蒸汽平滑：3D 打印中有效的表面處理工藝!

導讀：蒸汽平滑能夠?qū)⒋植诘姆謱颖砻孓D(zhuǎn)變?yōu)楣饣�的表面，成�?D打印領(lǐng)域一種重要的后處理技術(shù),。隨著3D打印零件需求的增長，實現(xiàn)高質(zhì)量的表面光潔度至關(guān)重要,。3D打印物體的后處理技術(shù)可以起到增強美觀和提高機械性能的作用,。通過解決3D打印中可見層線和粗糙表面的常見問題，蒸汽平滑是實現(xiàn)專業(yè)品質(zhì)結(jié)果的有效選擇,。那么什么是3D打印中的蒸汽平滑技術(shù)呢,？其特點和優(yōu)勢有什么呢？

什么是 3D 打印中的蒸汽平滑,？
蒸汽平滑是 3D 打印的一種精加工技術(shù),，也稱為“化學蒸汽平滑”、“蒸汽拋光”或“蒸汽融合”,，將打印部件暴露在蒸發(fā)的溶劑中,，有助于消除3D打印零件的表面層線。

該過程中使用的化學蒸氣與材料表面發(fā)生反應,，材料熔化并部分溶解,，從而獲得更光滑的表面。通過使用這種技術(shù),，3D打印零件可以獲得光滑有光澤的表面,。蒸汽平滑可以被視為一種出色的精加工選項，可為3D打印增加顯著的價值,。該技術(shù)廣泛應用于汽車和航空航天行業(yè),，這些行業(yè)的零件必須盡可能光滑和完美，以獲得最佳功能和美觀,。


△MJF PA 12 3D 打印的比較：打印狀態(tài)（左）和蒸汽熔融（右）

蒸汽平滑如何發(fā)揮作用,？
蒸汽平滑是一種高效的方法，無需去除任何材料即可在各種材料上實現(xiàn)平滑的表面光潔度,。它采用整理劑和受控化學熔化來實現(xiàn)所需的結(jié)果,，在此過程中保持適當?shù)臏囟群蛪毫�可以獲得想要的效果，并且能夠避免對工件造成損壞,。


△3D 打印蒸汽平滑過程圖示

以下是有關(guān)全自動平滑過程如何工作的分步指南：

第 1 步 - 將工件放入帶有精加工劑（通常為 FA 326）的密封處理室中,。該精加工劑通常用于各種塑料材料，但根據(jù)所處理的材料,，可以使用不同的精加工劑,。

第 2 步 - 將工件放入平滑室中，將試劑加熱至特定溫度,，以在零件周圍產(chǎn)生蒸汽,。保持溫度和壓力控制對于確保蒸汽均勻分布在表面上至關(guān)重要,。

第 3 步 -蒸汽附著在零件表面，形成受控的化學熔化物,。這種熔化通過液化和重新分布材料來減少表面的峰和谷,，從而形成更光滑的表面。

第 4 步 -化學熔化還增強了材料的光澤和光澤,。光澤增強的程度取決于加工參數(shù)和整理劑,。

第 5 步 -一旦試劑完成其工作，平滑室被加熱以除去蒸汽和整理劑,，然后將其收集在桶中,。工件沒有任何殘留物，并且在此過程中不會去除任何材料,。

第 6 步 -平滑處理完成后,，工件可以進行二次處理，如染色,、噴漆或任何其他表面處理,。

可用的技術(shù)和材料類型
蒸汽平滑廣泛應用于各種3D打印材料中，包括聚合物和彈性體,，最常用的是PA 12和PA 11,。蒸汽熔融后處理技術(shù)可以與染色相結(jié)合，以獲得光滑且彩色的部件表面,。


△蒸汽平滑彩色 SLS 和 MJF 零件

蒸汽平滑的好處
3D 打印徹底改變了制造業(yè),，能夠生產(chǎn)具有復雜幾何形狀的復雜零件。然而,，隨著技術(shù)的發(fā)展,，提高打印部件的表面光潔度仍然是一個挑戰(zhàn)。這就是這種后處理技術(shù)顯著增強 3D 打印零件表面效果的地方,。其主要優(yōu)點如下所示,。

●改善表面光潔度
與表面粗糙度通常大于 8 μm Ra 的標準 SLS 零件相比，化學氣相平滑可以實現(xiàn)低于 3 μm Ra 閾值的表面光潔度,。

●增強性能
改進的表面光潔度會極大地影響打印零件的機械性能,。在增材制造方面，表面粗糙度直接影響零件的拉伸強度,、斷裂伸長率和彎曲性能,。不良的表面光潔度會產(chǎn)生應力集中并縮短零件的疲勞壽命，導致零件過早失效,。

●耐濕性
這種表面光潔度顯著降低了零件表面的吸濕性,。水分會導致零件降解并影響其機械性能。通過密封部件的表面，蒸汽平滑可防止吸濕,，使打印部件更加耐用,。

●非視距功能
該工藝最顯著的優(yōu)點之一是它能夠打磨非視距特征，可以到達傳統(tǒng)拋光或打磨方法無法到達的深凹處和內(nèi)部空腔,。因此,，具有復雜幾何形狀的零件仍然可以獲得高質(zhì)量的表面光潔度,。

●尺寸精度
蒸汽平滑可以保留打印部件的幾何形狀和尺寸精度,，同時提高其表面光潔度。與傳統(tǒng)的機械加工或打磨工藝不同,，蒸汽拋光不會造成磨損,，并且可以保持部件的原始形狀，而傳統(tǒng)的機械加工或打磨工藝可能會導致打印部件變形或改變尺寸,。這對于需要嚴格尺寸公差的高精度零件尤其重要,。


△采用 SLS 打印的蒸汽熔融黑色染色 PA 12 部件

蒸汽平滑 3D 零件應遵循的設(shè)計技巧
在為打印后將進行蒸汽平滑的零件設(shè)計 CAD 文件時，可以使用以下設(shè)計技巧,，確保零件變得美觀：

●包括連接兩個曲面的圓角,、曲線、邊線或直線以創(chuàng)建圓角邊緣,，這使得平滑過程更加有效和均勻,。
●避免使用具有銳邊或尖銳內(nèi)角的幾何形狀，因為這些部件會積聚化學物質(zhì)并阻礙平滑過程的有效性,。
●確保進行適當?shù)谋砻嫣幚�,，包括在蒸汽平滑之前進行噴砂和清潔，以使蒸汽均勻地沉積在表面上,。
●保持壁厚均勻,，讓蒸汽更均勻地滲透到部件中，從而保證光滑的表面紋理,。
●設(shè)計具有足夠質(zhì)量的零件,，以允許更長的暴露于蒸汽的時間。薄切片可能難以保持熱量,。
●在具有復雜特征的區(qū)域使用支撐結(jié)構(gòu),，以確保它們在平滑過程中不會變形。

蒸汽平滑的應用
蒸汽拋光是一種強大的精加工工藝,，可以顯著提高 3D 打印的性能和美觀度,。該技術(shù)可用于創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)的最終用途零件的一些應用如下：

●醫(yī)療設(shè)備：定制醫(yī)療設(shè)備需要高精度、耐用性和生物相容性,。蒸汽平滑可以制造光滑,、無孔、易于清潔的醫(yī)療部件，這些部件佩戴舒適且防汗,。
●可穿戴設(shè)備：可穿戴技術(shù)是一個不斷增長的市場,，需要輕便、耐用和舒適的組件,。蒸汽平滑 3D 打印可以提供高品質(zhì)的美觀性和耐磨性,。憑借觸感柔軟的飾面、易于清潔的表面和集成功能,，采用這些飾面的定制耐磨部件可以滿足行業(yè)的嚴格要求,。
●流體流動組件：流體傳輸和處理組件需要高精度、防漏操作且易于維護,。蒸汽平滑可以創(chuàng)建液體儲存器和儲液罐,、流體傳輸管道和歧管以及具有光滑和密封表面的管道，以防止細菌生長,，使其成為皮膚和食品接觸環(huán)境的理想選擇,。
●汽車和工業(yè)機械：蒸汽平滑是一種理想的精加工工藝，適用于閥蓋,、油底殼和其他必須防漏和耐腐蝕的關(guān)鍵部件,。這些部件的光滑、觸感和耐用表面可以改善其美觀性并提供更多功能,。


△HP MJF 3D 打印部件組裝成球體,。兩者均染成黑色，其中一個半球經(jīng)過蒸汽平滑處理（右）,，另一個經(jīng)過標準表面處理（左）