1、增材制造技术基础走进3D打印第八章 涤垢洗瑕增材制造制件后处理【学习目标】了解增材制造常用后处理的种类。了解增材制造后处理的作用。掌握对制件进行除支撑、打磨抛光、表面着色的操作方法。一、去除支撑材料常见去除支撑的方法 手工修剪对于外露、大块的支撑材料，手工修剪去除是最简单便捷、易于操作的处理方式。手工修剪不需要太过专业的工具、设备，只需要使用斜口钳、刻刀、镊子这类常用的工具即可。修剪时，可以先观察支撑情况，大面积的支撑材料可以用斜口钳去除；对于细小的部分，可以改用适当大小的刻刀来去除。在手工剥离过程中，尽量不要让刀刃接触模型，以免对模型造成损坏，同时也要注意安全，不要被工具割伤手。制件表面的修
2、剪处会留有一定的修剪痕迹，后续可以酌情使用砂纸进行打磨处理。手工修剪的方法对于大部分桌面式FDM设备、SLA设备以及SLS设备所打印的塑料制件都能适用。不过，当制件内部存在精细的支撑结构时，由于修剪工具的形状、尺寸限制，不能伸入制件内部，则无法采用这种方法。一、去除支撑材料常见去除支撑的方法 泡除水溶性支撑对于一部分双喷头的FDM设备，可以对其中一个喷头装载水溶性材料，并且使用这个喷头专门打印支撑结构，那么便可在之后使用相应的液体浸泡去除支撑。目前有一些3D打印材料是可以溶于各类液体的，例如：聚乙烯醇（PVA）可溶于水，抗冲击聚苯乙烯（HIPS）可溶于柠檬烯去除这类支撑时，如果液体是水，则可以
3、直接把制件放在水龙头下用水冲洗；对于碱水这类有一定腐蚀性的溶液，可以先把液体倒入玻璃容器，再把制件浸入其中，还可以通过加热来提升去除速度；如果条件允许，可以购买一个带有加热功能的超声波清洗机，将液体倒入其中后放入制件，打开加热与超声波功能，这样便可以快速、彻底的去除制件中的支撑结构。一、去除支撑材料常见去除支撑的方法 高压气枪、水枪去支撑粉末成型类（SLS、3DP等）的3D打印工艺，由于大部分情况下都可以实现自支撑，因此在制件成型后将其表面以及内部粉末清除即可。对于这类粉末支撑材料，使用高压气枪吹除是一个不错的的方法，尤其是对于内部具有复杂结构的制件（比如随形水路模具），使用擦拭、振动等常规手
4、段很难彻底清除内部的粉末，而使用高压气枪则可以比较方便的达到目的。对于PolyJet技术的制件，其支撑结构是由一种质地柔软的凝胶状的材料构成的。对于这类支撑，使用高压水枪冲洗是最佳手段。高压水流可以轻易的将支撑材料冲走却不会损伤制件本体，可以很好的兼顾工作效率与制件表面质量。一、去除支撑材料常用去除支撑的工具和设备二、表面打磨与抛光常见表面打磨与抛光的方法 手动工具打磨使用锉刀、砂纸等常规工具进行手动打磨，操作方便、灵活，但不适用于复杂结构制件。锉刀通常用于最开始的基础打磨，基本上会使用低标号的锉刀型号，可以根据制件表面形状自行选择半圆形、，直板形，异形的锉刀。用锉刀打磨完毕之后，表面会有锉痕
5、，还需要继续使用细砂纸进一步打磨。打磨塑料件时，使用水磨砂纸沾水打磨效果更好。二、表面打磨与抛光常见表面打磨与抛光的方法 电动、气动工具打磨3D打印件也可以使用专门的电动、气动打磨套件进行打磨。这类工具的打磨头种类繁多，可更换，因此可针对不同制件材质、形状选择合适的打磨头进行打磨的、抛光。使用电动、气动工具打磨的工作效率比纯手工打磨要高，但不利于精密控制。对于大面积的打印件可以用这种方式进行打磨，但对于细节部位最好还是手工砂纸打磨。二、表面打磨与抛光常见表面打磨与抛光的方法 喷砂喷丸使用专门的喷砂、喷丸设备，采用压缩空气为动力，将喷料高速喷射到需要处理的3D打印件表面，使制件表面的粗糙度大大降
6、低。喷料的种类很多，有石英砂、金刚砂、铁砂、钢丸、玻璃丸、陶瓷丸等，可以根据3D打印件的材质和表面要求进行选择。使用这种方法需要有专门的设备，后处理成本比较高，但处理速度很快，约510分钟即可打磨完一个制件，制件在处理过后表面光滑，有均匀的亚光效果。喷砂喷丸处理是常用的后处理工艺，对于金属3D打印件尤其实用。二、表面打磨与抛光常见表面打磨与抛光的方法 蒸汽平滑处理蒸汽平滑处理是一种化学抛光手段，指的是将3D打印制件浸渍在蒸汽罐，罐底部有已经达到沸点的液体，蒸汽面上升包裹住制件后可以融化零件表面约2微米左右的一层，几秒钟内就能把表面变得光滑闪亮。针对各种不同材质的3D打印件，应当选用不同的对应液
7、体熏蒸。例如，ABS材质的模型可以使用丙酮蒸汽抛光，丙酮可以溶解ABS材料；PLA材料则不可用丙酮抛光，需要使用PLA专用的抛光油。使用这种方法时，可以使用玻璃罐与酒精灯，也可以使用专用的电加热设备，但最关键的是操作人员一定要充分做好安全防护措施，并尽量在通风环境下操作。二、表面打磨与抛光常用打磨与抛光的工具和设备 笔绘指的就是利用画笔和颜料对制品进行手工上色。画笔由大到小有多种尺寸，大笔可用于大块涂抹，而小的勾线笔则可以对细节处进行精密的上色；颜料最常使用的是丙烯颜料，通过混合可调出多种颜色，同时其附着力强，不会轻易脱落。此外，也可以使用马克笔直接涂色，马克笔为油性颜料，涂出的颜色光泽性好，
8、无需调色操作方便，但缺点是颜色单一且不易凸显细节。手绘的方式易学难精，虽然上手很方便但要绘制出好的效果并不容易。大块上色时可以采用十字交叉法，在第一层快干还没干时，上第二层新鲜颜料，第二层的笔刷方向和第一层垂直；细节处则可以放在最后用小笔慢慢绘制。总的说来，笔绘的优点是适合处理复杂细节。三、表面着色处理常见表面着色的方法-笔绘涂抹 喷涂上色是使用喷笔、气泵或是直接使用喷漆罐来喷涂颜料的一种上色方式。与笔绘相比，这种方式上色效率高，喷洒面积大，更适合用作大型零件的上色或是在笔绘之前喷涂底色。使用喷笔加小气泵的方式需要自行调配、稀释颜料，操作比较麻烦，优点是颜色多样且成本较低；直接使用手摇喷漆罐则
9、比较方便，不过成本较高且无法调色。在喷漆之前，可以在制件表面先喷涂一层水补土。水补土有三个作用：一是检查塑件本身或打磨后的瑕疵，二是增加后续颜料的附着性，三是使最终颜色呈现的结果更准确。三、表面着色处理常见表面着色的方法-喷涂上色三、表面着色处理常用表面着色的工具和设备 对于大尺寸或多部件的模型，经常还需要拼接构件并进行粘合。大部分塑料材料可以使用粘合剂粘合的很牢固，例如ABS材质的制件可用丙酮粘合，粘合后强度非常理想。由于倒角磨损或是成型误差等因素，在两个部件的拼接接缝处时常会有缝隙。这种情况会严重影响制件观感，即使喷漆后表面的不平整也会非常明显。对此，可以使用诸如AB补土这类填料填入缝隙，
10、再配合打磨手段将整体制件表面打磨平整，这样再进行上色处理后就不会再还有拼接痕迹。四、其它后处理方式拼接粘合 3D打印制件的热处理大致分为两类，一种是对于金属制件的回火处理，还有一种是对于光固化类塑件的加热固化处理，这两种热处理的目的均为对制件的改性。对金属3D打印制件，由于在成型过程中激光将金属粉末瞬间加热至一千度以上高温，之后又在高速气流作用下于极短时间内冷却到一百多度，材料组织结构经历了“奥氏体马氏体”的转变，类似于经历了一次“淬火”。因此金属3D打印件从设备中取出时力学性能偏脆硬并且存在内应力，在电炉中进行高温回火后可以具备更为优良的综合力学性能。光敏树脂成型的制件可能会因为UV灯或激光光源照射强度不足的原因而未充分固化，这样成型的制件会质地偏软，强度硬度都比较差。对此，也可以把这类制件放入专门的烘箱中进行加热固化，这样就可以得到充分固化的、力学性能更为优秀的制件。四、其它后处理方式拼接粘合【思考与练习】增材制造制品的后处理包含哪些内容，有何作用？常用去除支撑结构的方法有哪些，分别适用于什么场合？常用表面打磨与抛光的方法有哪些，分别适用于什么场合？常用表面着色的方法有哪些，分别适用于什么场合？谢谢学习
