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1. 3D打印表面粗糙的原因

熔融沉积式3D打印的原理是将三维模型数据切成若干层 0.05mm以上的薄片后交由 FDM3D 打印机将薄片一层一层的打印出来形成三维实体模型。正因如此，FDM3D 打印制品表面普遍存在一层一层的纹路，称为层纹。有时需要缩短3D打印时间，最常见的方法就是增加切片层厚的厚度，但层纹会随着切片层厚的增加而越发明显，这也会直接导致打印制品的表面较为粗糙。其次，在三维实体成型过程中经常会因为挤出机存在控制误差导致“拉丝”的情况发生，这也一定程度上的增加了打印制品的表面粗糙度。另一方面，FDM 式 3D 打印的过程中，受 3D 打印机结构的限制，在某些层中存在着一些接缝处，各层的接缝处在成型后的实体表面会表现为小的凹坑或凸起，这也是 FDM 式 3D 打印制品表面粗糙的原因之一。最后，有些三维实体的上部截面大于下部截面，又因 FDM3D打印成型方式是由底层向顶层按顺序打印，所以必须要预先打印好用于支撑具有较大截面部分的支撑模块，同时又要保证支撑模块在打印完毕后容易摘除，就必须要控制支撑模块的密度不能太密且在 Z 轴方向上与需要打印的实体之间间距大于一定数值，这就导致了在摘除支撑模块后打印制品与支撑模块的接触面会凹凸不平。综上所述，熔融沉积式3D 打印制品表面不可能自然的光滑，故只有经过表面处理后，FDM 式 3D打印制品的表面才能够变得光滑甚至达到镜面效果。

2. 表面处理方法

以下将提出四种适用于 FDM3D打印制品的表面处理方法，分别是手工打磨加喷砂处理、化学制剂处理、喷漆处理以及上胶处理。

2.1 喷砂处理

喷砂处理是利用高速砂流的冲击作用清理和粗化被处理 3D 打印制品表面的过程。具体过程是在一个封闭且可视的空间内，采用压缩空气为动力以形成高速喷射束将磨料（石英砂、金刚砂等）高速喷射到需要处理的 3D 打印制品表面，使 3D 打印制品的外表面发生变化，一般设定气泵的气压为 120psi，采用 0.2 到 0.5 毫米的磨料。由于磨料对 3D 打印制品表面的冲击和切削作用，使其表面获得一定的清洁度和不同的粗糙程度，采用越细的磨料，表面越光滑细腻。这样的处理还可以使 3D 打印制品表面的机械性能得到改善，提高了其抗疲劳性，也增加了它和后续涂层之间的附着力，有利于涂料的流平和装饰。这种方法的优点是可以快速的打磨3D打印制品，对于厚重的3D打印制品效果非常好；但是对于轻薄的 3D打印制品而言，喷砂处理容易直接损坏被处理的物件，另外，这种处理方法要求配备专业的设备，例如气泵与喷砂箱。

2.2 化学制剂处理

针对以ABS为材料 3D打印成型的制品，可使用丙酮对其进行熏蒸处理。一般操作流程是将少量丙酮放置于一个可以密闭的容器中，再将ABS 制品放入容器中悬挂或者使用支架撑起，保证 ABS 制品不与丙酮直接接触，然后将该容器盖好密封并放置于加热盘上进行加热，待一定时间后将 ABS 制品取出晾干即可。本方法利用丙酮的腐蚀特性和受热汽化特性，使丙酮受热汽化后均匀的附着于 3D 打印制品上将其表面层纹及不平整处腐蚀融化，从而形成光洁表面。此种方法的优势是处理速度快，可得到非常均匀的镜面效果，且保证了 3D 打印制品的原色不变。而劣势在于，因为此种方法建立在腐蚀制品表面的基础上，所以3D打印制品的表面若有细节特征存在，该特征将在丙酮熏蒸后丢失，且此种方法中的丙酮是有毒液体，具有一定的危险性。

2.3 手工打磨加喷漆处理

对于较大件且无细小特征的 3D 打印制品，手工打磨加上喷漆处理将会使被处理的物件具有非常漂亮的外表面特征。一般情况下，手工打磨采用水砂纸一般此种方法的流程将分为几个步骤，首先，采用 180 目以上的砂纸对 3D 打印制品进行手工打磨，打磨完毕后将 3D 打印制品清洗并擦干；然后，使用填补底漆对打磨后的 3D 打印制品进行 2-3 次喷底漆处理，每次喷涂需保证涂层的均匀和较薄的喷涂厚度，每次喷涂之间间隔 5分钟左右；等待最后一次底漆喷涂完毕且底漆硬化后，再次使用砂纸对其进行手工打磨处理，打磨完毕后将 3D 打印制品清洗并擦干；最后对其进行喷漆处理，本次的喷漆为色彩漆，可喷任意颜色漆完成对 3D 打印制品的上色。这种方法的优点是能够获得一个非常自然非常光滑的表面且不损失任何表面特征，而缺点也是显而易见的，因为这种方法需要手工打磨，所以会非常耗时，另外如果 3D 打印制品具有非常多且小的特征，这种方法将变得很难实施。

2.4 上胶处理

此种方法是将环氧树脂作为表面涂料直接涂抹到 3D 打印制品表面以掩盖其表面的所有层纹以及凹坑，且由于环氧树脂固化后具有很好的镜面效果，这种方法可以是 3D 打印制品具有很光滑的表面。当被处理物品较大且细节简单时，可直接使用毛刷将环氧树脂刷在 3D 打印制品上，需要注意单层不能太厚。而当被处理物品较小且有较复杂特征时，应使用胶水喷壶对其进行喷胶以确保单层的厚度不会太厚且不会堆积在复杂特征处。此种方法的优势是可以得到光泽度很好的表面，可以不改变 3D 打印制品原本的颜色，还能够增加 3D 打印制品的强度，而缺点在于处理难度较大，且不宜进行二次处理，会放大凸点的误差，同时也降低了 3D 打印制品原本的精度。

3. 总结

综上所述，3D 打印制品的表面处理工艺需根据其尺寸大小、特征复杂程度、材料特性等选择，而且不同的处理方法需要不同的专业设备并匹配相应的技能才能够完成。故假定在设备与人员技能都能够满足条件的前提下，本文依据上文对各种表面处理的分析结果提出一套 3D 打印制品表面处理的流程：首先，根据 3D 打印制品的尺寸大小与表面特征复杂程度将其分为大尺寸简单表面、大尺寸复杂表面、小尺寸简单表面、小尺寸复杂表面四类，若 3D 打印制品具有大尺寸简单表面，则采用手工打磨、上胶处理加喷漆处理的方法进行该物品的表面处理；若 3D 打印制品具有大尺寸复杂表面，则采用喷砂处理加喷漆处理的方法；若 3D 打印制品具有小尺寸简单表面，则采用手工打磨加喷漆处理的方法；若 3D 打印制品具有小尺寸复杂表面，则直接采用喷胶处理的方法。（来源：砂型打印及技术支持  如有侵权，请及时联系删除）