(一)LOM技术后处理
从LOM快速成型机上取下的原型制件埋在叠层块中,需要进行剥离,以便去除废料支撑结构等。主要过程如下:
1.废料的去除 废料是指在快速成型过程中除工件之外的多余的料或支撑结构。LOM技术虽然无需设置支撑结构,但是在其加工过程中生成的网格状废料却很难清除,需采取手工剥离的方法进行剥离。
2.表面处理 因为LOM技术用原材料为纸,因此待原型制件加工完毕后,还需对其进行修补、打磨、涂漆防潮等处理,以保证其尺寸稳定性、精度等方面的要求。
(二)SLA技术后处理
对SLA技术原型制件的后处理,其工序步骤较为复杂,主要的工艺过程如下:
(1)首先,SLA技术制成的原型制件需先停留5~10min,晾干制件表面多余的树脂原材料。
(2)借助一些小手工工具,采用手工办法去除原型表面的支撑。
(3)将原型制件浸泡在工业酒精或丙酮内,以便去掉原型制件表面和型腔内部多余的树脂原材料。
(4)清洗过的原型必须放在后固化装置内进行完全固化,以满足所要求的力学性能。
(5)最后,根据最终产品或模型表面的需求,对原型表面进行光整、打磨、修剪等后处理,以降低原型表面粗糙度。另外,对表面质量要求较高的原型制件还需进行进一步的后处理,如喷砂等。
目前,以色列的Objet公司拥有多项光敏树脂喷射专利技术,并且其研制的Edenn系列三维快速成型机可选用的树脂原材料有很多种,如FullCure 720(半透明)、Veroblue(蓝 色 硬)、VeroWhite(白 色 硬)、VeroBlack(黑 色 硬)、Tangoblack(黑色软)、Tangogray(灰色软)、Tangoplus(半透明超软),可根据产品的不同品质、精度进行选用。同时,其RP设备可选用两种不同的树脂材料:其中一种为用来制作原型制件的模型材料;另一种为易水解的支撑材料,待原型制件加工成型后,这部分支撑材料可通过水冲洗与原型分离,后处理十分简易、便捷。图6-30所示为Edenn系列三维快速成型机加工的高精度原型制件。另外,该设备还配备了相应的固化装置,从而保证了原型制件的表面质量,而无需进行打磨等后处理工作。
(三)FDM技术后处理
FDM技术所用的主要材料为ABS工程塑料丝束,因此所制作的原型虽然强度较高,但阶梯效应较明显,表面粗糙度较大。FDM技术后处理的主要步骤如下:
图6-30 Edenn系列三维快速成型机加工的高精度原型制件(www.daowen.com)
1.增强预处理 去除支撑材料后,FDM原型制件表面丝材的凝固较为松散,有些小结构部件可能会脱离机体。因此,在进行FDM原型制件表面后处理前,可预先涂覆一层增强剂,以预先提高原型制件的表面强度,防止进行后处理工序时对成型制件表面造成不必要的损伤。
2.表面涂覆 对增强处理后的FDM原型制件进行表面涂覆,以填充原型表面的台阶间隙以及微细丝材之间的缝隙。
3.表面抛光 表面抛光工序可采用手工操作,采用目数较高的水磨砂纸,对模型表面进行打磨。
4.表面喷涂 将经过抛光的原型制件放在干燥箱内,除去水分后,再用硝基底漆喷涂原型制件的表面。若需不同色彩的原型制件,则再选择不同色彩的自喷漆进行喷涂。
(四)3DP技术后处理
相比较其他RP技术,3DP技术的后处理比较简单。待3DP技术成型结束后,将原型制件放置在加热炉中或在成型箱中进行一段时间的保温及固化,之后再用除粉设备将黏附于原型表面的粉末除去。
此时的3DP原型制件强度较低,必须在原型制件表面涂上硅胶或耐火材料,或用盐水进行固化,以提高原型制件的表面强度。有时,也可将其原型制件放至高炉中进行焙烧,以提高原型制件的耐热性及力学强度。
(五)SLS技术后处理
由于SLS技术的激光烧结速度很快,粉末熔融后有时还未充分相互扩散和融合就已成型,因此原型制件的密度较低,一般为实体密度的60%左右,这就大大影响了原型制件的强度。因此,需经过适当的后处理工艺来提高原型制件的强度。
以下是SLS技术后处理的几种方法,在具体进行后处理时,可根据不同原材料及其性能要求,采用不同的后处理方法。
1.高温烧结 金属和陶瓷原型制件可用高温烧结的方法进行后处理。经高温烧结后,原型制件的内部孔隙减少,制件密度与强度增加。虽然高温烧结后原型制件的各方面性能得到改善,但是其内部孔隙减少会导致制件的体积收缩,从而影响原型制件的外形尺寸。因此,在考虑到成型制件需进行高温烧结后处理工艺时,需将原型制件的尺寸设置在公差的上限上。
2.热等静压 金属和陶瓷等原型制件可采用热等静压进行后处理。热等静压后处理工艺是借助流体介质将高温和高压同时均匀地作用于原型制件的表面,目的是消除其内部气孔,提高原型制件的密度和强度。热等静压处理可使原型制件非常致密,优于高温烧结工艺,但原型制件的收缩也较大。例如,对铁粉烧结的原型制件进行热等静压处理,可使原型制件最后的相对密度达到98%左右。
3.熔浸 熔浸是将金属或陶瓷等SLS原型制件与另一种低熔点的液态金属相接触,其目的是让液态金属充分地填充制件内部的孔隙,经冷却后得到致密的零件。因此,熔浸的最大优点是,原型制件经过熔浸处理工艺处理后基本上不会产生收缩,且密度高,强度大。
4.浸渍 浸渍和熔浸工艺基本相似,区别在于浸渍工艺是将液态非金属物质浸入多孔的SLS原型制件内,同时在其工艺处理中,需控制浸渍后原型制件的干燥过程。因为干燥过程若控制不好,会导致原型制件的开裂,从而严重影响零件的质量,并且干燥过程中的温度与湿度等因素对干燥后原型制件的质量有很大的影响。浸渍工艺的优点与熔浸基本相同,经过浸渍处理的制件尺寸变化也较小。
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