一文了解10种最常用的FDM 3D打印零部件后处理工艺的优缺点

3D打印的后期处理可以改善打印件的美感，也可以改善强度和其他性能。大部分3D打印作品在打印后都需要进行后期处理。本文介绍了当前FDM（熔融沉积成型）打印工艺最常用的10种后处理方法，以及使用这种后处理方法之后可以达到的效果。

颗粒君将这10种后处理方法分为两大类："清洁和预处理 "、 "精加工"。闲话少说，让我们深入了解后期处理，以及如何完善你的FDM打印件吧!

一、清洁和预处理

清洁和预处理技术包括去除支撑和打磨等基础工作。根据项目应用的要求，这些技术通常是后期处理的第一步，但也可以是你所做的全部，取决于你想达到什么样的效果。

1. 去除支撑（手动拆除、溶解）

△干净地去除这些支撑将是一个挑战（来源：Slic3r手册）

去除支撑物是最基本的后期处理。通常情况下，去除支撑物不需要太多努力，除非在狭小的角落或其他难以触及的地方有支撑物。根据它们的材质，支撑物可以是不溶性的，也可以是可溶性的（能够溶于水或其他液体）。

不溶性的支撑物是由与主要部件相同的材料制成的。只有单个挤出机的FDM 3D打印机只能使用这种类型的支撑物，因为零件及支撑物由同一卷长丝打印。移除不溶性支撑物通常是通过用手折断它们或用钳子剪掉。

当然，你也可以使用双挤出机的3D打印机，这样就可以使用可溶支撑物。不溶性支撑物在角落位置会非常棘手，而可溶性支撑物只需将零件浸泡在水或其他液体中即可溶解，几乎不会留下任何支撑痕迹或残留物。

两种最常见的可溶性支撑材料是HIPS和PVA。HIPS用于ABS，可溶于D-柠檬烯，而PVA则非常适合PLA，可溶于水。

优点：

✔相对来说比较容易做

✔不需要太多的设备

✔可溶性支持物提供更多的设计灵活性

缺点：

✘即使小心翼翼地拆除，支撑物也会留下痕迹

✘虽然有时在结构上是必要的，但支撑物并不能改善零件的外观或性能

2.打磨（砂纸）

△用砂纸打磨后表面可以变得光滑（来源：MakerBot）

除了去除支撑物外，打磨是最常见的后期处理形式。一般来说，FDM 3D打印件会有一个略微粗糙的表面，而打磨是使表面变光滑的最简单方法。

打印后，零件的表面可能会留下一些斑点，或者在你去除支撑物后可能会有一些痕迹。消除这种瑕疵的理想方法是使用砂纸。最好从低粒度的砂纸（150-400）开始，在几个阶段的打磨中向高粒度的砂纸（最高2000）移动。

打磨的几个关键技巧是湿法打磨和循环运动。当你打磨零件时，砂纸和表面之间的摩擦会产生热量，这可能会对打印的精细特征产生负面影响，特别是对热敏感的材料。为了避免这种情况，只需在打磨前打湿零件，以吸收任何多余的热量。

特别是对于FDM部件，层纹很容易看到，重要的是以圆周运动方式打磨部件。如果你在平行或垂直于各层的情况下打磨零件，你可能会破坏零件的视觉外观。

优点：

✔抛光或喷漆前的最佳预处理技术

✔很好地平滑了表面

✔所有的FDM材料都可以被打磨

缺点：

✘可能会很费时

✘在小的特征和细节上很难执行

✘可能会影响尺寸的准确性

3.拼接（丙酮）

△小心，不要涂抹太多丙酮  (来源：The Lucky Needle via YouTube)

如果你想用ABS来3D打印一个大的物体，但你的3D打印机的构建体积太小，拼接是你的完美解决方案。

在FDM 3D打印中，拼接是指使用丙酮连接ABS部件。丙酮有融化ABS的能力，所以这意味着ABS部件可以用丙酮拼接来连接。

这个过程相当简单，在你想 "胶合 "的部件上涂抹一点丙酮。这将使塑料略微融化，这时，将另一个部件贴在融化的边缘，将它们拼接在一起。

优点：

✔比其他连接方法更牢固

✔价格低廉

✔所需技术水平低

缺点：

✘如果使用过多的丙酮，整个零件可能会被毁坏

✘拼接部分的强度不如零件的其他部分

✘只有ABS可以用丙酮进行拼接

4.胶合剂（胶水）

△涂上胶水后会紧紧地固定住（来源：Geeetech）

虽然拼接是合并多个3D打印部件的好方法，但它只适用于用ABS打印的部件。幸运的是，用其他材料制作的3D打印件仍然可以通过胶水连接。与拼接类似，这通常用于由于打印机的尺寸限制而无法单件打印的情况。

PLA和PETG是可以使用超级胶水等粘接剂。

优点：

✔可与常见的丝材（PLA、PETG）一起使用

✔价格低廉

✔不耗费时间

缺点：

✘不像拼接那样牢固；部件在胶合点上很脆弱

✘可能会很乱

二、精加工

精加工技术是3D打印后期处理的最后一步。常用的方法包括在FDM 3D打印件上进行喷漆、平滑、抛光和浸渍等技术。通过应用这些技术，你将能够消灭层纹，并创造尽可能光滑的表面。甚至让人完全看不出你的零件是由3D打印机打印出来的!

5. 喷漆（模型漆）

△喷绘3D模型是一项混乱的工作 (来源: Fabbaloo)

打底是一种后期处理技术，用于为喷漆做准备。简单地说，就是在零件上涂上底漆或喷底漆，作为后面要涂的油漆的底层。

在涂抹底漆之前，最好先用低档砂纸和中档砂纸打磨你的部件。这样可以去除层纹并使表面光滑。打磨完后，涂上两层底漆。

底漆晾干之后，就可以开始用刷子或喷雾给你的3D打印件上色。如果你想喷出鲜明的颜色，使用遮蔽胶带是一个完美的解决方案。

底漆和喷漆最好在通风良好的地方或户外进行，同时戴上口罩，以避免吸入人体。

优点：

✔增强了零件的外观和感觉

✔提供一个光滑的表面

✔适用于所有FDM材料

缺点：

✘相对来说比较耗时

✘由于所需的设备（油漆、喷雾剂、砂纸、防毒面具和刷子），成本可能很高

✘需要一些技能来达到很好的效果

6.表面平滑化（丙酮）

△丙酮能使某些材料上的层纹消失（来源：Sink Hacks）

平滑化是一种流行的后处理技术，特别是对ABS材料打印的模型。丙酮有能力融化ABS，从而使零件表面的层纹变得光滑。

最简单的方法是将丙酮倒入一个大容器中（可以是塑料的，但建议使用玻璃的），然后将你的打印件放在丙酮上面的平台上。关闭容器的盖子10-20分钟，使蒸汽能够融化零件的外层。如果你希望蒸汽能从容器中排出，需要提前对盖子钻几个孔。

如果你没有合适的容器，你可以用刷子将少量的丙酮涂在3D打印件的表面。但是需要注意的是，丙酮是高度易燃的，而且会爆炸。因此，在进行这两个过程时，应遵循适当的预防措施。即使只是烟雾，如果吸入也是有害的，会造成刺激并使人中毒。需要始终在通风良好的地方工作，确保戴上手套和口罩。

至于聚乳酸PLA，不能用丙酮进行平滑处理，因为它不会融化丙酮，甚至可能使整个打印件变成 "胶状"，从而破坏它。PLA可以用THF或MEK等化学品进行平滑处理，但其结果不会像丙酮平滑ABS那样好。

如果你有一些用PVB长丝制作的3D打印件，你可以用异丙醇来进行平滑处理。

优点：

✔表面光滑和有光泽

✔丙酮相对便宜

✔快速实现

缺点：

✘丙酮平滑处理只适用于ABS打印件

✘尺寸精度可能会受到影响

✘对于较大的打印件有变形的风险

7.抛光（抛光机）

△经过精美抛光的3D打印相机外壳（来源：juresnip via YouTube）

这种3D打印的后期处理技术是用来实现最平滑的表面。抛光3D打印件可以用塑料抛光机和工具来完成，几乎每个五金店都有。一块超细纤维布和一个塑料抛光机就是你所需要的。

在对一个零件进行抛光之前，需要先对零件进行适当的打磨，用最细的砂纸进行抛光。打磨后，冲洗你的零件，并确保没有颗粒留下。如果你使用的是布，将抛光机涂在打磨过的部件上，并以圆周运动的方式移动布，直到你对结果感到满意。

优点：

✔产生光滑如镜的表面

✔价格低廉

缺点：

✘尺寸精度可能会受到影响

✘需要适度的技术水平

8.水转印

△用水转印制作的酷炫图形让你的3D打印作品脱颖而出（来源：Adafruit)

虽然通常大规模地用于工业产品，但小规模的水转印可以很容易地应用于3D打印部件，使其看起来非常漂亮。水转印是使用特殊的水转印纸将设计的图案应用于固体物体的过程。这种纸的一面由PVA制成，用喷墨打印机将图形印在上面。

首先找一个足够大的容器来容纳你的部件，并在其中注入热水。去掉纸的背面，这样你就只剩下印有图形的透明PVA。小心地把它放进水里，等PVA溶解后，你的图形就会自己漂浮起来。

然后，以45度角将部件慢慢浸入图形中。你可以用一只手握住它，也可以用一根棍子，以便能够从远处工作。一旦零件被完全浸没，摇晃几下，你就可以把完成的零件从容器中拉出来。

水转印只用于提高物体的美感，不改变手感或任何尺寸属性。然而，你可以在零件上添加的图形的可能性是无限的，所以这是使你的3D打印作品引人注目的最佳方法之一。

优点：

✔保持了尺寸的准确性

✔完全的设计自由

✔适用于所有材料

缺点：

✘纸张转移可能很昂贵

✘需要进行一些尝试来获得执行这种技术的感觉

✘不能抵御划痕或其他表面损伤

9.环氧树脂涂料

△虽然表面光滑有光泽，但仍然可以看到层纹（来源：MatterHackers)

环氧树脂涂层可以提高你的3D打印件的强度，但它也可以密封打印件的多孔部分，并作为一个保护层。环氧树脂涂层由两种不同的化学品组成：环氧树脂本身和固化剂。

当你购买环氧树脂涂层应用的化学品时，你选择的品牌会提供混合说明。硬化剂和树脂的比例必须正确，以达到良好的效果，否则你可能最终得到一个永远不会干的涂层，你准备好混合物之后，就可以把它涂在3D打印的零件上了。

我们建议使用泡沫涂抹器或海绵来涂抹涂层。当你做完第一层后，让部件干燥，然后用1000或2000级的砂纸打磨。完成后，你就可以涂抹第二层也是最后一层环氧树脂了。

如果你想尝试一下环氧树脂涂层，有一些3D打印专用的环氧树脂涂层产品，如XTC-3D。

优点：

✔提高零件的强度

✔增加了一个耐用的保护层

缺点：

✘层线不会完全消失

10.电镀

△对于需要坚固或导电的部件来说，电镀是一种很好的技术（来源：Hubs）

电镀是一种将金属涂层添加到其他金属或具有导电表面的部件的工艺。这是一种伟大的后处理技术，可以大大改善强度和视觉外观。这个过程本身一开始看起来很复杂，但它并不像它看起来那么技术化。

电镀基本上是将金属涂层从一种金属转移到另一种金属（或具有导电表面的部件）。电镀之所以能够实现，是由于一种叫做电解的化学过程。电解的两个主要工具是一个电源（电池或整流器）和一个电解液。

电解液是一种金属盐（你想给你的零件涂上的金属）、酸和水的混合物。需要有电流来启动阴极（连接到电源的负极）和阳极（正极）之间的反应。

阳极是由你想用作涂层的金属制成的，而要电镀的部分则作为阴极。然后将阳极和阴极都浸入电解液中。

电解液中的盐含有阳离子和阴离子（带正电和负电的离子），它们需要移动到阴极和阳极以使金属转移。打开电源，向电解液中加入电流，导致阴离子移动到阳极，阳离子移动到阴极。

比方说，你想给你的3D打印部件涂上铜，所以你将使用的电解液是硫酸铜（CuSO4）。一旦电流开始，Cu2+阳离子就会移动到阴极，并涂在你的零件上。

这个过程中最常见的金属是铜和镍，但也可以用黄铜、金、银、铬等材料来做。

由于3D打印的零件是塑料和非导电的，因此在尝试电镀之前，你需要对它们进行适当的打磨并涂上导电漆。

优点：

✔零件变得更坚固，并具有导电性

✔如果操作得当，尺寸精度不会受到影响

✔视觉外观得到改善

缺点：

✘需要较高的技术水平

✘如果你不戴安全设备（手套和眼镜），可能会有危险

以上就是FDM 3D打印零部件最常用的10种后处理工艺，主要是针对高分子塑料件，FDM 打印的金属件的后处理工艺并未纳入其中。读者可以根据自己想要达到的效果，来选择使用哪种后处理工艺。

编译自：all3dp