得更光滑和更坚固的零件。
加法后处理方法
增材后处理将额外的材料直接放在打印部件上,在增加强度和其他机械性能的同时,可以高效地平滑部件。从填充到底漆、涂层、金属电镀等,方法种类繁多。
填充
- 困难
- 光滑度
填充是一种表面处理,使用厚的粘合剂化合物(通常是糊剂)来填充凹口,例如 3D 打印层之间的微小间隙。它通常用作打磨或附加添加剂层之前的第一步。从糊剂到喷雾剂的各种填料可用于从轻质填料到 2K 树脂的多种材料。
糊状填料,如木材填料或家用填料,通常是最容易获得的选择。它们只是散布在零件表面上,并且可以通过轻砂轻松打磨。喷涂填料易于应用,但仅提供较薄的表面覆盖层,导致涂层更粗糙。更强大但更先进的选择是必须通过以下两种方法之一固化的树脂填料:与硬化剂混合或紫外线照射。树脂具有各种粘度、固化速度和先进的特性,如抗紫外线和耐热性。对于某些 UV 固化填充剂,将部件留在阳光下可能就足够了,但其他填充剂则需要专门的 UV 室。
使用任何类型的树脂覆盖皮肤时,请戴上手套,并保持工作空间通风良好。确保您在将填料或涂层应用于零件之前熟悉其要求,因为这可能会极大地改变后处理所需的时间或设备。
对于某些 UV 固化填料,将部件放在阳光下可能就足够了,但其他的则需要专门的 UV 室。确保您在将填料或涂层应用于零件之前熟悉其要求,因为这可能会极大地改变后处理所需的时间或设备。
启动
- 困难
- 光滑度
底漆通过预处理表面以获得更好的附着力来准备 3D 打印部件以添加后续层。它们的粘性远低于填料,只能抚平非常小的表面缺陷,因此它们的主要功能是粘合剂表面处理。底漆有喷涂或刷涂形式,但喷涂底漆可能会产生更均匀的涂层。
为了最有效地对零件进行底漆处理,应首先通过其他后处理方法(例如打磨或填充)来减少缺陷和层缺口。确保您的底漆是为塑料粘合而制作的,并且适用于您打算稍后应用的其他材料。让底漆凝固 24 小时或按照其他指示。
刷涂
- 困难
- 光滑度
液体涂料的材料差异很大,例如油漆、清漆、树脂甚至塑料。虽然有多种应用方法,但刷涂是平滑独特或小批量3D 打印零件的最简单方法。虽然表面光滑度可能会因笔触而不一致,但选择具有适当粘度的材料可以避免这些表面不规则性。
为了获得坚固和光滑的表面,请使用2K 树脂,这是一种树脂与硬化剂的双组分混合物。混合时,混合物会产生放热化学反应,在给定的时间内固化树脂。树脂产品种类繁多,用途广泛:用于薄表面应用的层压树脂、用于大体积的浇铸树脂、快速和慢速固化树脂,以及用于额外性能增强的树脂(例如铝)温度、紫外线或耐化学性。为了在刷涂时获得最光滑的表面,请使用具有适当“自流平”粘度的树脂这将使笔触均匀,而不会从零件上滴下材料。有专门为 3D 打印配制的树脂产品,在一次涂层后可以获得非常光滑的表面。
刷油漆或清漆等其他材料时,可能更难以避免刷子行程,但许多涂层可以在干燥后打磨以获得更光滑的表面。也可以应用另一种材料的附加涂层,例如 2K 树脂,以获得更平滑的最终结果。
喷涂
- 困难
- 光滑度
一种范围广泛且可扩展的后处理技术,喷涂 a 提供了许多可行的方法,从 DIY 项目到工业规模的机器人自动化。喷涂涂料有多种材料可供选择,例如油漆、清漆、树脂、塑料和橡胶,仅举几例。
DIY 项目的简单方法是在通风/室外空间使用所选材料的喷雾罐。由于这种方法通常会导致最小的表面平滑度,因此建议先打磨零件并喷涂几层。应用喷涂底漆可以帮助喷涂涂层粘附到零件上。喷漆可用于美感增强,喷漆可保护表面免受碎裂、磨损和紫外线损伤。
对于大批量或工业喷涂应用,配备喷涂工具头的机械臂可以将各种涂层应用于 3D 打印部件。该应用通常在配备适当空气过滤器的喷漆室中进行。这种方法允许使用更广泛的材料,包括 2K 喷涂涂层、底漆、油漆等,并导致更高的应用精度和均匀性。机械臂将加快处理时间,并使大批量后处理在工业水平上可行。
喷涂最适用于大型零件的精加工,而不是其他添加方法,如浸涂、烫金或粉末涂层。后面的方法都需要一台可以容纳整个零件的机器或大桶,而喷涂仅受其完成的房间大小的限制。
贴金属箔片
- 困难
- 光滑度
在贴箔或乙烯基包装中,将由轻金属或塑料制成的粘合箔包裹在物体上,通常先涂底漆。众所周知,用于包装车辆,乙烯基包装也可以用合适的材料应用于 3D 打印物体。根据材料的不同,箔可能会增加耐热性和抗应力性,但通常用于 增强美观 ,如平滑和表面质量。
这种后处理技术的难度因零件的大小和复杂性而异。简单的几何形状,比如汽车的轻微弯曲的侧板,相对容易贴膜,但复杂的形状更难贴膜,有些是不可能贴膜的。
Wrapping 特别适合将详细的表面设计应用于 3D 打印零件。不干胶箔有多种颜色和图案,以及定制印刷设计。可以用手贴箔,将材料拉伸到物体上,以确保不会留下气泡等缺陷。在此过程中经常使用热风枪,以使应用更容易并避免缺陷。真空镀膜将自动化该过程以获得更快、更精确的结果,以确保材料尽可能完美地包裹在零件周围。
箔片通常不适合复杂的零件,因为箔片很难均匀地应用到腔内。
乙烯基包装的难度因零件的大小和复杂程度而异。光滑的表面——比如汽车的侧板——应该很容易贴膜,但复杂的形状将变得更加困难。
浸涂
- 困难
- 光滑度
浸涂时,将零件浸入一桶涂料、树脂、橡胶等材料中,并在指定时间后取出,从而使表面分布均匀。该零件可以多次重新浸涂,以获得更厚的涂层和更光滑的表面。浸渍可用于美学整理和功能增强,例如增加强度和耐热性、耐化学性、耐候性等。
典型的浸渍工艺包括五个阶段:
- 浸入:3D 打印部件以恒定速度浸入一桶材料中。
- 启动:零件在指定时间内保持浸没,以使涂层粘附。
- 沉积:随着材料薄层的沉积,零件以恒定的速率被去除。
- 排水:多余的材料会从零件表面滴落回大桶中。
- 蒸发:随着涂层凝固,溶剂从材料中蒸发,留下固体薄膜。
- 水力浸渍,也称为水转印,是一种将详细设计应用于 3D 打印的独特方法。将零件浸入一桶干净的水中,其表面有一层材料漂浮,通常是水溶性印刷薄膜或油性涂料。当零件通过浮层时,薄膜或油漆会粘附在零件表面。水的表面张力确保薄膜围绕任何形状弯曲。当零件具有平缓弯曲的几何形状时,可以获得最佳效果。
浸涂适用于复杂的几何形状,并且需要有关所用涂层材料的一些专业知识。大桶的大小决定了可处理部分的尺寸。大型印刷品可能不可行,尽管可以对较小的零件进行批量处理。
金属电镀
- 困难
- 光滑度
金属电镀是一种化学过程,其中将一层金属粘合到 3D 打印部件上。这是一种非常有效的方法来创建具有高耐热、耐冲击、耐候性和耐化学性的3D 打印物体,或创建导电部件。
金属涂层塑料部件的第一步是“化学镀”,将印刷品的表面金属化,为适当的金属电镀打底。该工艺范围从简单刷涂或喷涂到零件上的特殊金属涂料,到涉及清洁、蚀刻、中和、活化等众多步骤的工业工艺。通常,第一层是铜或镍,尽管银和金也是可能的。
在金属电镀的第二步中,将金属化 3D 打印件浸入浴槽中特定时间,以沉积各种金属,如锡、铂、钯、铑甚至铬。在电镀过程中,零件被放置在电镀槽中,电镀层会沉积1 到 50 微米厚的薄金属层。阳极和阴极离子穿过液体并粘附在微观精细层中的零件上。额外的金属电镀工艺可以增加金属表面的厚度或沉积不同的金属材料。
当使用金属酸溶液时,零件会浸入液体溶液中一段特定的时间,具体时间取决于所需的镀层厚度。化学反应将金属离子吸引并粘附到零件表面。从镀液中取出后,该部件可以得到一层保护涂层,以防止氧化、腐蚀或失去光泽。可以使用热处理来增强金属层的粘合力并防止脆化。
金属电镀通常适用于复杂零件,并且可以产生一系列表面质量、光滑度和机械增强。然而,这个过程需要许多阶段和专业知识。
粉末涂料
- 困难
- 光滑度
当粉末喷涂(也称为旋转烧结)时,零件在粉末塑料云中被 加热 和旋转。当粉末化合物遇到加热的部分时,它会熔化到表面以产生精细的涂层。由于旋转时的表面张力,粘附的粉末会产生约 400 微米厚的均匀无孔层。表面通常不是光滑光滑的,而是具有由塑料云颗粒大小(通常为 2-50 微米)引起的精细哑光纹理。
粉末喷涂是保护大型金属部件的常用方法,但 很难通过 3D 打印来实现。在传统的粉末喷涂中,金属部件的 温度高达 200°C,但大多数 3D 打印塑料的较低耐温性极大地限制了这种后处理方法的使用。 在可能的情况下,粉末涂料对于具有 均匀表面的批量生产非常有效 ,尽管腔体可能难以后处理。