掌握 3D 打印表面光洁度：实现卓越零件质量的基本技术

首先，我们先介绍一下3D打印表面光洁度的概念。简而言之，它是打印后零件表面粗糙程度的定性测量。非常光滑的表面被认为是“良好”的，而粗糙的表面则被认为是“差”的表面光洁度。

这是任何制造过程中的关键步骤，因为几乎每种产品都有严格的表面质量要求。例如，一张纸如果太粗糙而无法书写，那么它就无法发挥其作用，而且在市场上也不会卖得好。

因此，实现所需的表面光洁度是 3D 打印制造商的首要任务。通常，这是一项涉及多种技术的后处理工作，我们将很快对此进行讨论。

此外，由于增材制造工艺的固有品质，3D 打印零件的精加工提出了独特的挑战。由于零件是逐层构建的，因此它们的表面由重复的脊和谷图案组成，必须将其弄平，同时尊重零件的完整性。

为 3D 打印表面光洁度设定具体目标有多种原因。这些原因可能是表面的，也可能是功能性的。以下是各种此类原因的总结列表。

1。美学

良好的表面光洁度可以增加零件的美学价值。这包括颜色、纹理和坚固性（闪亮/哑光）等外观元素。

2。机械和化学性能

表面精加工方法可以增强 3D 打印零件的性能。例如，可以对金属部件进行涂层，使其具有耐腐蚀和导电性。有些方法可以提高适用于严酷和高要求应用的零件的耐高温性和耐磨损性。

3。功能

某些应用需要特定的表面光洁度才能正常工作。例如，过盈配合在很大程度上取决于配合零件的表面质量。因此，在其他情况下，可能会优选粗糙的表面来增加表面积以实现有效的传热。

4。制造公差

3D 打印精加工中经常使用表面处理，以使零件保持在其尺寸公差范围内。因此，为此目的可能会移除额外的材料或添加更多材料。

3D 打印是一个复杂的过程，有许多影响因素和移动部件。每个因素都会以不同的方式影响 3D 打印表面光洁度。工程师必须对此有充分的了解，才能知道如何调整才能获得所需的 3D 打印效果。

1。 3D打印流程

不同 3D 打印技术之间的 3D 打印表面光洁度差异很大。例如，FDM 由于其逐层沉积工艺，很容易出现表面分辨率低和翘曲等问题。 SLS 3d 打印等基于粉末的方法可以理解地产生颗粒状表面光洁度，因为零件是由粉末颗粒制成的。

2。 3D打印机参数

3D 打印参数对最终表面光洁度起着重要作用。例如，层厚度（或分辨率）越低，表面看起来越光滑。打印速度、固化过程和填充也是影响表面质量的重要因素。

3。 3D打印材料

3D打印材料具有不同的特性，并且兼容不同的方法。表面光洁度的变化也可能是由于材料限制和特性造成的。

4。 3D 打印机质量

3D 打印机的构造和状况也会影响表面光洁度。低成本打印机无法生产具有高表面质量的零件。同样，维护不善的旧 3D 打印机也会随着时间的推移而失去准确性。造成这种情况的因素包括 3D 打印机的导轨和电机状况、框架/底座对齐、控制器功能、电源状况等。

下图比较了流行的3D打印工艺的3D打印表面光洁度能力。

3D打印工艺表面粗糙度（Ra）FDM/FFF10SLD/DLP3SLS13PBF15

我们已经彻底研究了 3D 打印表面光洁度的各个方面。现在，我们将继续讨论工程师用于精加工 3D 打印零件的多种方法。

这些技术在有效性、成本、技能要求和总体方法方面存在很大差异。我们在下面讨论其中一些最重要的选项。

1。打磨

打磨是 3D 打印精加工最常用的方法。这是一个简单的过程，用粗糙的研磨砂纸摩擦零件表面以使其光滑。表面上的不完美特征，例如突出物和尖角，在此过程中会因摩擦而折断或变平。

这是一种非常方便的技术，因为它非常直观、便宜、有效，并且适用于大多数材料。砂纸有多种等级，其粒度不同。粗材质具有更大的粒度，可以去除更多的材料，但同时会留下更粗糙的表面。

通常，打磨过程从使用粗等级开始，随着表面变得更光滑而逐渐过渡到更细的等级。

然而，打磨时必须小心，因为很容易去除多余的材料并损坏零件。因此，这也是一个耗时的过程，可能不适合高生产率的工作。

最终的 3D 打印表面光洁度并不光滑。相反，它具有哑光效果。为了进一步提高表面质量，可以使用抛光布、超细砂纸或油漆/涂层。

2。机加工/磨削

尽管 3D 打印和 CNC 加工通常被视为对立的制造技术，相互争夺行业主导地位，但它们在多种方面可以相互补充。这些混合应用之一是精加工 3D 打印零件。

许多3D打印方法无法实现机加工和磨削等减材工艺的精细表面光洁度。

因此，3D 打印后的加工/研磨精加工循环非常常见。它在保持严格的公差和异常光滑的表面时非常有效。此外，加工是一种多功能工具，可用于难以到达的区域，例如内孔或弯曲特征。

此外，它与大多数 3D 打印材料兼容，包括塑料材料和金属材料。

3。喷砂

喷珠是另一种流行的磨料 3D 打印精加工技术。顾名思义，它涉及在粗糙表面上喷砂小塑料或玻璃珠。撞击导致表面缺陷变平。

与打磨相比，这是一种快速方法。此外，珠子还可以直接进入难以触及的特征并平滑内表面，这是手持砂纸无法触及的。

通常，喷砂在低压下开始，以判断磨损率。这是必要的，因为额外的压力可能会去除多余的材料或损坏表面。通过适当的目视检查和经验，操作员可以增加喷砂压力以优化 3D 打印表面光洁度。

此外，还有喷砂、喷丸、喷水等多种类似的工艺，彼此之间也有细微差别。

4。电镀

电镀（电镀）是在塑料或金属表面上施加薄金属涂层的过程。由于其广泛的优点和便利性，这是完成 3D 打印零件的常见做法。

在大多数情况下，电镀可以增强零件的各种材料性能。塑料 3D 打印零件很脆弱并且容易破损，这是可以理解的。用适当的金属电镀它们可以提高它们的耐用性、耐磨性，并使其能够承受更高的温度。

此外，对于金属零件，电镀还可以带来各种有用的性能，例如耐腐蚀性、抗氧化性、可焊性和导电性。

除了这些功能性目的之外，电镀还是增强 3D 打印表面光洁度美观度的好方法。金、银和铬等金属涂层为零件增添了卓越的美感。

5。绘画

绘画是一个简单且易于理解的过程。它与其他任何地方的目的相同：更好的外观。这是因为，通过油漆，用户几乎可以选择任何颜色和外观。

通常，涂漆过程之前先涂一层底漆和腻子。通过在一定程度上填充间隙和山谷，并为表面更好地涂上一层（或多层）油漆，这可以使表面稍微平滑。

此外，涂漆在一定程度上也确实起到了密封的实际作用。虽然它不是密封剂，但从字面上看，它可以起到次要作用。对于 3D 打印中普遍存在的孔隙率问题，这是一个有益的效果。

哪种3D打印表面处理方法最好？

这完全取决于应用程序。这是因为每种方法都有其优点和缺点，并且适合特定类别的产品。如果您唯一关心的是美观，喷漆或涂层是您的最佳选择。例如，如果您的产品有导电性等功能需求，您可以考虑采用合适的材料进行电镀。

3D打印的光洁度比CNC更好吗？

一般来说，CNC 加工在表面粗糙度方面优于 3D 打印。然而，通过适当的表面处理技术和打印机/方法的选择，这种差距可以显着缩小。