熔融沉积制件后处理研究

田家波 井石磊

摘要：近年来，我国3D打印产业快速发展，3D打印的产品也越来越多。但是3D打印机打出来的模型外表基本都是比较粗糙，看上去比较骨感，颜色单一并且不富有美观性和艺术性等条件。而我们经过后处理的产品和未经过后处理进行比较，外表光滑美观，艺术性明显增强，保存时间更加长久。因此3D打印后处理是3D打印模型工件成品中最重要的部分之一。

关键词：3D打印产品;产品后处理;新性能。

引言：

现如今，我国3D打印产业快速发展，与国外市场距离正在逐渐缩小。3D打印是以数字模型为基础，将材料逐层堆积制造出实体物品的新兴制造技术，2018年中国3D打印市场规模达到23.6亿元，同比增长近42%，伴随着中国3D打印技术的相应成熟，虽然说FDM技术设备能够制造出高品质的零件，同时也出现了许许多多的问题。在3D打印刚成型的模型中，零件上逐层堆积的纹路是肉眼可见的，特别是有大量支撑的情况下，外表存在着许许多多的问题。我们针对打印机打印出来零件的问题我们进行分析和改变，对零件外表与性能进行研究与探讨得出一些方法，从而改变3D模型零件的表面与性能，使得3D打印模型变得更具有美观性和艺术性，让零件整体更完美。

一、对零件问题的分析

在现阶段3D打印技术虽然比较成熟，3D打印机的精度也比较高，但是3D打印还是处于发展中阶段。3D打印机打印出来的零件外表和性能还存在以下问题：模型表面粗糙、有凹坑凸起部分，色彩单一、光泽度低暗、保存时间较短（由于制作材料本身的原因）、并且不富有美观性和艺术性等问题。下面我们列出一个精度比较高的3D打印机刚打印出来未经过后处理的零件模型。既明显又客觀的展示出我们所描述的问题。

二、解决打印出零件的问题与具体步骤

首先，我们在改变零件外观的同时，不能改变原本模型的特征、外观和小的细节。接下来我们严格按照解决问题的步骤来一步一步进行操作，最后得到处理后的完美零件。

第一步：去除支撑。

（1）我们先用小口剪刀顺着支撑边缘慢慢减掉。

（2）用钳子将上一步减掉的支撑撕掉，再用钳口将周围的撕掉。

（3）用钳子将内部支撑去除。

（4）再用镊子将小特征支撑去除即可。

第二步：打磨。用砂纸锉刀等工具对零件进行打磨，可以帮助消除模型表面的层纹，使零件外表平整。

（1）用干净的纸巾将外表的残渣、粉末之类的擦干净。让后面的操作可以顺利进行。

第三步：表面补土。

用专用补土粉在表面有凹坑的地方补起来，和第二步相结合去除凸起和凹坑部分，使模型更加平整。

第四步：表面抛光。

用专用的3D打印模型抛光液进行抛光。做法：将抛光液倒入容器中，然后用专业工具将模型放入容器中，使表面均匀粘住抛光液，使外表光洁。（还有其他方法可以抛光这里不提及）

第五步：表面上色。

3D打印一般只支持一种颜色。而我们模型的本身是五彩斑斓。所以我们要用专业颜料进行上色。并且要进行喷漆处理，来提高表面色泽并且使色泽持久不变。

（2）喷底色。底色颜料选取贴近成品颜色的底漆，用喷雾式的罐子进行整体均匀喷料。我们示例的这个模型用白色即可。

（3）表面分块上色。首先我们应该选取占主体色彩的先进性涂抹，等色彩凝固后，再上其他小部分色彩，依次进行即可完成。上色的主要工具用软毛涂笔进行涂抹，需要上部分大的，可以采用大涂笔，细节部分用小涂笔即可。如下图所示：

（4）喷漆处理。

喷漆主要分为两大类：哑光处理和亮光处理。根据需求，使用哑光油或亮光油进行质感调整，打造整体哑光或亮光，部分哑光或亮光，来实现高度仿真的模型质感。并且能是光泽持久保存，而我们这个模型使用哑光油。如下图所示：

（5）风干保存。

喷完后在温度适宜的地方晾干，切记请勿暴晒。完成后即可置放在各个地方。

三、研究3D打印后处理的意义

3D打印技术有第三次工业革命之称，3D打印也是提升我国创新能力重要途径之一。3D打印材料是新型材料、环保性材料，大力促进我国制造业的发展。从建立数字模型到获得实体模型其中各个环节都必须完整，获得的实体模型才能更加完美。而3D打印后处理对于3D打印意义重大，也是3D打印获得完美的实体模型中最主要的步骤之一。因此我们对3D打印后处理大力分析与研究，让3D打印体系逐渐获得完整的体系。

结论：

通过以上的研究分析和操作步骤对3D打印获得完美的模型得到了一些解决的方法。事实证明，要想获得完美的模型必须要有完整的制作体系，每一步都缺一不可，3D打印后处理是获得完美模型最重要的部分之一。我们将3D打印后处理步骤进行标准化，同时我们也将会推广我们研究的成果，让更多的人受益。为国家的发展进步奉献出自己的一份微薄之力。

课题项目：FDM打印制作后处理研究 19XY02

参考文献：

[1]郑小军. FDM 3D打印制件性能的影响因素分析与试验研究[D].浙江理工大学，2019.

[2]吴天山. 3D打印机熔融沉积成型过程数值模拟和成型精度研究[D].天津工业大学，2019.

[3]乔晶， “互联网+”时代大学生思想政治教育工作方法创新研究. 山东省，泰山医学院，2017-10-30.

[4]孟陈力. FDM成型性能的影响因素分析及试验研究[D].哈尔滨理工大学，2017.

[5]谢卓. 熔融沉积成型精度分析及工艺参数研究[D].合肥工业大学，2016.