通常情况下,经过RP技术加工好的成型制件从快速成型设备上取下来之后,有可能出现制件的某些尺寸、外形还不够精确,表面不够光滑,或曲面上存在因切片分层制造时引起的表面小台阶现象,有些制件的薄壁或某些微小特征结构的强度、刚度不能满足需求,或是制件的耐温性、耐湿性、耐磨性以及表面硬度等指标不能达标,或是成型制件表面的颜色可能不符合产品的要求等,都需将RP原型制件经过一定的后处理工艺,如支撑的去除、固化、修补、打磨、抛光和表面涂覆等强化处理等,才能满足产品或模型制件的最终需求。以下为目前较为常用的RP制件的后处理。
(一)废料的剥离
剥离是将RP技术成型过程中产生的支撑结构、废料与原型制件分离。例如,LOM成型工艺有网格状废料,须在成型后将其剥离。此外,SLA、FDM等成型技术有支撑结构,必须在成型后将其与工件分离。
1.手工剥离 操作者用手或借助一些工具使支撑结构或废料与工件分离。这是最常用、最经济的一种剥离方法。LOM成型技术通常情况下都采用此种方法进行工件与网格状废料的剥离工作。
2.加热剥离 只有当支撑结构为蜡状材料时才能采用加热剥离的方式进行废料的去除,或用热水、水蒸气等,使支撑结构熔化从而与工件分离。这种方法的优点是剥离效率高,并且成型制件的表面较清洁。
3.化学剥离 若支撑结构为蜡状材料,在保证不会损伤成型制件的情况下,可采用某种化学溶液溶解支撑结构,从而使支撑结构与工件分离。这种方法的剥离效率高,工件表面也较清洁。
(二)修补、打磨和抛光
当工件表面有较明显的小缺陷而需要修补时,可通过小范围的修补、打磨和抛光工艺来提高成型制件的表面质量。例如,在成型制件的小缺陷处,借助一些小电动工具、砂纸、小型打磨机、抛光机,采用乳胶与细粉料调和而成的腻子或热熔性塑料、湿石膏等材料进行小范围的填补,再用砂纸打磨与抛光。若成型制件为纸质的产品,当其表面有缺损时,可先在其表面涂覆一层增强剂,再进行打磨或抛光。
此外,当受到快速成型设备最大成型尺寸的限制而无法加工制作大型成型制件时,可将大模型划分为多个小模型,待所有的部位都加工完毕后,再进行修补、打磨、抛光和粘结等工作,最终组合成整体的成型制件。
(三)表面涂覆
如图6-29所示,快速成型制件目前常用的涂覆方法有如下5种:(www.daowen.com)
1.喷刷涂料 如图6-29a所示,常用的喷刷涂料有液态金属、反应型液态塑料和油漆等,在快速成型制件表面可以喷刷多种涂料。
其中,液态金属在室温下呈液态或半液态,它是一种金属粉末与环氧树脂的混合物,加入固化剂后能迅速固化,其抗压强度最高可达80MPa。成型制件表面喷涂液态金属后会有金属光泽和较好的耐温性。反应型液态塑料是一种双组分液体,其中一种组分是液态多元醇树脂,另一种组分是固化剂(一般为液态异氰酸酯),它们在室温下按一定比例混合,产生化学反应后能迅速凝固成胶状,最后固化成聚氨酯塑料。采用此种材料涂覆的最大优点是成型制件表面具有光亮的塑料硬壳,强度、刚度较高,并具有防潮能力。此外,油漆由于经济与使用方便,并且有较好的附着力和防潮能力,因此使用也较为广泛。
图6-29 快速成型制件表面喷刷的多种涂料
1—涂料层 2—电化学沉积层 3—无电化学沉积层 4—物理蒸发沉积层 5—电化学沉积层 6—物理蒸发沉积层或无电化学沉积层
2.电化学沉积 如图6-29b所示,采用电化学沉积(有时也称电镀)能在快速成型表面进行涂覆沉积,材料可选用的种类较多,如金、银、镍、铜、铬、锌、锡、铅、铂等或合金,涂覆层的厚度可达几毫米,并且沉积效率也较高。目前,大多数快速成型制件不导电,所以在进行电化学沉积之前,需先在成型制件表面喷涂一层导电漆。另外,此方法不太适用于含有多处深或窄的槽或孔的成型制件的加工。
3.无电化学沉积 如图6-29c所示,无电化学沉积(也称无电电镀)通过化学反应形成涂覆层,它能在制件的表面涂覆金、银、铜、锡及合金。在进行无电化学沉积之前,须先将成型制件表面用碱水清洗及清水漂洗,再使用电解液涂覆其表面一定时间后方可进行无电化学沉积工艺。
虽然此工艺较为烦琐,但与电化学沉积相比,无电化学沉积有如下优点:沉积层较致密;不需通电;能直接对非电导RP制件进行沉积;对外形较复杂的RP制件进行沉积时,能获得较均匀的沉积层;经无电化学沉积后的制件具有较好的化学性能、力学性能或磁等特性。
4.物理蒸发沉积 如图6-29d所示,物理蒸发沉积能在真空室内进行,目前主要有以下三种方式:电弧蒸发,属于高粒子能量,它包括阴极电弧蒸发和阳极电弧蒸发;溅射,属于中等粒子能量;热蒸发,属于低粒子能量。粒子的能量越高,涂覆时的粘合性就越好,但是需涂覆制件的表面温度也会越高。
5.电化学沉积和物理蒸发沉积的综合 如图6-29e所示,此种工艺综合了电化学沉积和物理蒸发沉积的优点,并扩大了涂覆材料的范围,目前应用较为广泛。
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