10种最常用的FDM 3D打印零部件后处理工艺该选哪一种?
发布时间: 2022-09-21 04:41:05 来源:NBA买球平台在线 作者:NBA买球平台在线登录

  南极熊导读:3D打印的后期处理可以改善打印件的美感,也可以改善强度和其他性能。大部分3D打印作品在打印后都需要进行后期处理。本文介绍了当前FDM打印工艺最常用的10种后处理方法,以及使用这种后处理方法之后可以达到的效果。

  我们将这10种后处理方法分为两大类:清洁和预处理 、 精加工。闲话少说,让我们深入了解后期处理,以及如何完善你的FDM打印件吧!

  清洁和预处理技术包括去除支撑和打磨等基础工作。根据项目应用的要求,这些技术通常是后期处理的第一步,但也可以是你所做的全部,取决于你想达到什么样的效果。

  去除支撑物是最基本的后期处理。通常情况下,去除支撑物不需要太多努力,除非在狭小的角落或其他难以触及的地方有支撑物。根据它们的材质,支撑物可以是不溶性的,也可以是可溶性的(能够溶于水或其他液体)。

  不溶性的支撑物是由与主要部件相同的材料制成的。只有单个挤出机的FDM 3D打印机只能使用这种类型的支撑物,因为零件及支撑物由同一卷长丝打印。移除不溶性支撑物通常是通过用手折断它们或用钳子剪掉。

  当然,你也可以使用双挤出机的3D打印机,这样就可以使用可溶支撑物。不溶性支撑物在角落位置会非常棘手,而可溶性支撑物只需将零件浸泡在水或其他液体中即可溶解,几乎不会留下任何支撑痕迹或残留物。在全球3D打印产品库里,已经收录一批后处理产品

  两种最常见的可溶性支撑材料是HIPS和PVA。HIPS用于ABS,可溶于D-柠檬烯,而PVA则非常适合PLA,可溶于水。

  优点✔相对来说比较容易做✔不需要太多的设备✔可溶性支持物提供更多的设计灵活性缺点✘即使小心翼翼地拆除,支撑物也会留下痕迹✘虽然有时在结构上是必要的,但支撑物并不能改善零件的外观或性能

  除了去除支撑物外,打磨是最常见的后期处理形式。一般来说,FDM 3D打印件会有一个略微粗糙的表面,而打磨是使表面变光滑的最简单方法。

  打印后,零件的表面可能会留下一些斑点,或者在你去除支撑物后可能会有一些痕迹。消除这种瑕疵的理想方法是使用砂纸。最好从低粒度的砂纸(150-400)开始,在几个阶段的打磨中向高粒度的砂纸(最高2000)移动。

  打磨的几个关键技巧是湿法打磨和循环运动。当你打磨零件时,砂纸和表面之间的摩擦会产生热量,这可能会对打印的精细特征产生负面影响,特别是对热敏感的材料。为了避免这种情况,只需在打磨前打湿零件,以吸收任何多余的热量。

  特别是对于FDM部件,层纹很容易看到,重要的是以圆周运动方式打磨部件。如果你在平行或垂直于各层的情况下打磨零件,你可能会破坏零件的视觉外观。

  优点✔抛光或喷漆前的最佳预处理技术✔很好地平滑了表面✔所有的FDM材料都可以被打磨

  如果你想用ABS来3D打印一个大的物体,但你的3D打印机的构建体积太小,拼接是你的完美解决方案。

  在FDM 3D打印中,拼接是指使用丙酮连接ABS部件。丙酮有融化ABS的能力,所以这意味着ABS部件可以用丙酮拼接来连接。

  这个过程相当简单,在你想 胶合 的部件上涂抹一点丙酮。这将使塑料略微融化,这时,将另一个部件贴在融化的边缘,将它们拼接在一起。

  缺点✘如果使用过多的丙酮,整个零件可能会被毁坏✘拼接部分的强度不如零件的其他部分✘只有ABS可以用丙酮进行拼接

  虽然拼接是合并多个3D打印部件的好方法,但它只适用于用ABS打印的部件。幸运的是,用其他材料制作的3D打印件仍然可以通过胶水连接。与拼接类似,这通常用于由于打印机的尺寸限制而无法单件打印的情况。

  精加工精加工技术是3D打印后期处理的最后一步。常用的方法包括在FDM 3D打印件上进行喷漆、平滑、抛光和浸渍等技术。通过应用这些技术,你将能够消灭层纹,并创造尽可能光滑的表面。甚至让人完全看不出你的零件是由3D打印机打印出来的!

  打底是一种后期处理技术,用于为喷漆做准备。简单地说,就是在零件上涂上底漆或喷底漆,作为后面要涂的油漆的底层。

  在涂抹底漆之前,最好先用低档砂纸和中档砂纸打磨你的部件。这样可以去除层纹并使表面光滑。打磨完后,涂上两层底漆。

  底漆晾干之后,就可以开始用刷子或喷雾给你的3D打印件上色。如果你想喷出鲜明的颜色,使用遮蔽胶带是一个完美的解决方案。

  底漆和喷漆最好在通风良好的地方或户外进行,同时戴上口罩,以避免吸入人体。

  缺点✘相对来说比较耗时✘由于所需的设备(油漆、喷雾剂、砂纸、防毒面具和刷子),成本可能很高✘需要一些技能来达到很好的效果

  平滑化是一种流行的后处理技术,特别是对ABS材料打印的模型。丙酮有能力融化ABS,从而使零件表面的层纹变得光滑。

  最简单的方法是将丙酮倒入一个大容器中(可以是塑料的,但建议使用玻璃的),然后将你的打印件放在丙酮上面的平台上。关闭容器的盖子10-20分钟,使蒸汽能够融化零件的外层。如果你希望蒸汽能从容器中排出,需要提前对盖子钻几个孔。

  如果你没有合适的容器,你可以用刷子将少量的丙酮涂在3D打印件的表面。但是需要注意的是,丙酮是高度易燃的,而且会爆炸。因此,在进行这两个过程时,应遵循适当的预防措施。即使只是烟雾,如果吸入也是有害的,会造成刺激并使人中毒。需要始终在通风良好的地方工作,确保戴上手套和口罩。

  至于聚乳酸PLA,不能用丙酮进行平滑处理,因为它不会融化丙酮,甚至可能使整个打印件变成 胶状,从而破坏它。PLA可以用THF或MEK等化学品进行平滑处理,但其结果不会像丙酮平滑ABS那样好。

  如果你有一些用PVB长丝制作的3D打印件,你可以用异丙醇来进行平滑处理。

  缺点✘丙酮平滑处理只适用于ABS打印件✘尺寸精度可能会受到影响✘对于较大的打印件有变形的风险

  这种3D打印的后期处理技术是用来实现最平滑的表面。抛光3D打印件可以用塑料抛光机和工具来完成,几乎每个五金店都有。一块超细纤维布和一个塑料抛光机就是你所需要的。

  在对一个零件进行抛光之前,需要先对零件进行适当的打磨,用最细的砂纸进行抛光。打磨后,冲洗你的零件,并确保没有颗粒留下。如果你使用的是布,将抛光机涂在打磨过的部件上,并以圆周运动的方式移动布,直到你对结果感到满意。

  △用水转印制作的酷炫图形让你的3D打印作品脱颖而出(来源:Adafruit)

  虽然通常大规模地用于工业产品,但小规模的水转印可以很容易地应用于3D打印部件,使其看起来非常漂亮。水转印是使用特殊的水转印纸将设计的图案应用于固体物体的过程。这种纸的一面由PVA制成,用喷墨打印机将图形印在上面。

  首先找一个足够大的容器来容纳你的部件,并在其中注入热水。去掉纸的背面,这样你就只剩下印有图形的透明PVA。小心地把它放进水里,等PVA溶解后,你的图形就会自己漂浮起来。

  然后,以45度角将部件慢慢浸入图形中。你可以用一只手握住它,也可以用一根棍子,以便能够从远处工作。一旦零件被完全浸没,摇晃几下,你就可以把完成的零件从容器中拉出来。

  水转印只用于提高物体的美感,不改变手感或任何尺寸属性。然而,你可以在零件上添加的图形的可能性是无限的,所以这是使你的3D打印作品引人注目的最佳方法之一。

  缺点✘纸张转移可能很昂贵✘需要进行一些尝试来获得执行这种技术的感觉✘不能抵御划痕或其他表面损伤

  △虽然表面光滑有光泽,但仍然可以看到层纹(来源:MatterHackers)

  环氧树脂涂层可以提高你的3D打印件的强度,但它也可以密封打印件的多孔部分,并作为一个保护层。环氧树脂涂层由两种不同的化学品组成:环氧树脂本身和固化剂。

  当你购买环氧树脂涂层应用的化学品时,你选择的品牌会提供混合说明。硬化剂和树脂的比例必须正确,以达到良好的效果,否则你可能最终得到一个永远不会干的涂层,你准备好混合物之后,就可以把它涂在3D打印的零件上了。

  我们建议使用泡沫涂抹器或海绵来涂抹涂层。当你做完第一层后,让部件干燥,然后用1000或2000级的砂纸打磨。完成后,你就可以涂抹第二层也是最后一层环氧树脂了。

  如果你想尝试一下环氧树脂涂层,有一些3D打印专用的环氧树脂涂层产品,如XTC-3D。

  电镀基本上是将金属涂层从一种金属转移到另一种金属(或具有导电表面的部件)。电镀之所以能够实现,是由于一种叫做电解的化学过程。电解的两个主要工具是一个电源(电池或整流器)和一个电解液。

  电解液是一种金属盐(你想给你的零件涂上的金属)、酸和水的混合物。需要有电流来启动阴极(连接到电源的负极)和阳极(正极)之间的反应。

  阳极是由你想用作涂层的金属制成的,而要电镀的部分则作为阴极。然后将阳极和阴极都浸入电解液中。

  电解液中的盐含有阳离子和阴离子(带正电和负电的离子),它们需要移动到阴极和阳极以使金属转移。打开电源,向电解液中加入电流,导致阴离子移动到阳极,阳离子移动到阴极。

  比方说,你想给你的3D打印部件涂上铜,所以你将使用的电解液是硫酸铜(CuSO4)。一旦电流开始,Cu2+阳离子就会移动到阴极,并涂在你的零件上。

  由于3D打印的零件是塑料和非导电的,因此在尝试电镀之前,你需要对它们进行适当的打磨并涂上导电漆。

  ✘如果你不戴安全设备(手套和眼镜),可能会有危险以上就是FDM 3D打印零部件最常用的10种后处理工艺,主要是针对高分子塑料件,FDM 打印的金属件的后处理工艺并未纳入其中。读者可以根据自己想要达到的效果,来选择使用哪种后处理工艺。

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