正如你所知的，3D打印是一種通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)，也正因?yàn)槿绱?，常見?D打印模型表面都會(huì)有凹口的表面層線。此外，當(dāng)打印的零件需要支撐結(jié)構(gòu)時(shí)，支撐結(jié)構(gòu)的接觸點(diǎn)可能會(huì)留下痕跡或其他缺陷。因此，3D打印后處理成為一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。

在本文中，我們將為大家介紹兩種常見的表面精加工工藝：蒸汽平滑和振動(dòng)精加工。你將了解各種方法的流程、優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，從而可以在實(shí)際的工作中選擇適合你的后處理方法。

工作原理

蒸汽平滑，也被稱為化學(xué)蒸氣平滑，是一種將打印部件暴露于蒸發(fā)溶劑的技術(shù)。

左側(cè)為蒸汽平滑部分，右側(cè)為標(biāo)準(zhǔn)表面處理（照片來源：ProtoLabs）

首先，需要小心地將單個(gè)或多個(gè)部件懸掛在密封的處理室中，以確保最大程度的暴露。然后，根據(jù)打印件的材質(zhì)，體積，需要的光潔程度，調(diào)制化學(xué)溶劑混合物。接著，將溶劑注入并噴灑到腔室中并進(jìn)行加熱，溶劑會(huì)在零件表面凝結(jié)并固化，通過控制熔化來消除表面的不規(guī)則性。最后，隨著腔室溫度的升高，殘余溶劑會(huì)蒸發(fā)并被回收。處理后的部件能夠有很好的密封性，并獲得更光滑的表面。

振動(dòng)精加工是一種不使用化學(xué)品進(jìn)行表面處理的方法，它依靠研磨介質(zhì)來改善3D打印部件的表面質(zhì)量。在該過程中，多個(gè)3D打印零件被放置在振動(dòng)桶中，桶內(nèi)充滿了選定的研磨介質(zhì)和潤滑液，稱為化合物。當(dāng)機(jī)器啟動(dòng)時(shí)，桶開始振動(dòng)，產(chǎn)生零件和研磨介質(zhì)之間的機(jī)械摩擦。這種減材工藝可以輕柔地去除最外層的材料，從而改善零件的表面質(zhì)量。

由陶瓷制成的磨料可以承受高壓力。（圖片來源：Vibrafinish）

振動(dòng)精加工特別適用于較大且細(xì)節(jié)較少的物體，并且可以更快地達(dá)到所需的效果。然而，選擇合適的磨料或切削屑對(duì)振動(dòng)精加工至關(guān)重要。磨料碎片可以由陶瓷、塑料或鋼制成，每種材料都會(huì)產(chǎn)生不同的效果。陶瓷磨料特別適合去除毛刺并獲得光亮的表面。由于密度高，它們能夠承受較高的壓力，適用于加工不銹鋼、金屬和塑料零件。塑料磨料非常適合對(duì)柔軟、細(xì)致表面進(jìn)行溫和加工。它們有金字塔形和圓錐形兩種形狀。

在振動(dòng)精加工工藝中，除了磨料外，還需要使用潤滑液，即化合物。這種化合物用于吸收和清除零件上的磨損，并對(duì)零件進(jìn)行清潔和去油處理。對(duì)于金屬零件的加工，可以選擇使用酸性化合物進(jìn)行酸洗。處理完后，還需要進(jìn)行干燥處理?？梢詫⑦@些零件放置在振動(dòng)干燥機(jī)中進(jìn)行干燥，與加熱的干燥介質(zhì)（如玉米芯粉、堅(jiān)果粉或木塊）一起進(jìn)行振動(dòng)。

兼容材料

蒸汽平滑技術(shù)與大多數(shù)3D打印聚合物和彈性體兼容。常用的適合蒸汽平滑的材料包括丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯（ASA）、丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）、高抗沖聚苯乙烯（具體取決于機(jī)器）、尼龍11（PA 11）、尼龍12（PA 12）、聚丙烯（PP）和聚碳酸酯/丙烯腈丁二烯苯乙烯（PC-ABS）。需要注意的是，不建議使用TPU和某些特殊長絲進(jìn)行蒸汽平滑處理。不同的溶劑，如丙酮、甲乙酮（MEK）、四氫呋喃（THF）、二氯甲烷（DCM）和乙酸乙酯，具有各自的有效性和應(yīng)用注意事項(xiàng)。

金屬零件經(jīng)過振動(dòng)精加工之前和之后（圖片來源：Acton Finishing）

而振動(dòng)精加工技術(shù)則與許多其他不同的材料兼容。例如，振動(dòng)精加工不僅適用于由熱固性塑料、熱塑性塑料和彈性體（如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET））制成的3D打印零件，還可用于鋁、不銹鋼等金屬、黃銅或紫銅。這使得振動(dòng)精加工成為一種更通用的方法，可用于各種3D打印技術(shù)的后處理，如FDM/FFF和粉床融合技術(shù)。

局限性和優(yōu)點(diǎn)

這兩種工藝在表面外觀和性能方面都具有很大的優(yōu)勢。通過蒸汽平滑，你可以獲得與注塑成型相當(dāng)?shù)墓饣头浪谋砻婀鉂嵍攘慵?，從而提高伸長率、拉伸性能、彎曲性能，并保持特性、強(qiáng)度和精度。另一方面，振動(dòng)精加工無法實(shí)現(xiàn)防水加工，但可以提供異常光滑的表面，去除涂層痕跡，并產(chǎn)生防刮擦和防污的表面。

通過振動(dòng)精加工和蒸汽平滑方法加工的部件可產(chǎn)生具有光澤外觀的光滑表面。然而，與振動(dòng)精加工相比，蒸汽平滑能提供更閃亮的表面。此外，經(jīng)過振動(dòng)精加工處理的零件表現(xiàn)出明顯更柔軟、更好的觸感體驗(yàn)。

蒸汽平滑通常應(yīng)用于航空航天工業(yè)中的飛機(jī)零件（圖片來源：Fast Radius）

然而，值得注意的是，蒸汽平滑并不是適用于每種打印的最佳解決方案。過于復(fù)雜、過小、過大或過平的模型可能會(huì)發(fā)生變形或丟失細(xì)節(jié)，并且可能出現(xiàn)架痕。蒸汽平滑處理后，零件還可能會(huì)出現(xiàn)橋接、起泡、咬痕、邊緣池、斑點(diǎn)、孔洞或不完整的特征等缺陷。此外，需要注意的是，與剛性材料相比，柔性材料更容易出現(xiàn)表面缺陷。因此，在對(duì)帶有接頭的移動(dòng)部件或零件進(jìn)行蒸汽平滑處理時(shí)，必須注意時(shí)機(jī)，以避免損害接頭完整性或因過度暴露于蒸汽而導(dǎo)致粘連。

另一方面，振動(dòng)精加工比蒸汽平滑適用于更廣泛的3D打印零件，因?yàn)樗梢酝ㄟ^選擇不同的磨料和方法來適應(yīng)零件的個(gè)性化需求、材料特性和結(jié)構(gòu)。然而，振動(dòng)精加工可能會(huì)導(dǎo)致部件幾何形狀的損失。例如，組件的角和尖端可能會(huì)過于圓化并失去形狀，而使用蒸汽平滑則不會(huì)出現(xiàn)這種情況。此外，振動(dòng)精加工有時(shí)還需要進(jìn)一步的干燥程序，從而延長了后處理時(shí)間。

應(yīng)用領(lǐng)域

蒸汽平滑是一項(xiàng)受到醫(yī)療、汽車和航空航天等行業(yè)青睞的技術(shù)，可以提供防水、抗菌且不含化學(xué)物質(zhì)的零件。在談到振動(dòng)精加工時(shí)，醫(yī)療、汽車和體育行業(yè)尤其受益于這項(xiàng)技術(shù)。在每個(gè)領(lǐng)域中，光滑的表面（尤其是金屬部件）對(duì)于確保正常運(yùn)行和安全條件非常重要。然而，蒸汽平滑和振動(dòng)精加工都可以應(yīng)用于整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)周期，從概念模型到原型再到最終產(chǎn)品，并在醫(yī)療、汽車和消費(fèi)品等各個(gè)行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

例如，通過振動(dòng)精加工工藝加工的零件包括汽車行業(yè)的汽車零件或體育行業(yè)的溜冰鞋和健身器材。此外，珠寶和餐具也經(jīng)過振動(dòng)精加工，供消費(fèi)者使用。在汽車工業(yè)中，蒸汽平滑常用于內(nèi)部部件，如儀表板、門把手和中控臺(tái)元件。蒸汽平滑還廣泛應(yīng)用于航空航天工業(yè)的飛機(jī)零件，如機(jī)翼、空氣管道和發(fā)動(dòng)機(jī)零件等。

價(jià)格費(fèi)用

對(duì)于振動(dòng)精加工，目前，據(jù)資源庫了解，國內(nèi)制造廠商相對(duì)比較少。國外的Walther Trowal、AVAtec或Garant等制造商生產(chǎn)的大型工業(yè)機(jī)器價(jià)格約為18,000美元至21,000美元。2公斤磨料的價(jià)格在21美元至44美元之間，而5升化合物的價(jià)格也約為21美元至44美元。根據(jù)零件的數(shù)量和尺寸，價(jià)格可能會(huì)有很大差異。

至于蒸汽平滑，單個(gè)零件的平滑服務(wù)費(fèi)用可能在5美元至15美元之間，具體取決于零件的復(fù)雜程度。然而，許多制造商通常只提供捆綁包中的服務(wù)，其中包括10個(gè)或更多零件。購買蒸汽平滑機(jī)裝置本身的成本約為10,000至30,000美元，具體取決于地區(qū)、制造商和質(zhì)量。

通過3D打印制造零件需要一套完整的工藝流程，而不僅僅是簡單地打印出來就完成了。后處理是不可或缺的一部分，它能夠?qū)Υ蛴〕鰜淼牧慵M(jìn)行精加工和表面處理，以獲得最終的成品。在國內(nèi)，3D打印設(shè)備和材料方面已經(jīng)取得了很大的突破，但后處理領(lǐng)域還存在空白，這是一個(gè)藍(lán)海市場，需要更多的公司發(fā)現(xiàn)和參與。

注：本文由資源庫編譯整理，原文來自3dnatives。

正如你所知的，3D打印是一種通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)，也正因?yàn)槿绱?，常見?D打印模型表面都會(huì)有凹口的表面層線。此外，當(dāng)打印的零件需要支撐結(jié)構(gòu)時(shí)，支撐結(jié)構(gòu)的接觸點(diǎn)可能會(huì)留下痕跡或其他缺陷。因此，3D打印后處理成為一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。

在本文中，我們將為大家介紹兩種常見的表面精加工工藝：蒸汽平滑和振動(dòng)精加工。你將了解各種方法的流程、優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，從而可以在實(shí)際的工作中選擇適合你的后處理方法。

工作原理

蒸汽平滑，也被稱為化學(xué)蒸氣平滑，是一種將打印部件暴露于蒸發(fā)溶劑的技術(shù)。

左側(cè)為蒸汽平滑部分，右側(cè)為標(biāo)準(zhǔn)表面處理（照片來源：ProtoLabs）

首先，需要小心地將單個(gè)或多個(gè)部件懸掛在密封的處理室中，以確保最大程度的暴露。然后，根據(jù)打印件的材質(zhì)，體積，需要的光潔程度，調(diào)制化學(xué)溶劑混合物。接著，將溶劑注入并噴灑到腔室中并進(jìn)行加熱，溶劑會(huì)在零件表面凝結(jié)并固化，通過控制熔化來消除表面的不規(guī)則性。最后，隨著腔室溫度的升高，殘余溶劑會(huì)蒸發(fā)并被回收。處理后的部件能夠有很好的密封性，并獲得更光滑的表面。

振動(dòng)精加工是一種不使用化學(xué)品進(jìn)行表面處理的方法，它依靠研磨介質(zhì)來改善3D打印部件的表面質(zhì)量。在該過程中，多個(gè)3D打印零件被放置在振動(dòng)桶中，桶內(nèi)充滿了選定的研磨介質(zhì)和潤滑液，稱為化合物。當(dāng)機(jī)器啟動(dòng)時(shí)，桶開始振動(dòng)，產(chǎn)生零件和研磨介質(zhì)之間的機(jī)械摩擦。這種減材工藝可以輕柔地去除最外層的材料，從而改善零件的表面質(zhì)量。

由陶瓷制成的磨料可以承受高壓力。（圖片來源：Vibrafinish）

振動(dòng)精加工特別適用于較大且細(xì)節(jié)較少的物體，并且可以更快地達(dá)到所需的效果。然而，選擇合適的磨料或切削屑對(duì)振動(dòng)精加工至關(guān)重要。磨料碎片可以由陶瓷、塑料或鋼制成，每種材料都會(huì)產(chǎn)生不同的效果。陶瓷磨料特別適合去除毛刺并獲得光亮的表面。由于密度高，它們能夠承受較高的壓力，適用于加工不銹鋼、金屬和塑料零件。塑料磨料非常適合對(duì)柔軟、細(xì)致表面進(jìn)行溫和加工。它們有金字塔形和圓錐形兩種形狀。

在振動(dòng)精加工工藝中，除了磨料外，還需要使用潤滑液，即化合物。這種化合物用于吸收和清除零件上的磨損，并對(duì)零件進(jìn)行清潔和去油處理。對(duì)于金屬零件的加工，可以選擇使用酸性化合物進(jìn)行酸洗。處理完后，還需要進(jìn)行干燥處理?？梢詫⑦@些零件放置在振動(dòng)干燥機(jī)中進(jìn)行干燥，與加熱的干燥介質(zhì)（如玉米芯粉、堅(jiān)果粉或木塊）一起進(jìn)行振動(dòng)。

兼容材料

蒸汽平滑技術(shù)與大多數(shù)3D打印聚合物和彈性體兼容。常用的適合蒸汽平滑的材料包括丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯（ASA）、丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）、高抗沖聚苯乙烯（具體取決于機(jī)器）、尼龍11（PA 11）、尼龍12（PA 12）、聚丙烯（PP）和聚碳酸酯/丙烯腈丁二烯苯乙烯（PC-ABS）。需要注意的是，不建議使用TPU和某些特殊長絲進(jìn)行蒸汽平滑處理。不同的溶劑，如丙酮、甲乙酮（MEK）、四氫呋喃（THF）、二氯甲烷（DCM）和乙酸乙酯，具有各自的有效性和應(yīng)用注意事項(xiàng)。

金屬零件經(jīng)過振動(dòng)精加工之前和之后（圖片來源：Acton Finishing）

而振動(dòng)精加工技術(shù)則與許多其他不同的材料兼容。例如，振動(dòng)精加工不僅適用于由熱固性塑料、熱塑性塑料和彈性體（如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET））制成的3D打印零件，還可用于鋁、不銹鋼等金屬、黃銅或紫銅。這使得振動(dòng)精加工成為一種更通用的方法，可用于各種3D打印技術(shù)的后處理，如FDM/FFF和粉床融合技術(shù)。

局限性和優(yōu)點(diǎn)

這兩種工藝在表面外觀和性能方面都具有很大的優(yōu)勢。通過蒸汽平滑，你可以獲得與注塑成型相當(dāng)?shù)墓饣头浪谋砻婀鉂嵍攘慵?，從而提高伸長率、拉伸性能、彎曲性能，并保持特性、強(qiáng)度和精度。另一方面，振動(dòng)精加工無法實(shí)現(xiàn)防水加工，但可以提供異常光滑的表面，去除涂層痕跡，并產(chǎn)生防刮擦和防污的表面。

通過振動(dòng)精加工和蒸汽平滑方法加工的部件可產(chǎn)生具有光澤外觀的光滑表面。然而，與振動(dòng)精加工相比，蒸汽平滑能提供更閃亮的表面。此外，經(jīng)過振動(dòng)精加工處理的零件表現(xiàn)出明顯更柔軟、更好的觸感體驗(yàn)。

蒸汽平滑通常應(yīng)用于航空航天工業(yè)中的飛機(jī)零件（圖片來源：Fast Radius）

然而，值得注意的是，蒸汽平滑并不是適用于每種打印的最佳解決方案。過于復(fù)雜、過小、過大或過平的模型可能會(huì)發(fā)生變形或丟失細(xì)節(jié)，并且可能出現(xiàn)架痕。蒸汽平滑處理后，零件還可能會(huì)出現(xiàn)橋接、起泡、咬痕、邊緣池、斑點(diǎn)、孔洞或不完整的特征等缺陷。此外，需要注意的是，與剛性材料相比，柔性材料更容易出現(xiàn)表面缺陷。因此，在對(duì)帶有接頭的移動(dòng)部件或零件進(jìn)行蒸汽平滑處理時(shí)，必須注意時(shí)機(jī)，以避免損害接頭完整性或因過度暴露于蒸汽而導(dǎo)致粘連。

另一方面，振動(dòng)精加工比蒸汽平滑適用于更廣泛的3D打印零件，因?yàn)樗梢酝ㄟ^選擇不同的磨料和方法來適應(yīng)零件的個(gè)性化需求、材料特性和結(jié)構(gòu)。然而，振動(dòng)精加工可能會(huì)導(dǎo)致部件幾何形狀的損失。例如，組件的角和尖端可能會(huì)過于圓化并失去形狀，而使用蒸汽平滑則不會(huì)出現(xiàn)這種情況。此外，振動(dòng)精加工有時(shí)還需要進(jìn)一步的干燥程序，從而延長了后處理時(shí)間。

應(yīng)用領(lǐng)域

蒸汽平滑是一項(xiàng)受到醫(yī)療、汽車和航空航天等行業(yè)青睞的技術(shù)，可以提供防水、抗菌且不含化學(xué)物質(zhì)的零件。在談到振動(dòng)精加工時(shí)，醫(yī)療、汽車和體育行業(yè)尤其受益于這項(xiàng)技術(shù)。在每個(gè)領(lǐng)域中，光滑的表面（尤其是金屬部件）對(duì)于確保正常運(yùn)行和安全條件非常重要。然而，蒸汽平滑和振動(dòng)精加工都可以應(yīng)用于整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)周期，從概念模型到原型再到最終產(chǎn)品，并在醫(yī)療、汽車和消費(fèi)品等各個(gè)行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

例如，通過振動(dòng)精加工工藝加工的零件包括汽車行業(yè)的汽車零件或體育行業(yè)的溜冰鞋和健身器材。此外，珠寶和餐具也經(jīng)過振動(dòng)精加工，供消費(fèi)者使用。在汽車工業(yè)中，蒸汽平滑常用于內(nèi)部部件，如儀表板、門把手和中控臺(tái)元件。蒸汽平滑還廣泛應(yīng)用于航空航天工業(yè)的飛機(jī)零件，如機(jī)翼、空氣管道和發(fā)動(dòng)機(jī)零件等。

價(jià)格費(fèi)用

對(duì)于振動(dòng)精加工，目前，據(jù)資源庫了解，國內(nèi)制造廠商相對(duì)比較少。國外的Walther Trowal、AVAtec或Garant等制造商生產(chǎn)的大型工業(yè)機(jī)器價(jià)格約為18,000美元至21,000美元。2公斤磨料的價(jià)格在21美元至44美元之間，而5升化合物的價(jià)格也約為21美元至44美元。根據(jù)零件的數(shù)量和尺寸，價(jià)格可能會(huì)有很大差異。

至于蒸汽平滑，單個(gè)零件的平滑服務(wù)費(fèi)用可能在5美元至15美元之間，具體取決于零件的復(fù)雜程度。然而，許多制造商通常只提供捆綁包中的服務(wù)，其中包括10個(gè)或更多零件。購買蒸汽平滑機(jī)裝置本身的成本約為10,000至30,000美元，具體取決于地區(qū)、制造商和質(zhì)量。

通過3D打印制造零件需要一套完整的工藝流程，而不僅僅是簡單地打印出來就完成了。后處理是不可或缺的一部分，它能夠?qū)Υ蛴〕鰜淼牧慵M(jìn)行精加工和表面處理，以獲得最終的成品。在國內(nèi)，3D打印設(shè)備和材料方面已經(jīng)取得了很大的突破，但后處理領(lǐng)域還存在空白，這是一個(gè)藍(lán)海市場，需要更多的公司發(fā)現(xiàn)和參與。

注：本文由資源庫編譯整理，原文來自3dnatives。