|
制造具有復雜幾何形狀的，功能集成式的零部件是3D打印技術主要優勢之一，但是3D打印的零部件同時也面臨著提高表面質量的挑戰。對3D打印零部件進行后處理，是提升表面質量的有效方式。那么，怎樣才能充分發揮出后處理工藝的效果？ 后處理技術對3D打印零部件的設計有影響嗎？ 美國一家從事后處理設備研發及服務的公司 Bel Air Finishing Supply 針對這些問題提出了幾點建議。
3D打印后處理有“套路”
沒有哪種技術可以對所有的3D打印零部件進行后處理。3D打印零部件的表面質量受到打印機類型、打印技術和材料粒度多種因素的影響。后處理技術需要與打印材料、打印技術和零件幾何形狀相匹配，有時多種不同技術可以用于一種零件的后處理。
在設計3D打印零件時要考慮的不僅僅是3D打印工藝。例如，一個原本由5個部分組成的部件，可以被設計為一個整體的、集成式的零件，然后由3D打印設備及制造出來。但是在采用這種設計方案的時候應考慮到打印完成后的表面處理要求，有時傳統的精加工技術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整設計方案，考慮將整體式的零件拆分為兩個部分，打印完成之后進行組裝。調整設計方案之后，既可以通過標準的精加工技術完成3D打印零件的表面處理要求，又能夠保證高效的生產。
在確定你需要的3D打印方式和進行零件設計之前，就確定對零件表面質量的要求。即使是同一個3D打印零件，不同位置上的表面光潔度也會有所差異，比如在下圖中，零件7個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的定位是相關的。因此，為了獲得最佳的表面光潔度，需要針對選擇的3D打印技術把握好零件關鍵面的成型方向。還有一個考慮的因素是打印速度，打印速度和表面光潔度是負相關的兩個因素。另外，零件的表面光潔度關系到后處理時的材料去除量，一般來說打印零件的表面光潔度越低，在后處理時需要去除的材料就越多。
充分了解后處理技術。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，因而在設計零件的幾何形狀時需要考慮到后處理工藝，并考慮如何補償這些去除量。 對于粉末床工藝打印的尼龍零件，在打印后通過水射流工藝可以清除多余的打印粉末，提升表面光潔度。
后處理前的3D打印零件，右圖為200倍放大圖像
濕磨削后處理之后的3D打印零件，右圖為200倍放大圖像
收集后處理的結果及數據，并用于下一輪的設計優化。在對初次打印的零件進行后處理之后，評估尺寸公差，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計團隊，在進行設計優化時，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組件等。
左1： 初次3D打印的未經過后處理的空氣壓縮機葉片:；左2：經過拋光處理的打印葉片，側面前緣有缺損；右1：參考了初次打印和后處理結果后，在打印時對葉片進行了重新定位
花時間理解和驗證你所使用的任何一種后處理工藝。條件允許的話，用不同的加工技術來制造的產品原型，然后進行表面處理，對結果進行分析，掌握每種工藝所存在的限制因素。
|
