金屬3D打印的表面處理方法

導讀：增材制造中一項未解決的挑戰(zhàn)是表面處理和光潔度,。

理論上,，增材制造能夠自由創(chuàng)建復雜形狀,，但實際上,，表面光潔度通常需要設計約束,。雖然提高金屬粉末質(zhì)量,、優(yōu)化構建方向和工藝參數(shù)可以在一定程度上提高增材制造零件的表面質(zhì)量,，但零件表面粗糙問題并不能完全解決。因此,，對3D打印零件進行后處理是有必要的,。目前主要的后處理方法包括精加工和機械加工。下面我們來仔細看看這些方法吧,。

△金屬3D打印表面處理

精加工工藝

精加工方法主要包括手工拋光,、噴砂或數(shù)控磨削。手工拋光質(zhì)量很大程度上取決于操作者的經(jīng)驗,，重復性和一致性差,，人工和時間成本高，并且拋光過程中產(chǎn)生的粉塵對人體健康有害,。此外,，噴砂和CNC磨削對內(nèi)表面復雜、多孔結(jié)構的零件加工可達性較差,，因此一般用于零件外表面的清潔和拋光以及去除氧化層,。

對于高表面質(zhì)量要求：Ra在0.8μm~1.6μm的復雜結(jié)構件，精加工工藝面臨很大挑戰(zhàn),。除上述方法外,，還有形狀自適應磨削、激光拋光,、化學拋光和磨粒流加工,。

△電拋光醫(yī)療植入物

形狀自適應磨削

形狀自適應磨削 (SAG) 是一種用于自由曲面加工難加工材料（如陶瓷和硬金屬）的新工藝,。盡管加工設備的設備剛度較低，但工具的半彈性可以實現(xiàn)具有高表面光潔度的延性模式磨削,。據(jù)悉,，有研究人員采用球形柔性磨頭的形狀自適應磨削方法對鈦合金3D打印零件的自由曲面進行拋光。通過粗拋和精拋去除增材制造表面的缺陷層,，最終表面粗糙度Ra小于10nm,。

激光拋光

激光拋光利用高能激光束再次熔化零件表面材料以降低表面粗糙度。目前,，激光拋光零件的表面粗糙度Ra在2~3μm左右,。由于激光拋光設備成本較高，在實際的3D打印后處理工藝中并未得到廣泛應用,。

化學拋光

化學拋光的直接結(jié)果是微粗糙度平滑和拋光形成,，以及上層的平行溶解。在小型增材制造中,，去除中空結(jié)構或帶有中空結(jié)構零件表面松散易脫落的球狀層有顯著效果,。通過化學拋光和電化學拋光，多孔植入物的表面粗糙度從6~12μm降低到0.2~1μm,。

△復雜結(jié)構零件的磨料流拋光效果,。

磨料流加工

磨料流加工 (AFM) 是一種內(nèi)表面精加工工藝，其特征在于使載有磨料的流體流過工件,。這種流體通常非常粘稠,，具有油灰或面團的稠度。AFM可以平滑和拋光粗糙表面,，專門用于去除毛刺,、拋光表面、形成半徑,，甚至去除材料,。AFM的性質(zhì)使其成為其他拋光或研磨工藝難以到達的內(nèi)表面、槽,、孔,、腔和其他區(qū)域的理想選擇。

粉末床融合技術可以實現(xiàn)所有金屬增材制造工藝中最好的表面質(zhì)量,。除了上述精加工方法外，有時還需要對關鍵零件進行加工,。這兩種后處理手段在3D打印模具應用中得到了廣泛的應用,。讓我們期待未來會有更多簡單、有效的表面加工工藝出現(xiàn),！

參考閱讀：

A look at surface treatment methods for metal 3D printing