2017年9月8日 星期五

.解析 3D 列印後處理的「門道」

Post Processing in 3D Printing




來源: 3D科学谷

製造具有複雜幾何形狀的,功能整合式的零組件是3D列印技術主要優勢之一,但是3D 列印的零組件,同時也面臨著提高表面品質的挑戰。對3D列印零組件進行後處理,是提升表面品質的有效方式。

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那麼,怎樣才能充分發揮出後處理技術的效果? 後處理技術對3D列印零組件的設計有影響嗎? 美國一家從事後處理設備研發及服務的公司 Bel Air Finishing Supply 針對這些問題提出了幾點建議。

3D列印後處理有「套路」
沒有哪種技術可以對所有的3D列印零組件進行後處理。3D列印零組件的表面品質受到打印機類型、列印技術和材料粒度多種因素的影響。後處理技術需要與列印材料、列印技術和零件幾何形狀相匹配,有時多種不同技術,可以用於一種零件的後處理。

在設計3D列印零件時要考慮的不僅僅是3D列印技術。例如,一個原本由5個部分組成的組件,可以被設計為一個整體的、整合式的零件,然後由3D列印設備及製造出來。

但是在採用這種設計方案的時候,應考慮到打印完成後的表面處理要求,有時傳統的精加工技術,可能並不適用於這種3D列印的零件,那麼,這種情況下就需要重新調整設計方案,考慮將整體式的零件拆分為兩個部分,列印完成之後進行組裝。調整設計方案之後,既可以通過標準的精加工技術,完成3D列印零件的表面處理要求,又能夠保證高效的生產。

在確定你需要的3D列印方式和進行零件設計之前,就確定對零件表面品質的要求。即使是同一個3D列印零件,不同位置上的表面光潔度也會有所差異,比如在下圖中,零件7個不同位置的表面光潔度差異很大,這與列印零件的成型方向和在列印基台的定位是相關的。

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因此,為了獲得最佳的表面光潔度,需要針對選擇的3D列印技術把握好零件關鍵面的成型方向。還有一個考慮的因素是列印速度,列印速度和表面光潔度,是負相關的兩個因素。

另外,零件的表面光潔度,關係到後處理時的材料去除量,一般來說列印零件的表面光潔度越低,在後處理時需要去除的材料就越多。

充分瞭解後處理技術。3D列印後處理的技有多種,例如水射流清潔和濕磨技術等,很多後處理技術都牽涉到一定程度的材料去除,因而在設計零件的幾何形狀時,需要考慮到後處理技術,並考慮如何補償這些去除量。

對於粉末床技術列印的尼龍零件,在列印後通過水射流技術可以清除多餘的列印粉末,提升表面光潔度。



3D打印后处理的“门道”
後處理前的3D列印零件,右圖為200倍放大圖像



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濕磨削後處理之後的3D列印零件,右圖為200倍放大圖像

收集後處理的結果及數據,並用於下一輪的設計優化。在對初次列印的零件進行後處理之後,評估尺寸公差,表面光潔度以及在後處理中損失的幾何形狀,將這些訊回反饋給設計團隊,在進行設計優化時,考慮是否需要增加加工餘量,或者考慮是否需要將零件拆分為多個組件等。


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左1: 初次3D列印的未經過後處理的空氣壓縮機葉片:;左2:經過拋光處理的列印葉片,側面前緣有缺損;右1:參考了初次列印和後處理結果後,在列印時對葉片進行了重新定位


花時間理解和驗證你所使用的任何一種後處理技術。條件允許的話,用不同的加工技術,來製造的產品原型,然後進行表面處理,對結果進行分析,掌握每種技術所存在的限制因素。

                                                                                                                                                                                                                 

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