如何利用 3D 打印获得光滑表面

具有光滑表面处理的 3D 打印技术
由于 FDM 打印涉及逐层打印，且喷嘴直径较大，因此 FDM 并不总是能产生非常光滑的表面光洁度。但是，现代工业 FDM 机器能够打印出更精细的表面。SLS、MJF 和 DMLS 会产生颗粒状表面，这是因为这些技术中使用的原材料具有粉状性质。无论使用哪种 3D 打印技术，使用后处理操作，打印部件始终可以实现光滑的表面。

有几种 3D 打印技术能够生产出光滑的打印部件。下面将介绍这些技术。

1、SLA 3D 打印
立体光刻 3D 打印是所有 3D 打印技术中精度最高、表面光洁度最高的部件。虽然这是一个逐层打印的过程，但原材料通常是树脂形式，凝固后可形成光滑的表面。

2、Polyjet 3D 打印
与 SLA 一样，Polyjet 打印光聚合物。大多数 Polyjet 部件在外观和感觉上与打印件一样，可以直接使用。这种光滑度的主要原因是超薄层打印和高品质树脂的结合。

3、碳 DLS
Carbon DLS 使用聚氨酯等树脂材料。用这种方法制作的 3D 部件的表面光洁度与玻璃一样光滑。该工艺可制作出无可挑剔的部件，可以替代 MJF 或 SLS 的原型。除了高质量的表面光洁度外，Carbon DLS 还能完美地制作出外部和内部细节。

FDM SLA MJF 表面光洁度比较

表面光滑的 3D 打印材料
材料的光滑度考虑通常与打印工艺考虑同时进行，因为在大多数情况下，工艺是更重要的因素。热塑性塑料、热固性树脂、光聚合物和聚氨酯通常是具有光滑表面光洁度的 3D 打印材料。

但需要注意的是，光滑度很少是选择材料的唯一标准。强度、耐热性和精确度等其他因素也会被考虑。

通过后处理提高平滑度
后处理是保证 3D 打印表面光滑度的最有效方法。在大多数情况下，后处理可用于实现零件的光滑度，无论其打印材料或技术如何。

后处理方法多种多样，并非所有方法都适用于所有部件。部件几何形状和材料是影响后处理技术的两个最大因素。请注意，不同的方法将产生不同的纹理和外观。

1、喷砂
喷砂技术涉及从喷嘴向部件表面喷射加压的细小介质珠流（塑料或玻璃）。这可以消除层线，留下光滑的表面。此外，最终产品呈现出均匀的哑光效果。喷砂是在封闭的室内进行的。塑料喷砂更常用于 3D 打印部件。这种精加工技术适用于大多数 FDM 打印部件和材料。

塑料介质通常由精细研磨的热塑性颗粒制成；磨蚀性从粗糙到温和不等。喷砂中常用的另一种材料是小苏打。

喷砂处理相对于打磨处理的优势之一是速度。喷砂处理一个部件大约需要 5 到 10 分钟。但是，持续时间取决于部件尺寸。喷砂处理的另一个优势是可以保持部件的尺寸。

MJF 尼龙 PA12 部件对比：印刷件与喷砂件

2、蒸汽平滑
工业蒸汽平滑装置通过多级过程运行。它降低装有 3D 打印部件的密封腔内的压力。然后，底部的加热托盘接收泵送的溶剂，将其转化为蒸汽。

空气循环系统将产生的蒸汽抽出，并在部件表面循环，导致表面凝结。这会融化打印部件的表面，留下光滑的表面。对气流和温度的精确控制可实现所需的结果，而不会过度平滑。

无论数量或尺寸如何，这个过程大约需要三个小时才能完全平滑打印部件。此外，安全性至关重要，因为操作过程中必须锁定腔室以产生真空。冷凝和未使用的溶剂会落到罐底以供重复使用。

蒸汽平滑处理适用于由 ASA、ABS 和其他耐冲击聚苯乙烯制成的部件。但是，聚碳酸酯和其他在溶剂下熔化的聚合物可以得到平滑处理。丙酮是可用于蒸汽平滑处理的溶剂的一个例子。

蒸汽平滑处理通常应用于消费品。该工艺不会显著影响 3D 打印部件的尺寸精度。此外，部件可以通过喷砂处理进行涂层或涂膜。

蒸汽平滑的缺点是缺乏通用性。该工艺无法适应更多材料，如打磨或喷砂。

MJF 尼龙 PA12 部件对比：印刷件与黑色喷涂和蒸汽熔合件

3、滚筒整理
翻滚精加工技术，也称为翻滚或隆隆，通常用于相对较小的部件。一些最常见的大型翻滚机能够精加工 400 x 120 x 120 毫米或 200 x 200 x 200 毫米的部件。对于含有高比例金属粉末的部件，它非常有效。

只需一小时的抛光，金属印刷品的光滑度就可以成倍增加。翻滚过程使用一个水平的桶，桶内装满零件、介质、水或任何其他材料。振动器旋转桶，使介质（石头）不断刷零件并逐渐使其变得光滑。

MJF 尼龙 PA12 部件比较：打印件（左）与翻滚件（右）

4、打磨和抛光
打磨是逐渐去除一层非常薄的材料，露出下面更光滑的材料的过程。粗糙的表面只是意味着表面上的某些点比其他点更高。打磨是使用相对粗糙的材料（如砂磨机或研磨机）使表面平整的过程。

打磨可手工进行，也可使用砂带机逐步进行。打磨通常与抛光配合进行。

打磨的缺点之一是难以平滑小而复杂的几何形状。此外，打磨还会影响零件的尺寸。当 3D 零件需要非常严格的公差时，打磨可能不是最佳选择。在零件设计期间必须考虑通过打磨去除的材料量。