Финишная обработка поверхности при 3D-печати: 9 методов сглаживания 3D-печатных деталей

Если вы когда-либо печатали деталь на 3D-принтере, вы наверняка сразу заметили неровности на поверхности или видимые линии слоёв.

Именно здесь важна финишная обработка поверхности при 3D-печати. В этой статье мы рассмотрим 9 методов сглаживания 3D-печатных деталей.

Что такое финишная обработка поверхности при 3D-печати?

Даже если поверхность кажется гладкой, под микроскопом вы увидите мельчайшие выступы и впадины. Это называется шероховатостью.

Наибольшая высота неровностей:Высота между самым высоким выступом и самой глубокой впадиной.

Средняя высота неровностей: Среднее значение пяти отдельных измерений.

Среднее арифметическое отклонение профиля (Ra):Средняя высота выступов и впадин по всей площади.

В 3D-печати для сравнения гладкости поверхности обычно используют Ra (в микрометрах). Чем ниже Ra, тем глаже поверхность. Финишная обработка поверхности при 3D-печати — это то, насколько гладкой или шероховатой ощущается внешняя сторона напечатанного объекта. Если поверхность действительно гладкая, её называют чистой отделкой. Если она шероховатая или бугристая — грубой отделкой.

Обычно после печати деталь требует дополнительной обработки, которая называется постобработкой. Она помогает улучшить внешний вид и тактильные свойства поверхности.

3D-печать создаёт детали путём послойного нанесения материала. Из-за этого на поверхности могут оставаться мельчайшие гребни и линии. Чтобы сделать её гладкой, нужно аккуратно удалить или уменьшить эти линии, не повредив деталь.

Почему важна финишная обработка при 3D-печати?

Финишная обработка 3D-печатных деталей важна по нескольким причинам. Некоторые из них:

Для эстетики

Гладкая или полированная поверхность делает деталь привлекательнее. Вы можете контролировать степень блеска, гладкости или шероховатости, а также улучшать цвет и текстуру.

Для прочности и защиты

Финишная обработка может сделать деталь прочнее или устойчивее к коррозии, нагреву и износу. Например, металлические детали можно покрыть, чтобы они не корродировали или лучше проводили электричество.

Для функциональности

Некоторым деталям нужна определённая текстура поверхности для правильной работы. Например, две плотно прилегающие друг к другу детали требуют гладкой поверхности. Но в других случаях помогает шероховатая поверхность, например, когда нужна лучшая теплопередача.

Для точности размеров

Финишная обработка помогает получить точный нужный размер. Возможно, потребуется удалить немного лишнего материала или добавить чуть-чуть, чтобы деталь подошла идеально.

Что влияет на качество поверхности при 3D-печати?

Если вы хотите получить хорошее качество поверхности, нужно понимать, что настраивать. На что стоит обратить внимание:

Тип 3D-печати

Разные методы 3D-печати дают разное качество поверхности. При использовании FDM печать может выглядеть шероховатой или иметь линии, поскольку деталь строится слой за слоем. При использовании SLS поверхность может ощущаться зернистой, так как она создаётся из порошка.

Материал печати

Не все материалы ведут себя одинаково. Некоторые дают более гладкую поверхность, другие могут выглядеть шероховатыми из-за своей текстуры или реакции на процесс печати.

Настройки принтера

Настройки принтера сильно влияют на качество поверхности. Более тонкие слои дают гладкую поверхность. Скорость печати, отверждение и настройки заполнения также влияют на внешний вид и тактильные свойства печати.

Качество принтера

Качество и состояние принтера имеют большое значение. Более дешёвые принтеры обычно не обеспечивают гладкой поверхности. Если принтер старый или не обслуживается, он может терять точность.

Как измерить качество поверхности при 3D-печати?

Для измерения качества поверхности 3D-печатной детали используют прибор под названием профилометр. Это очень чувствительное устройство с крошечной заострённой иглой (щупом), которая перемещается или скользит по поверхности вашей печати.

При движении игла отслеживает каждый мельчайший выступ и впадину на поверхности. Она записывает этот профиль, а затем машина использует эти данные для расчёта шероховатости поверхности — так вы получаете значение качества поверхности.

Наиболее распространённый способ описать эту шероховатость — число, называемое значением Ra. Как упоминалось ранее, это число представляет собой просто среднюю высоту всех микроскопических пиков и впадин, зафиксированных щупом.

Распространённые методы улучшения отделки 3D-печатных деталей

Теперь рассмотрим некоторые из лучших способов улучшить отделку ваших 3D-печатных деталей. Подробности — ниже.

Шлифование

Шлифование — самый популярный и простой метод. Вы просто обрабатываете деталь наждачной бумагой, чтобы сделать поверхность глаже. Она удаляет шероховатости, острые кромки и мелкие неровности, стачивая их.

Это просто, дёшево и хорошо работает с большинством материалов для 3D-печати. Наждачная бумага бывает разной зернистости, или степени шероховатости. Начните с крупнозернистой бумаги, чтобы убрать неровности, затем используйте более мелкую, чтобы сделать поверхность глаже.

Но будьте осторожны: не отшлифуйте слишком много, иначе можно испортить деталь. Шлифование также требует времени, поэтому оно не идеально, если нужно быстро обработать много деталей.

Итоговая поверхность будет матовой. Если хотите ещё глаже, можно отполировать её или нанести краску либо покрытие.

Механообработка / шлифование

Хотя 3D-печать и обработка на станках с ЧПУ кажутся совершенно разными технологиями, на самом деле они хорошо сочетаются. Механообработку или шлифование можно использовать для доработки детали после печати.

Это отлично подходит, когда нужны очень гладкие поверхности или точные размеры. Механообработка хорошо работает в небольших или труднодоступных местах, например внутри отверстий или на изогнутых участках.

Она также подходит для большинства материалов для 3D-печати — как пластика, так и металла.

Гальваническое покрытие

Гальваническое покрытие, также называемое электроосаждением, — это нанесение тонкого слоя металла на 3D-печатную деталь с помощью электричества.

Это отличный метод отделки как для пластиковых, так и для металлических деталей. Если деталь изготовлена из пластика, покрытие делает её прочнее, долговечнее и более термостойкой.

Для финишной обработки поверхности металлической 3D-печати покрытие может защитить от ржавчины, улучшить электропроводность и даже облегчить пайку.

Покрытие нужно не только для прочности — оно ещё и улучшает внешний вид деталей. Можно использовать блестящие металлы, такие как золото, серебро или хром, чтобы придать детали премиальный полированный вид.

Дробеструйная обработка

Обработка стеклянными шариками — ещё один распространённый способ сгладить 3D-печатные детали. Она работает за счёт подачи мельчайших пластиковых или стеклянных шариков на поверхность детали. Шарики ударяются о поверхность и помогают сгладить неровности.

Это быстрее шлифования, и метод может достигать небольших или труднодоступных участков, куда не попадёт наждачная бумага, например внутренних углов или отверстий.

Обычно начинают с низкого давления, чтобы посмотреть, сколько материала снимается. Если всё в порядке, можно постепенно увеличивать давление для достижения наилучшего результата.

Но будьте осторожны: слишком высокое давление может повредить деталь или снять слишком много материала.

Существуют и другие похожие техники, такие как пескоструйная обработка, дробеструйное упрочнение и гидроабразивная обработка, которые работают аналогично с небольшими отличиями.

Химическое паровое полирование / паровое сглаживание

Паровое сглаживание отличается от других методов тем, что оно не трёт и не удаляет материал физически. Вместо этого используется химический пар, например FA 326, в герметичной камере.

Вы помещаете детали в камеру, и пар мягко оплавляет поверхность ровно настолько, чтобы сгладить мелкие неровности и впадины. Это создаёт сверхгладкую и блестящую отделку.

Этот процесс не повреждает деталь и отлично работает, если нужен высококачественный полированный вид. Но учтите: он стоит дороже других методов отделки.

Галтовка с наполнителем

Галтовка с наполнителем, также называемая галтовкой или барабанной обработкой, — метод, применяемый в основном для небольших 3D-печатных деталей. Если ваши детали имеют размер примерно 200x200x200 мм или меньше, этот метод хорошо подойдёт.

Вы помещаете 3D-печатные детали в галтовочную машину, заполненную мелкими керамическими чипами. Когда машина вибрирует, керамические чипы трутся о детали. Это удаляет неровности и делает поверхность глаже.

Этот метод сильнее обработки стеклянными шариками и хорошо подходит для таких материалов, как MJF или SLS. Это хороший вариант, если нужно сгладить сразу множество мелких деталей.

Окрашивание

Окрашивание — один из самых простых и привычных способов улучшить внешний вид 3D-печатной детали. Как и при окрашивании чего угодно другого, оно помогает получить нужный цвет и отделку — матовую, глянцевую или даже металлическую.

Перед покраской рекомендуется сначала нанести грунт и шпатлёвку. Они помогают выровнять поверхность, заполняя мелкие неровности и шероховатости, благодаря чему краска ложится лучше и выглядит аккуратнее.

Покраска также помогает ещё в одном небольшом отношении: она немного герметизирует поверхность. Хотя это и не полная гидроизоляция, она помогает снизить пористость (мелкие отверстия и зазоры), которая часто встречается у 3D-печатных деталей.

Окрашивание

При окрашивании 3D-печатной детали цвет проникает глубоко в пластик. А при нанесении аэрозольной краски цвет остаётся только на поверхности.

Окрашивание даёт более яркие и долговечные цвета и помогает избежать таких проблем, как отслаивание и царапины, которые могут возникнуть при использовании аэрозольной краски.

Поскольку окрашивание не добавляет лишней толщины, вы не потеряете мелкие детали. Это особенно важно, если ваш дизайн сложный и детализированный, и часто именно поэтому вы выбрали 3D-печать.

Многие предпочитают окрашивать детали в чёрный цвет, потому что он придаёт чистый и равномерный вид по всей поверхности.

Какие материалы подходят для 3D-печати с высоким качеством поверхности?

Вот некоторые материалы, которые лучше всего подходят для высокого качества поверхности в 3D-печати:

PLA (полимолочная кислота)

Если вам нужны простые и гладкие 3D-отпечатки, используйте PLA. Это один из самых простых в печати материалов, который даёт чистую и гладкую поверхность прямо из принтера.

PLA почти не деформируется, поэтому вы можете больше сосредоточиться на дизайне и меньше — на проблемах печати. Он идеально подходит для печати моделей, декораций или прототипов, которые должны выглядеть красиво.

ABS (акрилонитрилбутадиенстирол)

ABS может дать достойную поверхность сразу после печати, но по-настоящему раскрывается при сглаживании ацетоном. Это придаёт ему глянцевый, профессиональный вид.

Он прочный и отлично подходит для изготовления деталей, которые должны быть стойкими. Если вы не против небольшой постобработки, ABS может дать очень чистый результат.

PETG (полиэтилентерефталат-гликоль)

PETG — хорошее сочетание прочности и гладкой финишной обработки поверхности. Он даёт глянцевые, аккуратные отпечатки с лучшей детализацией, чем ABS. Его также легко печатать, и он не склонен к деформации.

ASA (акрилонитрилстиролакрилат)

ASA очень похож на ABS, но гораздо лучше переносит солнечный свет и погодные условия. Вы получите схожее качество поверхности, а при некоторой постобработке он может выглядеть очень хорошо. Если вам нужно что-то для использования на улице, выбирайте ASA.

Смола (SLA/DLP-печать)

Если вам нужно максимально возможное качество поверхности, попробуйте печать смолой. Она использует жидкую смолу и отверждается светом, поэтому слои очень тонкие и почти незаметные.

Ваши отпечатки будут выглядеть гладкими и детализированными даже при очень малых размерах. Это идеально подходит для миниатюр, ювелирных изделий и всего, что требует высокой детализации.

Нейлон

Нейлон может казаться немного шероховатым при печати методом SLS, но если печатать методом MJF или сгладить его после печати, он может выглядеть очень хорошо.

Нейлон прочный, и при правильной финишной обработке вы получите чистые детали профессионального вида. Он отлично подходит для функциональных деталей, которые при этом должны выглядеть красиво.

PC (поликарбонат)

Поликарбонат даёт блестящую, прозрачную поверхность, но иногда сильнее проявляет линии слоёв, поскольку требует высокой температуры.

Если правильно настроить принтер, можно всё равно получить гладкий вид. Он очень прочный и может использоваться, когда нужны и стойкость, и хорошая финишная обработка.

Услуги 3D-печати DEK: высококачественное прототипирование и изготовление деталей на заказ

Если вам нужны высококачественные 3D-печатные детали и услуги финишной обработки поверхности, DEK готов помочь. Наша команда знает правильные методы для достижения идеальной финишной обработки поверхности.

Кроме того, мы предоставляем отчёты о 100% контроле деталей, чтобы вы могли быть уверены в их качестве. Мы также предлагаем множество услуг механообработки, таких как обработка на станках с ЧПУ, фрезерование, токарная обработка и быстрое литьё под давлением.

В DEK мы эксперты в быстром прототипировании и производстве и поддержим вас на каждом этапе разработки продукта. Свяжитесь с нами сегодня и получите бесплатный расчёт.

Заключение

Эта статья поможет вам разобраться в финишной обработке поверхности при 3D-печати, и мы надеемся, что она даст вам полезную информацию. Но эта тема обширна и постоянно меняется по мере совершенствования 3D-печати.

Если у вас остались вопросы, вы всегда можете связаться с нашими экспертами.

Часто задаваемые вопросы

Какой метод 3D-печати обеспечивает лучшее качество поверхности?

Это действительно зависит от того, для чего нужна деталь. У каждого метода свои плюсы и минусы, и каждый лучше всего подходит для определённых типов изделий. Если нужно просто добиться привлекательного внешнего вида, отличным выбором станет окрашивание или нанесение покрытия.

Но если деталь должна выполнять определённую функцию, например проводить электричество, стоит использовать материал, который можно гальванизировать.

Даёт ли 3D-печать более качественную отделку, чем ЧПУ?

Обычно обработка на станках с ЧПУ обеспечивает более гладкую поверхность, чем 3D-печать. Но если правильно выбрать принтер и метод финишной обработки, можно добиться гладкости, почти не уступающей уровню ЧПУ.