蒸汽平滑：3D打印中有效的表面处理工艺!
时间：2023-08-02 16:51 来源：南极熊 作者：admin 阅读：次
什么是 3D 打印中的蒸汽平滑？
蒸汽平滑是 3D 打印的一种精加工技术，也称为“化学蒸汽平滑”、“蒸汽抛光”或“蒸汽融合”，将打印部件暴露在蒸发的溶剂中，有助于消除3D打印零件的表面层线。
该过程中使用的化学蒸气与材料表面发生反应，材料熔化并部分溶解，从而获得更光滑的表面。通过使用这种技术，3D打印零件可以获得光滑有光泽的表面。蒸汽平滑可以被视为一种出色的精加工选项，可为3D打印增加显着的价值。该技术广泛应用于汽车和航空航天行业，这些行业的零件必须尽可能光滑和完美，以获得最佳功能和美观。
△MJF PA 12 3D 打印的比较：打印状态（左）和蒸汽熔融（右）
蒸汽平滑如何发挥作用？
蒸汽平滑是一种高效的方法，无需去除任何材料即可在各种材料上实现平滑的表面光洁度。它采用整理剂和受控化学熔化来实现所需的结果，在此过程中保持适当的温度和压力可以获得想要的效果，并且能够避免对工件造成损坏。
△3D 打印蒸汽平滑过程图示
以下是有关全自动平滑过程如何工作的分步指南：
第 1 步 - 将工件放入带有精加工剂（通常为 FA 326）的密封处理室中。该精加工剂通常用于各种塑料材料，但根据所处理的材料，可以使用不同的精加工剂。
第 2 步 - 将工件放入平滑室中，将试剂加热至特定温度，以在零件周围产生蒸汽。保持温度和压力控制对于确保蒸汽均匀分布在表面上至关重要。
第 3 步 -蒸汽附着在零件表面，形成受控的化学熔化物。这种熔化通过液化和重新分布材料来减少表面的峰和谷，从而形成更光滑的表面。
第 4 步 -化学熔化还增强了材料的光泽和光泽。光泽增强的程度取决于加工参数和整理剂。
第 5 步 -一旦试剂完成其工作，平滑室被加热以除去蒸汽和整理剂，然后将其收集在桶中。工件没有任何残留物，并且在此过程中不会去除任何材料。
第 6 步 -平滑处理完成后，工件可以进行二次处理，如染色、喷漆或任何其他表面处理。
可用的技术和材料类型
蒸汽平滑广泛应用于各种3D打印材料中，包括聚合物和弹性体，最常用的是PA 12和PA 11。蒸汽熔融后处理技术可以与染色相结合，以获得光滑且彩色的部件表面。
△蒸汽平滑彩色 SLS 和 MJF 零件
蒸汽平滑的好处
3D 打印彻底改变了制造业，能够生产具有复杂几何形状的复杂零件。然而，随着技术的发展，提高打印部件的表面光洁度仍然是一个挑战。这就是这种后处理技术显着增强 3D 打印零件表面效果的地方。其主要优点如下所示。
●改善表面光洁度
与表面粗糙度通常大于 8 μm Ra 的标准 SLS 零件相比，化学气相平滑可以实现低于 3 μm Ra 阈值的表面光洁度。
●增强性能
改进的表面光洁度会极大地影响打印零件的机械性能。在增材制造方面，表面粗糙度直接影响零件的拉伸强度、断裂伸长率和弯曲性能。不良的表面光洁度会产生应力集中并缩短零件的疲劳寿命，导致零件过早失效。
●耐湿性
这种表面光洁度显着降低了零件表面的吸湿性。水分会导致零件降解并影响其机械性能。通过密封部件的表面，蒸汽平滑可防止吸湿，使打印部件更加耐用。
●非视距功能
该工艺最显着的优点之一是它能够打磨非视距特征，可以到达传统抛光或打磨方法无法到达的深凹处和内部空腔。因此，具有复杂几何形状的零件仍然可以获得高质量的表面光洁度。
●尺寸精度
蒸汽平滑可以保留打印部件的几何形状和尺寸精度，同时提高其表面光洁度。与传统的机械加工或打磨工艺不同，蒸汽抛光不会造成磨损，并且可以保持部件的原始形状，而传统的机械加工或打磨工艺可能会导致打印部件变形或改变尺寸。这对于需要严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 零件应遵循的设计技巧
在为打印后将进行蒸汽平滑的零件设计 CAD 文件时，可以使用以下设计技巧，确保零件变得美观：
●包括连接两个曲面的圆角、曲线、边线或直线以创建圆角边缘，这使得平滑过程更加有效和均匀。
●避免使用具有锐边或尖锐内角的几何形状，因为这些部件会积聚化学物质并阻碍平滑过程的有效性。
●确保进行适当的表面处理，包括在蒸汽平滑之前进行喷砂和清洁，以使蒸汽均匀地沉积在表面上。
●保持壁厚均匀，让蒸汽更均匀地渗透到部件中，从而保证光滑的表面纹理。
●设计具有足够质量的零件，以允许更长的暴露于蒸汽的时间。薄切片可能难以保持热量。
●在具有复杂特征的区域使用支撑结构，以确保它们在平滑过程中不会变形。
蒸汽平滑的应用
蒸汽抛光是一种强大的精加工工艺，可以显着提高 3D 打印的性能和美观度。该技术可用于创建优质的最终用途零件的一些应用如下：
●医疗设备：定制医疗设备需要高精度、耐用性和生物相容性。蒸汽平滑可以制造光滑、无孔、易于清洁的医疗部件，这些部件佩戴舒适且防汗。
●可穿戴设备：可穿戴技术是一个不断增长的市场，需要轻便、耐用和舒适的组件。蒸汽平滑 3D 打印可以提供高品质的美观性和耐磨性。凭借触感柔软的饰面、易于清洁的表面和集成功能，采用这些饰面的定制耐磨部件可以满足行业的严格要求。
●流体流动组件：流体传输和处理组件需要高精度、防漏操作且易于维护。蒸汽平滑可以创建液体储存器和储液罐、流体传输管道和歧管以及具有光滑和密封表面的管道，以防止细菌生长，使其成为皮肤和食品接触环境的理想选择。
●汽车和工业机械：蒸汽平滑是一种理想的精加工工艺，适用于阀盖、油底壳和其他必须防漏和耐腐蚀的关键部件。这些部件的光滑、触感和耐用表面可以改善其美观性并提供更多功能。
△HP MJF 3D 打印部件组装成球体。两者均染成黑色，其中一个半球经过蒸汽平滑处理（右），另一个经过标准表面处理（左）
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