3D отпечатаните части нямат автоматично гладка повърхност. Крайното качество на повърхността зависи от няколко променливи, включително технологията за 3D печат, материал, дебелина на слоя, параметри на печат, Геометрия на част, и метод на последваща обработка.

За някои приложения, леко текстурирана повърхност е приемлива. За другите, частта може да се нуждае от гладка, униформа, готов за боядисване, или дори лъскава повърхност.

Така, как да получите гладка повърхност с 3D печат?

Най-ефективният подход е да изберете правилната комбинация от печатна технология, материал, параметри на процеса, и след обработката въз основа на функционалните и козметични изисквания на частта.

Това ръководство обяснява основните начини за постигане на гладки 3D отпечатани повърхности, сравнява различни методи за довършителни работи, и предоставя практически насоки за избор на правилния процес.

Какво определя повърхностното покритие на 3D отпечатаните части?

Преди да изберете метод на довършителни работи, важно е да разберете какво създава грапавостта на повърхността на първо място.

За разлика от конвенционалната обработка, 3D печатът обикновено изгражда компоненти слой по слой. Геометрията на тези слоеве може да създаде видими стъпки, линии, или текстури върху завършената повърхност.

Основните фактори, влияещи върху 3D отпечатаната повърхност, включват:

· 3D печатна технология

· Материал за печат

· Височина на слоя

· Диаметър на дюзата или разделителна способност на печат

· Скорост на печат

· Скорост на екструдиране

· Температура на печат

· Скорост на охлаждане

· Ориентация на частта

· Геометрия на детайла

· Подпорни конструкции

· Метод на последваща обработка

Различните производствени процеси естествено произвеждат различни повърхностни характеристики.

например, FDM частите често показват видими линии на слоя, докато SLA частите могат да имат много по-гладка повърхност директно от принтера. Технологиите на базата на прах като SLS и MJF могат да доведат до леко зърнеста текстура поради характеристиките на прахообразния материал.

Това означава, че повърхностното покритие трябва да се има предвид по време на процеса на проектиране и производство, а не да се третира като последваща мисъл.

Кои технологии за 3D печат произвеждат най-гладките повърхности?

Не всички технологии за 3D печат произвеждат еднакво качество на повърхността. Ако гладката като отпечатана повърхност е с висок приоритет, самата печатна технология се превръща в едно от най-важните решения.

FDM 3D печат

Моделиране на слети отлагане (FDM) е една от най-широко използваните технологии за 3D печат.

FDM работи чрез екструдиране на термопластичен материал през нагрята дюза и отлагането му слой по слой.

Един от основните недостатъци на FDM е наличието на видими линии на слоя. Диаметър на дюзата, височина на слоя, настройки за екструдиране, и ориентацията на печат могат да повлияят на крайното качество на повърхността.

въпреки това, индустриалните FDM системи могат да произвеждат значително по-добри повърхности от основните настолни принтери.

FDM може да бъде добър вариант, когато:

· Цената е важно съображение

· Необходими са по-големи части

· Необходими са инженерни термопласти

· Разработват се функционални прототипи

· Външният вид на повърхността е важен, но не изисква изключително гладко покритие при отпечатване

За приложения, изискващи много гладка FDM повърхност, последваща обработка като шлайфане, бластиране на мъниста, парно изглаждане, или може да се наложи боядисване.

SLA 3D печат

Стереолитмикромография (Сла) обикновено е един от най-силните избори, когато се изисква гладка повърхност с много детайли директно от процеса на печат.

SLA използва течна фотополимерна смола, която се втвърдява селективно с помощта на светлина. Тъй като процесът може да произведе много фини слоеве и детайлни характеристики, SLA частите могат да имат по-гладка повърхност в сравнение с много други технологии за адитивно производство.

SLA е особено подходящ за:

· Прототипи на външен вид

· Подробни прототипи

· Малки компоненти

· Проверка на дизайна на продукта

· Компоненти с фини характеристики

· Части, при които качеството на повърхността е важно

въпреки това, трябва да се имат предвид и свойствата на материала. Гладката повърхност сама по себе си не прави непременно SLA най-добрият избор за функционален производствен компонент.

PolyJet 3D печат

Технологията PolyJet също използва фотополимерни материали и е в състояние да произвежда високо детайлни компоненти с гладки повърхности.

Способността му да отлага много тънки слоеве го прави подходящ за приложения, при които фините детайли и външният вид на повърхността имат значение.

PolyJet може да бъде полезен за:

· Прототипи с висока детайлност

· Визуални модели

· Разработка на продукти

· Сложни геометрии

· Компоненти, изискващи висококачествен външен вид

Много части от PolyJet могат да се използват с минимална довършителна обработка, когато основната цел е външният вид и детайлите на размерите.

Carbon DLS

Въглероден цифров светлинен синтез (DLS) използва материали на базата на смола, за да произвежда части с много детайлни геометрии и гладки повърхности.

Технологията може да създаде отлични външни повърхности и детайлни вътрешни характеристики, което го прави подходящ за напреднали прототипи и определени функционални приложения.

Когато качеството на повърхността е ключово изискване, Carbon DLS може да осигури силна алтернатива на конвенционалните технологии за производство на добавки на базата на прах.

3D Сравнение на покритието на печатната повърхност

Едно опростено сравнение може да помогне при избора на технология:

технология	Типична отпечатана повърхност	Възможност за детайлност	Последваща обработка
FDM	Видими линии на слоя	Среден	Често се препоръчва
Сла	Гладка	високо	Понякога се изисква
PolyJet	Много гладко	Много високо	Често минимални
mjf	Леко текстуриран	високо	Често използван
SLS	Зърнеста/текстурирана	високо	Често използван
DMLS	Текстуриран/металик	високо	Често се изисква
Carbon DLS	Много гладко	високо	Зависи от приложението

Най-важният момент е, че няма единична „най-добра“ технология за 3D печат за всяко приложение.

Идеалният процес зависи от необходимото покритие на повърхността, материал, толерантност на размерите, механични свойства, обем на производството, геометрия, и окончателно приложение.

Какви материали за 3D печат осигуряват гладка повърхност?

Изборът на материал също влияе върху качеството на повърхността, но технологията на печат често има по-голямо влияние върху първоначалното покритие на повърхността.

Общи категории материали, използвани за гладки 3D отпечатани части, включват:

· Термопластика

· Фотополимери

· Термореактивни смоли

· Материали на основата на полиуретан

· Найлон и други технически полимери

· Метални прахове за производство на метални добавки

въпреки това, покритието на повърхността никога не трябва да бъде единственият фактор, използван за избор на материал.

За функционални компоненти, може също да се наложи да оцените:

Механична якост

Ако компонентът ще носи товари или ще изпитва механично напрежение, материалът трябва да осигурява достатъчна здравина и твърдост.

Топлоустойчивост

Компоненти, използвани в близост до двигатели, двигатели, електрически системи, или среда с висока температура може да изисква материали с по-висока устойчивост на топлина.

Химическа устойчивост

Някои приложения излагат компонентите на въздействието на масла, горива, почистващи химикали, разтворители, или други агресивни среди.

Стабилност на размерите

Ако частта взаимодейства с други компоненти, стабилността на размерите може да бъде по-важна от постигането на изключително гладко козметично покритие.

Изисквания за покритие на повърхността

Накрая, определи дали изискването е:

· Както е отпечатано

· Гладка

· Матово

· Сатен

· Гланциран

· Готов за боядисване

· Обработен като

· Силно полиран

Добрият производствен партньор трябва да оцени всички тези изисквания заедно, вместо да препоръчва материал въз основа единствено на външен вид.

Как да изгладите 3D отпечатани части с последваща обработка

За много 3D отпечатани части, последващата обработка е най-практичният начин за постигане на необходимото покритие на повърхността.

Подходящият довършителен процес зависи до голяма степен от печатната технология, материал, геометрия, толерантност на размерите, и необходим външен вид.

Най-често срещаните методи включват:

1. Взривяване на мъниста

2. Изглаждане на парите

3. Довършителни работи

4. Шлайфане и полиране

Нека разгледаме всеки метод по-подробно.

1. Бластиране на мъниста

Бластирането с мъниста използва поток под налягане от малки медии за обработка на повърхността на 3D отпечатан компонент.

Медията въздейства върху повърхността и помага за премахване на видими линии на слоя или повърхностни неравности.

Пластмасови или стъклени носители могат да бъдат избрани в зависимост от желания резултат.

Предимства на бластирането с мъниста

· Бърза обработка

· Еднакъв вид на повърхността

· Може да намали видимите линии на слоя

· Може да произведе постоянно матово покритие

· Може да помогне за запазване на размерите на частта

Плоскоструенето е особено полезно за части, произведени чрез технологии като SLS и MJF.

Едно от основните му предимства в сравнение с агресивното шлайфане е, че може да осигури по-последователна повърхностна обработка на целия компонент.

Кога трябва да използвате бластиране с мъниста?

Бръсненето на мъниста е добър избор, когато имате нужда от:

· Еднакъв матов външен вид

· Постоянна повърхностна текстура

· Сравнително бърз довършителен процес

· Повърхностна обработка с ограничена промяна на размерите

въпреки това, изборът на средства за бластиране и налягане трябва да се контролира внимателно, тъй като прекомерното бластиране може да повреди тънки стени или деликатни елементи.

2. Парно изглаждане

Изглаждането с пара е процес на химическа обработка на повърхността, който може да доведе до гладкост, понякога лъскав външен вид.

Процесът използва контролирани пари на разтворител за омекотяване на най-външния слой от съвместими полимерни материали.

След това омекотената повърхност леко тече, намаляване на микроскопичните неравности и създаване на по-гладък външен вид.

Предимства на парното изглаждане

· Може значително да намали грапавостта на повърхността

· Може да създаде гладък или лъскав външен вид

· Може да подобри усещането на частта

· Може да бъде подходящ за сложни геометрии

· Може да доведе до относително постоянни резултати

Материалите, съвместими с парното изглаждане, могат да включват определени степени на ABS, ASA, и други чувствителни към разтворители полимери.

Ограничения на парното изглаждане

Основното ограничение е Материална съвместимост.

За разлика от шлайфането или бластирането, парното изглаждане не може да се прилага универсално за всеки материал за 3D печат.

Други съображения включват:

· Съвместимост с разтворители

· Безопасност на процеса

· Дебелина на стената

· Дефиниция на характеристиките

· Изисквания към размерите

· Необходим вид на повърхността

Изглаждането на парите може да бъде особено привлекателно за потребителски продукти и функционални корпуси, където външният вид и тактилното качество са важни.

3. Довършителни работи

Довършителни работи, известен също като барабанна или вибрационна обработка, обикновено се използва за относително малки компоненти.

Частите се поставят в машина за довършителни работи заедно с медиите. Движението на машината кара носителя да контактува многократно с частите, постепенно изглаждане и полиране на повърхностите.

Довършителната обработка може да бъде особено ефективна за определени метални 3D отпечатани части и приложения за партидна обработка.

Предимства

· Подходящ за серийно производство

· Може да обработва множество малки компоненти

· Ефективен за подобряване на текстурата на повърхността

· Може да осигури относително последователно завършване

Ограничения

Преобръщането не е подходящо за всяка геометрия.

Може да е неподходящо за:

· Много големи компоненти

· Изключително деликатни части

· Части с тънки стени

· Компоненти с крехки характеристики

· Части, изискващи силно локализирана повърхностна обработка

Поради това размерът и геометрията на частта трябва да бъдат оценени, преди да се избере преобръщане.

4. Шлайфане и полиране

Шлифоването е един от най-достъпните начини за изглаждане на 3D отпечатан компонент.

Процесът прогресивно премахва малки количества материал от повърхността, намаляване на пиковете и неравностите.

Шлифоването може да се извърши ръчно или с помощта на инструменти като лентови шлифовъчни машини и друго механично оборудване.

Типичен процес може да включва преминаване от относително груб абразив към прогресивно по-фини абразиви преди полиране.

Предимства на шлайфането и полирането

· Подходящ за много материали

· Ефективен върху грапави повърхности

· Може да премахне видимите линии на слоя

· Може да създаде гладък външен вид

· Полирането може да доведе до гланцово покритие

· Не изисква специална химическа обработка

Ограничения

Основният проблем с шлайфането е, че той физически премахва материала.

Следователно, може да повлияе:

· Размери на частта

· Остри ръбове

· Малки функции

· Тесни допустими отклонения

· Геометрия на повърхността

Шлайфането също може да бъде трудно, когато работите с изключително сложни геометрии.

За части, изискващи строги толеранси на размерите, количеството материал, отстранен по време на довършването, трябва да се вземе предвид по време на процеса на проектиране и производство.

Взривяване на мъниста vs. Парно изглаждане срещу. Тумблинг vs. Шлифоване

Изборът на метод за довършване трябва да се основава на действителните изисквания на компонента.

Метод	Най -доброто за	Основна полза	Основно ограничение
Бластиране на мъниста	mjf, SLS и избрани FDM части	Еднородна матова повърхност	Изисква оборудване/медия за взривяване
Парно изглаждане	Съвместими полимерни части	Гладко и потенциално лъскаво покритие	Ограничена съвместимост на материала
Довършителни работи	Малки метални/полимерни части	Ефективно партидно довършване	Ограничения за геометрията и размера
Шлифоване & Полиране	FDM и избрани метални части	Гъвкав и ефективен	Може да повлияе на размерите
Рисуване	Фокусирани върху външния вид части	Богата гама от цветове и покрития	Добавя дебелина на покритието
Машинна обработка	Повърхности с висока точност	Отличен контрол на размерите	Подходящ само за достъпни повърхности

Няма универсално превъзходен метод за довършване.

например, част, изискваща a равномерно матово покритие могат да се възползват от бластиране с мъниста, докато съвместим полимерен корпус изисква a гладък лъскав външен вид може да е по-подходящ за парно изглаждане.

Прецизен компонент със строги изисквания към размерите може да изисква напълно различен подход.

Какво причинява грапави повърхности при 3D печат?

Постобработката не е единственото решение.

Подобряването на самия процес на печат може да намали повърхностните дефекти и да сведе до минимум необходимото количество довършителни работи.

1. Неправилна скорост на екструдиране

Скоростта на екструдиране е особено важна за FDM печат.

Ако се екструдира твърде много материал, допълнителният материал може да създаде неравности по повърхността.

Недостатъчното екструдиране също може да създаде празнини и непоследователни слоеве.

Следователно правилното калибриране на екструзията е от съществено значение за постигане на последователно отлагане на слоя.

2. Неправилна температура на печат

Температурата има голям ефект върху качеството на повърхността на FDM.

Ако материалът е прегрят, може да остане мек твърде дълго и да се деформира преди да изстине.

Ако температурата е твърде ниска, материалът може да не тече или да не се свързва правилно.

Правилната температура зависи от конкретния материал и принтер.

Следователно, параметрите на печат трябва да се оптимизират според препоръките на производителя за материалите, вместо да се използва една температура за всеки полимер.

3. Недостатъчно или прекомерно охлаждане

Охлаждането влияе върху това колко бързо се втвърдява отложеният материал.

Неправилното охлаждане може да допринесе за:

· Деформация

· Лошо залепване на слоя

· Изкривяване

· Повърхностни неравности

· Несъответствия в размерите

Правилният баланс между отопление и охлаждане е особено важен за FDM печата.

4. Ghosting и Rippling

Духовете или вълните се появяват като вълнообразни шарки на повърхността.

Обикновено се свързва с вибрациите на машината, особено когато принтерът се движи със скорост, която надвишава неговата механична стабилност.

Потенциалните решения включват:

· Намаляване на скоростта на печат

· Проверка на твърдостта на машината

· Поддържане на движещи се компоненти

· Осигуряване на правилно механично подравняване

· Намаляване на вибрациите

· Оптимизиране на настройките за ускорение

Следователно добрата поддръжка на машината може да допринесе директно за по-добро качество на повърхността.

5. Ориентация на частта

Ориентацията на частите е друго важно съображение при дизайна.

Един и същи компонент може да има различно качество на повърхността в зависимост от това как е позициониран по време на печат.

Ориентацията влияе:

· Видимост на слоя

· Поставяне на поддръжка

· Текстура на повърхността

· Размерна точност

· Време за печат

· Изисквания за последваща обработка

За критични за външния вид части, видимите повърхности трябва да се вземат предвид внимателно по време на настройката за печат.

Кой е най-добрият процес на 3D печат за гладка повърхност?

Няма еднозначен отговор, защото най-добрият процес зависи от приложението.

Ако имате нужда от много гладка като отпечатана полимерна повърхност, Сла, PolyJet, или Carbon DLS може да е подходящо.

Ако имате нужда от функционален термопластичен компонент с гладък краен външен вид, FDM, SLS, или MJF в комбинация с подходяща последваща обработка може да осигури по-добър баланс между разходите, механично изпълнение, и външен вид.

За метални 3D отпечатани части, допълнително довършване като въртене, взривяване, механична обработка, или може да се наложи полиране в зависимост от изискванията за повърхността.

Правилното решение трябва да вземе предвид:

Технология на печат + материал + геометрия + толерантност + повърхностно покритие + обем на производството + приложение.

Тази комбинация е по-важна от простото избиране на технологията за печат с най-гладка повърхност при отпечатване.

3D Повърхност за печат: често задавани въпроси

Могат ли 3D отпечатаните части да бъдат напълно гладки?

да. 3D отпечатаните части могат да постигнат много гладки повърхности чрез комбинация от подходяща технология за печат и последваща обработка.

Окончателното постижимо покритие зависи от материала, процес на печат, геометрия, и метод на довършителни работи.

Коя технология за 3D печат има най-гладка повърхност?

Сла, PolyJet, и Carbon DLS са сред технологиите, способни да произвеждат много гладки като отпечатани повърхности.

въпреки това, най-добрата технология зависи от изискваните механични свойства, размерна точност, материал, и приложение.

Как да направите FDM разпечатките гладки?

Общите подходи включват:

· Оптимизиране на височината на слоя

· Калибрираща екструзия

· Оптимизиране на температурата и охлаждането

· Избор на подходяща ориентация за печат

· Шлайфане и полиране

· Взривяване на мъниста

· Парно изглаждане за съвместими материали

· Боядисване или покритие

Шлифоването влияе ли на 3D отпечатаните размери?

да. Шлифоването премахва материала от повърхността и следователно може да промени размерите.

За прецизни части, количеството отстранен материал трябва да се вземе предвид по време на проектирането и производството.

Подходящо ли е парното изглаждане за всеки 3D отпечатан материал?

не. Изглаждането на парите зависи от химическата съвместимост между разтворителя и отпечатания материал.

Поради това е по-ограничен от механичните процеси като шлайфане или бластиране.

Какво е най-доброто покритие за функционална 3D отпечатана част?

Зависи от функцията.

За движещ се или свързващ компонент, точността на размерите и грапавостта на повърхността може да са по-важни от външния вид.

За корпус на продукта, външният вид и тактилното качество може да са по-важни.

Следователно подходящият метод за довършителни работи трябва да бъде избран според действителното приложение.

Как мога да получа гладък 3D отпечатан прототип?

Започнете с идентифициране на необходимия външен вид и толеранс на размерите.

След това изберете подходящата печатна технология и материал. Ако отпечатаната повърхност не е достатъчна, използвайте подходящ метод за последваща обработка, като шлайфане, бластиране на мъниста, парно изглаждане, преобръщане, полиране, или покритие.

За инженерни прототипи, често е по-ефективно да обсъдите необходимото покритие с производителя преди печат, вместо да се опитвате да коригирате повърхността след производството.

Заключение: Как да постигнете гладко покритие на повърхността с 3D печат

Крайният резултат се влияе от печатна технология, материал, настройки на слоя, параметри на печат, ориентация на частта, геометрия, и метод на последваща обработка.

За най-гладки повърхности като отпечатани, технологии като SLA, PolyJet, и Carbon DLS могат да бъдат силни опции. FDM, SLS, mjf, и производствените процеси с метални добавки също могат да произвеждат висококачествени готови компоненти, когато е избран подходящ метод за последваща обработка.

Най-често срещаните техники за довършителни работи включват:

· Взривяване на мъниста за равномерни матови повърхности

· Изглаждане на парите за съвместими полимерни части, изискващи по-гладки повърхности

· Довършителни работи за подходящи малки компоненти и партидна обработка

· Шлайфане и полиране за гъвкаво усъвършенстване на повърхността

· Допълнителна механична обработка или покритие когато се прилагат по-строги изисквания за размери или козметика

В крайна сметка, най-доброто решение се определя от пълния набор от изисквания - не само от гладкостта на повърхността.

Ако развивате a 3D отпечатан прототип, функционален компонент, корпус на продукта, или производствена част с малък обем, предоставяне на вашия 3D CAD файл, Материални изисквания, количество, Размерени допустими отклонения, и желаното повърхностно покритие позволява Най-висока точност да препоръча най-подходящия процес на печат и довършителни работи.