精加工或二次加工包括改变制造零件属性的广泛过程。工程师可以简单地使用精加工来改善零件的外观并对其进行重塑以满足某些尺寸，或者使用它来增强功能，例如增加强度、耐化学性、导电性等。二次加工基本上将毛坯零件变成成品，这不仅限于传统的制造零件。3D打印部件也可以通过二次操作进行增强，但与增材制造设计非常相似，适用不同的流程和最佳实践。

在整个产品设计和制造过程中，工程师还应该考虑如何完成3D打印零件。确定适当的精加工操作取决于增材工艺、材料和几何形状以及所需的美学和功能。

本指南解释了增材制造服务提供商针对FDM和PolyJet 3D打印技术实施的主要精加工操作，按可能的精加工目标、兼容材料和适用的设计注意事项进行分组。

1. 第 1 步：平滑表面 - 打磨

   用FDM制成的塑料零件可以用手工或轨道砂光机打磨，以消除工艺中固有的阶梯效应。整理专家使用各种磨料将表面平滑到所需的美学。PolyJet 将零件形成细至 16 微米 （0.001“） 的层，因此层线不是问题，也不需要打磨。

   

   砂光是FDM生产的零件最常见的精加工形式，因为它是一种在不影响机械性能的情况下去除层线的简单方法。精加工商还必须在涂覆涂层（如底漆、油漆或电镀）之前将零件打磨光滑，以确保光滑的表面光洁度。所有FDM材料都可以打磨到一定程度，但请咨询增材制造项目工程师，以找到最适合您应用的砂砾。

   设计指南

   根据打磨要去除的材料量，可能需要调整零件设计以包括补充材料。此外，请记住，很难触及小的底切、悬垂和孔洞，因此您可能需要实施替代平滑方法。

   

2. 第 2 步：平滑表面 - 蒸汽平滑

   蒸汽平滑通过用溶剂稍微熔化外表面来解决使用FDM制造的零件表面上的阶梯踩踏问题。将零件浸入均热板几秒钟，使塑料液化，然后立即将零件浸入冷却室以停止液化。结果是零件更光滑、更有光泽。珠子喷砂（在下一节中定义）可以在蒸汽平滑后使用，以提供哑光饰面，这通常更适合二次成膜、涂层和电镀操作。蒸汽平滑还可以保持尺寸完整性，并有助于消除液体或气体保持应用中FDM部件固有的孔隙率。

   

   材料与应用

   蒸汽平滑是在标准 ABS 和 ABS-M32 上实现 63 – 30 微米表面光洁度的快速方法，当成本或时间禁止较慢的手动平滑方法时。通常选择它来准备电镀或熔模铸造或液体保持几何形状的表面，例如模具中的瓶子或冷却线。然而，在蒸汽平滑后，表面还没有完全准备好，可能需要额外的操作才能准备好涂漆。

   聚碳酸酯 （PC）、PPSF、ULTEM 9085 和 ULTEM 1010 等较强的 FDM 热塑性塑料由于与溶剂的化学反应而无法进行蒸汽平滑处理。

   设计准则

   确保材料是基于ABS的FDM热塑性塑料，因为该过程会改变其他塑料的机械性能。对零件的更改微不足道（不超过 0.0009 英寸/0.023 毫米），因此无需包含额外的材料。然而

   我们建议避免使用在此过程中可能失真的小特征细节，例如文本或锐边。

    

3. 第 3 步：平滑表面 - 喷砂

   喷砂是打磨的更快替代方案，用于平滑零件表面，并且通常是到达小特征或内部通道的更简单方法。喷砂是使用喷枪和塑料介质进行的，这些喷砂介质以高速（约 100 psi）在零件表面喷砂。PolyJet 零件通常不需要喷珠，因为表面光洁度精细。

   

    

   材料与应用

   如果需要哑光表面光洁度，喷砂通常用于去除蒸汽光滑表面上的光泽。所有FDM材料都可以喷珠处理，但我们建议您咨询专家，了解适合您特定应用的最佳介质尺寸和磨蚀性水平。

   设计准则

   虽然喷珠去除了材料，但它通常非常小，不会影响整体尺寸精度。

   

    

4. 第 4 步：平滑表面 - 翻滚

   滚揉在金属工业中最常见于加工和抛光金属零件，但 Stratasys 开发了振动方法，将相同的技术应用于使用较软介质的塑料。零件被放置在充满陶瓷、塑料、合成或玉米芯介质的振动单元中，机器在其中旋转数小时，直到介质抛光表面。

   

    

    

   材料与应用

   滚揉是完成更耐用的FDM材料（包括聚碳酸酯（PC）和ULTEM材料）的绝佳选择。滚揉的一个主要优点是能够一次平滑多个零件，这是在小批量生产运行中均匀完成质量的不错选择。相对腐蚀性的陶瓷介质通常用于ULTEM 9085部件，而腐蚀性较小的陶瓷介质则用于PC。

    

   设计准则

   翻滚效果最好于圆形零件，例如管道工程，边缘和角落最少。根据设计选择介质至关重要。小部件需要小介质，而高度详细或特色部件需要复杂的介质形状，例如星形。请注意，制造商对所需表面处理的描述（例如“拉丝”或“缎面”）描述的是金属零件的结果，而不是塑料零件的结果。项目工程师根据材料、几何形状和所需的表面光洁度选择介质。此外，质量精加工使材料从外表面平滑，从表面去除 0.0015 – 0.003 英寸，因此根据所需的尺寸精度，您可能需要设计具有更厚外壁的零件。

5. 第 5 步：满足尺寸公差 - 机加工

   CNC加工通常用于从材料块中铣削零件。但是对于复杂的增材制造零件，加工可以作为辅助操作来实现非常增加刀片螺纹。

   

    

   材料与应用

   所有FDM材料都可以使用钻孔，攻丝，锯切，车削和铣削等操作轻松加工。大多数PolyJet材料也能够加工，除了某些等级的Tango（类似橡胶的材料系列）和在加工过程中容易撕裂的低硬度数字材料。

   设计指南

   加工不会改变 3D 打印零件的机械性能，但在设计零件时，请调整零件几何形状以包括将在加工过程中去除的额外材料。

    

6. 第 6 步：组装组件 - 嵌件

   各种金属嵌件，如螺母、螺栓和垫圈，可以在使用 FDM 构建零件期间或之后植入。一种常见的方法是使用加工工艺来确定孔的大小，然后加热刀片并将其压入零件中 - 这称为热固定。加热的塑料流入刀片滚花和脊，当塑料冷却时，它会凝固以抵抗扭矩和拉出。压接膨胀插件或螺旋油更适合 PolyJet 光敏聚合物，因为它们不涉及加热塑料。

   由于FDM一次构建一层零件，因此也可以在构建过程中插入硬件。机器在某一层停止，插入件被嵌入，然后从该点恢复构建。

   

    

   材料与应用

   嵌件通常添加到功能原型或最终用途部件中，以固定或连接到较大组件中的其他组件。高性能FDM热塑性塑料，如PPSF和ULTEM，使用热固性嵌件可抵抗熔点，但可以嵌入较小的中间嵌件。与项目工程师讨论零件的使用方式和位置将帮助您确定合适的刀片材料。

   设计指南

   您可以在设计文件中包含一个内置型腔来考虑刀片或扩孔，这可以更准确，但也更耗时。

   如果要在 FDM 构建过程中添加硬件，则还有一个附加准则。FDM机床只能在Z轴上暂停，因此零件应在X / Y平面上定向，以便将刀片放置在型腔中。

7. 第 7 步：组装组件 - 热风焊接

   热风焊接允许您创建大于机器构建平台的零件。CAD设计被分成带有燕尾接头的独立部分，这些接头在单独的3D打印机上构建，然后在打印后焊接在一起。热风焊接工具沿着接头缓慢拉动以熔化哀叹，然后填充接缝。热风焊接的一个优点是它不会向零件添加任何异物——它使用相同的型号的热塑性塑料。例如，它不是将阻燃ULTEM材料与可能具有潜在用途的环氧树脂粘合，而是与ULTEM粘合，从而保留零件的整体机械性能。

   

    

   材料与应用

   工程师使用焊接来组装太大而无法安装在一个机器构建平台上的零件，方法是对设计进行切片，构建单独的零件并将它们连接在一起。切片和焊接也用于节省时间。项目工程师可以战略性地分割零件，通过从零件上切割悬垂特征并单独构建它们来消除过多的支撑结构。

    

   设计准则

   为了获得最佳效果，零件应在非承重区域和带有燕尾接头的较厚壁上切片，以优化整体强度。增材制造项目工程师可以帮助您根据几何形状决定零件的分段位置和方式，以优化大型零件的强度、构建时间和成本。

8. 第 8 步：组装组件 - 粘接

   粘接是连接多个部分以创建大型零件的另一种方法。增材制造项目工程师通常使用双组分环氧树脂，因为它们表现出出色的机械强度并且易于使用。将环氧树脂组分混合，然后用分配器或刷子涂抹。

   氰基丙烯酸酯，也称为强力胶，是一种流行的快速固化粘合剂，用于 PolyJet 零件的轻型粘接应用和维修。

   

    

   材料与应用

   一些耐化学腐蚀的FDM材料不会与某些溶剂或胶水粘附。请咨询增材制造项目工程师，以确定适合您的零件材料的最佳连接工艺和粘合化学品。

    

9. 第 9 步：功能性或外观涂层 - 密封

   FDM部件在机器上是天然多孔的，这对容纳气体和液体构成了障碍。解决方案是用耐水或耐化学腐蚀的环氧涂层密封零件。蒸汽平滑还可以密封FDM零件的表面，但仅限于不高于大气压的应用。两组分环氧树脂刷到零件表面可产生气密密封，并可抵抗许多化学试剂。另一种选择是将FDM部件浸入环氧树脂中，并使用真空渗透环氧树脂以形成防水密封并耐化学试剂和高温。PolyJet材料不是多孔的，通常不需要密封工艺。

   

    

   材料与应用

   环氧涂层和渗透增强了FDM部件，适用于从原型到最终用途的许多应用，包括成型工具的冷却管线、燃料保持器、进气歧管、管道系统等。所有FDM材料都与任一方法兼容，并在处理后保持高达65 psi（448 kPa）压力的气密密封。

   设计指南

   避免复杂的特征和内部通道，这些特征和内部通道可能难以通过涂层到达。如果您的零件需要满足严格的尺寸公差，我们建议使用不会影响尺寸的环氧树脂渗透。

10. 第 10 步：功能或外观涂层 - 电镀

    电镀在零件表面沉积一层薄薄的金属，例如铬、镍、铜、银或金。电镀涂层赋予生产金属的外观，并提供具有反射特性的坚硬、耐磨表面。在电镀之前，FDM部件需要打磨光滑，并通过蒸汽平滑工艺，溶剂浸渍或油漆密封，以帮助化学粘附。

    

     

     

    材料与应用

    电镀通常用于外观原因，但也增加了强度和表面耐久性。在测试中，电镀FDM测试棒的拉伸强度增加了10-12倍，弯曲测试的结果显示增加了21-24倍。增加的强度使电镀非常适合汽车应用，装饰价值有利于家用灯具和电器应用。ABS-M30，ABS和ABSplus已经过电镀测试。电镀也可以应用于刚性和类似ABS的PolyJet材料，包括Digital ABS和Vero系列材料。

    设计准则

    为了使金属正确粘附在零件表面，它必须非常光滑。增材制造项目工程师将与您一起优化FDM构建方向，以最大限度地减少层线。您还需要抵消CAD模型中电镀带来的额外厚度。

11. 第 11 步：功能性或外观涂层 - 底漆和喷漆

    FDM零件可以涂底漆和喷漆，以生产有吸引力的概念模型，功能原型和最终用途零件。在喷漆之前，FDM零件应通过蒸汽平滑，应用车身填充物和打磨进行抛光。使用PolyJet打印的3D模型在构建室中是光滑的，无需初始抛光即可接受油漆。

    

     

    材料与应用

    涂漆 3D 打印部件是概念和显示模型或应用的理想选择，几乎具有任何外观要求。所有FDM材料都可以涂漆，但ABS和ABS-M30通常需要最少的平滑工作。所有PolyJet材料也可以涂漆，并与大多数塑料涂料兼容，例如丙烯酸和清漆。

    设计准则

    如果您的零件要涂漆，它需要尽可能光滑，这从设计开始。对于FDM，选择将生成光滑表面的构建方向，但请记住方向也会影响强度。项目工程师通常会选择最小的尖端尺寸和最薄的切片，以在保持强度的同时创建光滑的表面。孔、底切和空腔也必须考虑在内，因为在打磨、打底和喷漆时很难触及它们。

12. 第 12 步：结论

    通过精加工摆脱传统的设计限制！

    3D打印技术打破了传统制造的规则。它允许工程师构建复杂的几何形状，创建大型零件，功能而不是制造过程。那么，为什么要在一个平庸的部分上用广泛的可能性换取漂亮的美学呢？通过增材制造专家的正确二次操作，您不必这样做 - 您可以制造具有出色表面质量的硬加工零件。精加工增强了3D打印机的功能，改善了美学和机械性能，提供了无可挑剔的近乎注塑成型的耐化学性。