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3D打印后处理技术的完整指南,涵盖从支撑移除到各种材料和应用的先进整理方法。

精通3D打印后处理:全面指南

3D打印已在全球范围内彻底改变了制造业、原型制作和设计。虽然打印过程本身令人着迷,但真正的魔力通常在于后处理阶段。本综合指南将深入探讨3D打印后处理的世界,涵盖适用于各种材料和打印技术的关键技术、最佳实践和高级方法。

为什么后处理很重要?

后处理是指在3D打印件离开打印机后对其进行的一系列操作。这些步骤至关重要,原因如下:

常见的3D打印技术及其后处理需求

所需的具体后处理步骤在很大程度上取决于所使用的3D打印技术。以下是常见技术及其典型后处理流程的细分:

熔融沉积成型 (FDM)

FDM,也称为熔融纤维制造 (FFF),是一种广泛使用的技术,通过逐层挤出熔化的塑料丝材。常见的材料包括 PLA、ABS、PETG 和尼龙。

典型的 FDM 后处理步骤:

示例:为 Raspberry Pi 后处理 FDM 打印的 ABS 外壳

想象一下,您已经使用 ABS 丝材为 Raspberry Pi 打印了一个外壳。该过程将包括: 1. 支撑移除:用钳子或锋利的刀小心地移除支撑结构。 2. 打磨:从 180 目砂纸开始去除明显的层纹,然后换用 320 目和 400 目砂纸以获得更光滑的表面。重点打磨可见的外表面。 3. 填补(可选):如果存在任何小间隙或瑕疵,请用 ABS 浆(在丙酮中溶解的 ABS 丝材)进行填补。让其完全干燥。 4. 底漆:喷涂一层薄而均匀的塑料底漆。让其完全干燥。 5. 喷漆:使用专为塑料设计的喷漆,喷涂两到三层您想要的颜色。在喷下一层之前,让每一层都完全干燥。 6. 透明涂层(可选):喷涂透明涂层以保护油漆并提供光泽效果。

立体光刻 (SLA) 和数字光处理 (DLP)

SLA 和 DLP 是基于树脂的 3D 打印技术,它们使用光来固化液态树脂。这些技术提供高分辨率和光滑的表面处理,使其适用于精细部件。

典型的 SLA/DLP 后处理步骤:

示例:后处理 SLA 打印的微缩人偶

假设您使用 SLA 打印机 3D 打印了一个高度精细的微缩人偶。后处理将包括: 1. 清洗:将人偶浸入 IPA 中 10-20 分钟,轻轻晃动以去除未固化的树脂。使用软刷清洁难以触及的区域。 2. 固化:将人偶放入 UV 固化箱中,根据所用树脂的推荐时间,通常为 30-60 分钟。 3. 支撑移除:用锋利的剪刀或模型刀小心地剪掉支撑结构,注意不要损坏精细的细节。 4. 打磨(可选):如有必要,用非常细的砂纸(例如 600-800 目)轻微打磨任何残留的支撑痕迹。 5. 喷漆(可选):用丙烯颜料进行底漆和喷漆,使其栩栩如生。 6. 透明涂层(可选):喷涂透明涂层以保护油漆并增加光泽或哑光效果。

选择性激光烧结 (SLS)

SLS 是一种粉末床熔融 3D 打印技术,它使用激光将粉末颗粒熔合在一起。材料包括尼龙、TPU 和其他聚合物。

典型的 SLS 后处理步骤:

示例:后处理 SLS 打印的尼龙支架

设想您使用 SLS 为工业应用打印了一个尼龙支架。后处理将包括: 1. 去粉:使用压缩空气和刷子小心地清除支架上的未烧结粉末。确保彻底清洁所有内部腔体。 2. 喷砂:喷砂处理支架以平滑表面并去除任何残留的粉末颗粒。使用细砂介质以获得均匀的表面处理。 3. 染色(可选):如果需要,将支架染成特定颜色以用于识别或美学目的。 4. 涂层(可选):根据应用要求,施加保护涂层以提高耐化学性或防水性。

选择性激光熔化 (SLM) 和直接金属激光烧结 (DMLS)

SLM 和 DMLS 是金属 3D 打印技术,它们使用激光将金属粉末熔合在一起。材料包括铝、钛、不锈钢和镍合金。

典型的 SLM/DMLS 后处理步骤:

示例:后处理 DMLS 打印的钛植入物

考虑一个使用 DMLS 为医疗应用创建的钛植入物。后处理包括: 1. 支撑移除:使用线切割移除支撑结构,以最大程度地减少对植入物的应力和损坏。 2. 热处理:对植入物进行热处理,以缓解残余应力并改善其机械性能,确保生物相容性和结构完整性。 3. 机械加工(可选):精确加工植入物的关键区域,以达到所需的尺寸和表面处理,从而实现最佳的贴合度和功能。 4. 表面精加工:抛光或钝化表面,以创建光滑、生物相容的表面,促进骨整合(骨骼在植入物周围生长)。 5. HIP(可选):利用 HIP 进一步减少任何残留的孔隙率并提高植入物的密度,从而提高其强度和抗疲劳性。

详细的后处理技术

支撑移除

移除支撑结构是许多 3D 打印后处理流程中的一个基本步骤。最佳方法取决于支撑材料、部件几何形状和所需的表面处理。

打磨

打磨是用于平滑表面和去除层纹的关键技术。关键在于从粗砂开始,然后逐渐换用更细的砂纸。

填补

填补用于修复 3D 打印部件中的间隙、瑕疵和接缝。有几种类型的填料可供选择:

底漆

底漆可为喷漆创造一个光滑、均匀的表面,并有助于油漆更好地附着在塑料上。选择与塑料材料兼容的底漆。

喷漆

喷漆为 3D 打印部件增添颜色、细节和保护。使用专为塑料设计的油漆。丙烯颜料是一个受欢迎的选择。

涂层

涂层为油漆增加了一层保护,并可以提供光泽、哑光或缎面效果。涂层还可以提高耐化学性和防水性。

蒸汽平滑

蒸汽平滑是一种使用化学蒸气熔化 3D 打印部件表面的技术,从而产生光滑、光泽的表面。该技术常用于 ABS 和其他可溶性塑料。注意:蒸汽平滑涉及潜在的危险化学品,应在采取适当的安全预防措施和通风的情况下进行。

抛光

抛光用于在 3D 打印部件上产生光滑、光泽的表面。这项技术常用于基于树脂的打印件。

高级后处理技术

电镀

电镀是一种将薄金属层涂覆在 3D 打印部件上的工艺。这可以改善部件的外观、耐用性和导电性。

粉末涂层

粉末涂层是一种将干粉涂料应用于 3D 打印部件的工艺。然后通过加热固化粉末,从而形成耐用、均匀的表面。这通常用于金属 3D 打印部件。

表面纹理处理

表面纹理处理可以为 3D 打印部件增添独特的美学和功能特性。技术包括:

安全注意事项

后处理可能涉及危险材料和工具。请务必遵循以下安全预防措施:

选择合适的后处理技术

特定 3D 打印部件的最佳后处理技术取决于几个因素:

后处理应用的全球案例

结论

掌握 3D 打印后处理对于充分发挥增材制造的潜力至关重要。通过了解各种技术及其应用,您可以创建不仅功能齐全,而且外观精美并为实际使用做好准备的部件。无论您是业余爱好者、设计师还是制造商,投资于后处理知识和技能都将显著提高您的 3D 打印作品的质量和价值。随着 3D 打印技术的不断发展,后处理技术也将不断发展,为全球各行各业的创新和定制提供更多可能性。