如何打磨3D打印零件獲得光滑表面？

導(dǎo)讀：所有的制造過(guò)程都有一定的局限性,，因?yàn)榧词故菣C(jī)器也無(wú)法生產(chǎn)出特別光滑的形狀,。3D打印由于自身的制造原理，由于層厚的存在,，剛打印出的部件不會(huì)十分光滑,，因此總是需要一些后處理。打磨是3D打印中最常見(jiàn)的后處理技術(shù),，也是最消耗勞動(dòng)力的環(huán)節(jié),。那么如何對(duì)打印后的零件進(jìn)行打磨呢？南極熊整理了關(guān)于打磨零件的相關(guān)信息,，我們一起看下去吧,！

打磨零件總是耗時(shí)耗力，這也是最令人“勸退”的步驟,。但是,，有一些技術(shù)可以幫助人們更快、更專業(yè)的打磨,。今天主要以打磨PLA為例,，南極熊將介紹打磨零件時(shí)的注意事項(xiàng)以及操作方法，從而獲得光滑的零件表面,。

打印光滑的零件

△打印光滑零件以節(jié)省打磨時(shí)間

為了避免后續(xù)大量的打磨工作,，最有效的辦法就是在打印零件時(shí)就提高零件的精度，比如打印容易打磨的零件,，減小層厚,。可以在切片機(jī)進(jìn)行設(shè)置，分層的層厚越小,，精度越高,，打磨量越少。

●與大多數(shù)塑料一樣,，PLA具有吸水性,，這意味著它會(huì)吸收空氣中的水分。通過(guò)打印機(jī)噴嘴的PLA會(huì)留下粗糙表面,。剛開(kāi)封進(jìn)行使用的新的線材大多是真空包裝的并帶有干燥劑,，所以使用新線材能夠規(guī)避吸水性的影響。但是,，使用超過(guò)幾周的線才應(yīng)存放在干燥的地方或在打印前干燥，最大程度避免吸水性的影響,。

●從設(shè)計(jì)軟件導(dǎo)出3D模型的方式也會(huì)對(duì)最終打印件的表面質(zhì)量產(chǎn)生影響,。弦高是 STL 文件與源模型的最大允許偏差。弦高越低,，意味著模型將具有較高的多邊形數(shù),，從而減少曲面上看到的多面角。導(dǎo)出STL文件時(shí),，保持弦高遠(yuǎn)低于打印層高度會(huì)提高表面質(zhì)量,。如果您從Thingiverse等共享網(wǎng)站下載了 STL 文件，您將無(wú)法更改弦高,。通常,，但存儲(chǔ)庫(kù)上的 STL 文件往往具有不錯(cuò)的分辨率，因此您無(wú)需擔(dān)心這一點(diǎn),。

●獲得平滑的 STL 文件后,，可以更改切片器的設(shè)置，有很多設(shè)置可以幫助減少所需的打磨量,。此處列舉了幾個(gè)設(shè)置,，可供參考：

1. 打印方向在表面質(zhì)量中起著重要作用。懸垂區(qū)域需要支撐,，從而形成非常粗糙的表面,。如果可能，選擇合適的打印方向,，減少明顯的支撐痕跡,。
2.在合理范圍內(nèi)，層高可以設(shè)置為小值,。非常低的層高會(huì)增加大量打印時(shí)間,，但會(huì)產(chǎn)生更平滑的光潔度。具有垂直墻壁和平頂?shù)男螤畋扔薪嵌鹊膲Ρ诨驁A頂頂部更能更平滑。
3.壁厚對(duì)于打磨非常重要,。在打印前可以設(shè)置一點(diǎn)額外的壁厚,，以防后期打磨得太深。否則,，可能會(huì)產(chǎn)生孔洞等缺陷,。當(dāng)后期打磨時(shí)，薄壁會(huì)偏斜,，在填充物中留下印記圖案,。另外，打印時(shí)需要牢牢固定住零件,，以防易碎部件的折斷,。
4.打印速度的合理設(shè)置，速度過(guò)快可能會(huì)導(dǎo)致打印機(jī)振動(dòng),，產(chǎn)生粗糙的避免,。因此，請(qǐng)減慢機(jī)器的打印速度以減少振動(dòng),。
5.獨(dú)特的切片軟件功能還有助于實(shí)現(xiàn)更平滑的3D打印,。Ultimaker Cura和PrusaSlicer提供了一種稱為“熨燙”的功能，可以平滑打印的頂層,。

△平滑頂層功能（來(lái)源：Jackson O'Connell via All3DP）

為什么打磨,？


△打磨后的模型（來(lái)源：Steffenator7 via Thingiverse）

打磨過(guò)程確實(shí)是一個(gè)耗時(shí)耗精力的過(guò)程，那么究竟為什么需要打磨呢,？有以下幾個(gè)原因：

●安全和舒適：去除鋒利的邊緣和粗糙的表面提高安全性能是有必要的,。PLA不是很鋒利，但在服裝或假肢等可穿戴應(yīng)用中可能引起人的不適,。在打磨時(shí),，可以先用粗砂紙或銼刀去除尖銳的東西�,？梢愿�容易地在后續(xù)步驟中進(jìn)行強(qiáng)力打磨,，而不會(huì)撕裂砂紙。

●精密配合：如果您要組裝機(jī)械零件,，精度很重要,。軸和孔需要基于其功能的精確間隙進(jìn)行間隙、過(guò)盈或過(guò)渡的配合,，但根據(jù)打印機(jī)的精度,，這些配合尺寸需要進(jìn)行一些調(diào)整。在打磨之前和打磨過(guò)程中,，測(cè)試配合部件并標(biāo)記要去除的區(qū)域,，并注意不要打磨得過(guò)深。

●美學(xué)：打印品的外觀很重要，特別是對(duì)于電影道具或營(yíng)銷演示等功能性作品,。

打磨時(shí)需要的工具

△不同砂紙進(jìn)行打磨（來(lái)源：Tool Tango）

無(wú)論出于何種原因進(jìn)行打磨,，都需要先從快速去除材料開(kāi)始，即粗磨開(kāi)始,。這可以加速打磨的整體速度,。砂紙有各種類型的砂礫（粗糙度）。粗粒度（60 或更�,。┯糜诳焖偃コ�材��,。中等粒度（60到80）用于在打底前進(jìn)行平滑處理。細(xì)粒度（100到120）,。非常細(xì)的砂礫（150 到 220）,。超細(xì)（400 或更高）用于噴漆后的拋光和拋光。

通常,，較便宜的砂紙使用的粘合劑較差,，沙子會(huì)從從紙上脫落。更糟糕的情況是砂紙粒度不一致,。一張細(xì)紙上的單個(gè)粗粒會(huì)留下很深的劃痕，讓之間的打磨過(guò)程“前功盡棄”,。出于這個(gè)原因,，在更換更細(xì)的砂紙之前清潔零件是十分重要的，以去除任何殘留的粗顆粒,。

DIY工具

△制作自己的打磨工具（來(lái)源：hansus via Thingiverse）

某些零件的幾何形狀可能需要專門(mén)的工具來(lái)打磨特定的表面或難以到達(dá)的地方,。幸運(yùn)的是，這并不一定很昂貴,，因?yàn)橛性S多DIY解決方案,。例如，可以通過(guò)將砂紙包裹在一塊硬質(zhì)材料（通常是木材）周圍來(lái)制作砂磨塊,。砂紙和砂塊之間的泡沫,、布或橡膠墊有助于砂紙貼合零件的形狀。該砂墊適用于軟化硬邊和去除STL文件偽影,。較厚的墊將使砂紙符合零件的形狀,。但請(qǐng)注意，如果用力過(guò)猛,，用厚軟墊打磨尖角會(huì)導(dǎo)致紙張撕裂,。通常只需折疊一張砂紙就可以很好地處理深凹槽和角落。在銷釘周圍滾動(dòng)砂紙以擴(kuò)大或平滑孔,。當(dāng)然,，您也可以打印自己的打磨工具。

打磨設(shè)備


△使用電動(dòng)工具輕壓（來(lái)源：Dremel UK via YouTube）

打磨工具也十分實(shí)用，可以處理人手難以觸及的區(qū)域,。PLA不會(huì)磨損銼刀,，但會(huì)堵塞銼齒，因此利用精細(xì)打磨工具是個(gè)不錯(cuò)的解決方案,。另一個(gè)需要隨身攜帶的好物品是粘性布,，用于在打底或涂漆之前清潔物體，將所有的打磨灰塵去除,！

●電動(dòng)工具
電動(dòng)工具非常適合在大面積上快速去除材料,。這可以節(jié)省很多時(shí)間，但需要注意的是如果壓力或速度太高,，特別是壁薄或零件小的情況下,，摩擦作用會(huì)在幾秒鐘后軟化或熔化PLA。

南極熊建議您從不太關(guān)鍵的打磨區(qū)域開(kāi)始,，了解并適應(yīng)它的升溫速度,，同時(shí)注意不要長(zhǎng)時(shí)間打磨一個(gè)區(qū)域。如果零件在打磨時(shí)變得不那么光滑,，那么它就會(huì)變得太熱,。這時(shí)可以使用一些散熱裝置，例如風(fēng)扇進(jìn)行解決,。

●其他材料
填充劑和底漆對(duì)于隱藏深層線,、間隙和其他低洼缺陷至關(guān)重要。較大的間隙可以用木膩?zhàn)踊蝾愃频奶畛湮镄扪a(bǔ),，而底漆是一種可以很好地粘附在基面上的多孔涂料,。
可打磨底漆適用于光滑的表面。刷涂底漆成本更低,，適用于現(xiàn)場(chǎng)填充或非常大的項(xiàng)目,。噴涂底漆很方便，不會(huì)留下刷痕,。

打磨技術(shù)

△粗糙表面到光滑表面（來(lái)源：Michael Heit via All3DP）

零件的打印表面具有波峰和波谷,。波峰值由打印層、支持材料,、打印機(jī)工件或 STL 節(jié)點(diǎn)組成,。波谷是由中斷的噴嘴流動(dòng)引起的層之間的空間和間隙。為了使表面光滑,，需要通過(guò)去除材料使波峰變平,，并用填充物或底漆填充波谷。打磨過(guò)程一遍先用粗砂紙進(jìn)行一次打磨,，去除幾乎所有的峰,。然后,，使用更精細(xì)的砂紙進(jìn)一步消除上一步的劃痕。濕磨可用于更細(xì)的砂礫,。使用一點(diǎn)水有助于清除碎屑并防止紙張被粘住,，因?yàn)榈灼岷吞盍蠒?huì)粘在紙上并堵塞砂礫。但最重要的是：記得在打磨時(shí)始終使用防塵口罩和護(hù)目鏡,！

打磨其他材料


△用中砂紙打磨泡沫部件（來(lái)源：Priority Prototypes）

掌握了打磨PLA的方法后,，您可以嘗試其他材料。要注意,，硬度,、紋理和軟化溫度的變化會(huì)影響零件的打磨方式。

●ABS 和 PETG 是流行的印刷細(xì)絲,，可以進(jìn)行蒸汽平滑處理,，從而使用溶劑暫時(shí)溶解表面材料。

●如果施加過(guò)大的力,，橡膠材料往往會(huì)弄臟,。快速,、輕柔的打磨效果最佳,。對(duì)粘性材料使用濕磨，以避免抓住材料和堵塞,。如果橡膠想要抓住砂礫,，請(qǐng)使用更細(xì)的砂紙。

●木材和復(fù)合長(zhǎng)絲等纖維材料應(yīng)按紋理方向打磨,。打磨時(shí)要記得帶上手套，不然一些纖維會(huì)劃傷手指,。濕磨可防止復(fù)合纖維在空氣中傳播,，但仍需始終佩戴防塵面罩。

●金屬需要更長(zhǎng)的時(shí)間打磨,，但可以達(dá)到高光澤,。隨著時(shí)間的推移，氧化會(huì)使鋁和銅等一些金屬變鈍,。添加透明涂層以防止氧化或拋光以恢復(fù)光澤,。

●高密度聚氨酯泡沫很容易用中等粒度打磨。由于打磨的灰塵會(huì)在空氣中不斷漂浮,，因此請(qǐng)保持真空運(yùn)行,。聚苯乙烯泡沫可以被油漆熔化，所以在你在零件上投入太多時(shí)間之前先用廢料進(jìn)行測(cè)試,。

●玻璃和陶瓷比某些砂紙中的砂粒更硬,。需要使用專門(mén)的砂石,、木棍或泥漿。

打磨3D打印后的零件不是一件易事,，它直接決定了零件的表面質(zhì)量,，那么在看完南極熊整理的打磨方法后，你是否會(huì)有一些啟發(fā)呢,？快動(dòng)手試一試吧,，期待你的光滑零件哦！