3D列印後處理的「門道」

製造具有複雜幾何形狀的，功能集成式的零部件是3D列印技術主要優勢之一，但是3D列印的零部件同時也面臨著提高表面質量的挑戰。對3D列印零部件進行後處理，是提升表面質量的有效方式。那麼，怎樣才能充分發揮出後處理工藝的效果？ 後處理技術對3D列印零部件的設計有影響嗎？ 美國一家從事後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列印後處理

有「套路」

沒有哪種技術可以對所有的3D列印零部件進行後處理。3D列印零部件的表面質量受到印表機類型、列印技術和材料粒度多種因素的影響。後處理技術需要與列印材料、列印技術和零件幾何形狀相匹配，有時多種不同技術可以用於一種零件的後處理。

在設計3D列印零件時要考慮的不僅僅是3D列印工藝。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，然後由3D列印設備及製造出來。但是在採用這種設計方案的時候應考慮到列印完成後的表面處理要求，有時傳統的精加工技術可能並不適用於這種3D列印的零件，那麼，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，列印完成之後進行組裝。調整設計方案之後，既可以通過標準的精加工技術完成3D列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列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列印零件，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，這與列印零件的成型方向和在列印基台的定位是相關的。因此，為了獲得最佳的表面光潔度，需要針對選擇的3D列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列印速度，列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係到後處理時的材料去除量，一般來說列印零件的表面光潔度越低，在後處理時需要去除的材料就越多。

充分了解後處理技術。3D列印後處理的工藝有多種，例如水射流清潔和濕磨工藝等，很多後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後處理工藝，並考慮如何補償這些去除量。

對於粉末床工藝列印的尼龍零件，在列印後通過水射流工藝可以清除多餘的列印粉末，提升表面光潔度。

後處理前的3D列印零件，右圖為200倍放大圖像

濕磨削後處理之後的3D列印零件，右圖為200倍放大圖像

收集後處理的結果及數據，並用於下一輪的設計優化。在對初次列印的零件進行後處理之後，評估尺寸公差，表面光潔度以及在後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餘量，或者考慮是否需要將零件拆分為多個組件等。

左1：初次3D列印的未經過後處理的空氣壓縮機葉片:；左2：經過拋光處理的列印葉片，側面前緣有缺損；右1：參考了初次列印和後處理結果後，在列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後處理工藝。條件允許的話，用不同的加工技術來製造的產品原型，然後進行表面處理，對結果進行分析，掌握每種工藝所存在的限制因素。

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