文/Steve Alviti

圖1：水射流漿清洗（Water Jet Slurry Blaster）是從零件上去除粉末狀構(gòu)建材料的最佳方法之一。

隨著激光增材制造技術(shù)的進(jìn)步，它們正在成為越來越可行的生產(chǎn)和原型制作方式。激光增材制造可以同時(shí)生產(chǎn)多個零件并創(chuàng)建復(fù)雜的幾何形狀，與更傳統(tǒng)的制造方法相比，具有很強(qiáng)的競爭力。

激光增材制造的兩種主要類型目前涉及在粉末床中逐層熔化粉末（直接金屬激光燒結(jié)DMLS和選擇性激光燒結(jié)SLS），或者通過將粉末送入熔池或使用送絲機(jī)構(gòu)（直接金屬熔覆DMD）直接熔化粉末。這些工藝?yán)�用金屬混合物，在零件�?nèi)創(chuàng)建功能和美學(xué)特征。它們還可以創(chuàng)建由各種金屬和塑料，如不銹鋼、鋁、鎳、銅、鈷、尼龍、聚醚醚酮（PEKK）和許多其他材料制成的零件。

但是，制造商通常會忽略一些核心問題，具體來說就是在構(gòu)建后，直接對這些零件進(jìn)行后處理。通常，將零件從制造區(qū)域中移出時(shí)，在結(jié)構(gòu)中仍會有少量殘留粉末。根據(jù)所采用的激光技術(shù)，零件的表面粗糙度可能是機(jī)加工零件的表面粗糙度的3-20倍。另一個問題是零件外表的美觀性。為了解決激光增材制造的缺點(diǎn)，后處理通常是最好的解決方案。

集成后處理的類型

在進(jìn)行后處理時(shí)，用戶有必要確定希望后處理如何集成到生產(chǎn)流程中，以及每個零件需要的特定標(biāo)準(zhǔn)。將后處理系統(tǒng)集成到生產(chǎn)流程中并非易事，它應(yīng)該隨著所生產(chǎn)零件的數(shù)量、尺寸、幾何形狀和材料組成而確定。零件標(biāo)準(zhǔn)是每個零件應(yīng)遵循的一組標(biāo)準(zhǔn)。特定的表面粗糙度、外觀和沒有殘留的構(gòu)建材料，都是可以使用后處理實(shí)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)的范例。按照此步驟實(shí)施，重要的是要具有可用于去除構(gòu)建材料、去毛刺、拋光、清潔、電鍍和染色零件的各種技術(shù)的一般知識。

去除構(gòu)建材料通常是必要的，尤其是在涉及醫(yī)療植入物時(shí)，必須去除污染物，否則零件可能對患者造成致命傷害。水射流清洗是經(jīng)常用于從零件表面去除構(gòu)建材料的技術(shù)，而水射流漿清洗（見圖1）是濕法表面處理工藝，只需一次操作即可清潔、除垢和除脂，而無需使用化學(xué)藥品或溶劑。水和研磨介質(zhì)的混合物通過擦洗、而不是撞擊和沖擊來處理零件表面。美國Bel Air Finishing Supply公司的Water Jet Blaster使用該工藝來處理零件表面（見圖2），同時(shí)還提供自動化選項(xiàng)，只要簡單地按下按鈕，即可處理數(shù)批零件。

圖2：該塑料部件通過打印制作，并經(jīng)過水射流漿清洗處理，以去除構(gòu)建材料。

對于表面改進(jìn)和拋光有多種選擇。一些機(jī)器使用離心力來增加介質(zhì)施加在零件上的力，以實(shí)現(xiàn)更有效的工藝。桶式和盤式拋光機(jī)（見圖3）都利用此方法更容易地一次處理數(shù)批零件。盤式拋光機(jī)是該類別中較受歡迎的選項(xiàng)之一，該機(jī)器具有多種尺寸，可幫助用戶根據(jù)當(dāng)前的生產(chǎn)規(guī)模進(jìn)行擴(kuò)展。它們還可以配備自動介質(zhì)/零件分離裝置。

圖3：22升離心盤式拋光機(jī)，用于大批量拋光和改善激光增材制造的零件的表面。

此類別中另一項(xiàng)值得注意的技術(shù)是振動碗式拋光機(jī)。這些機(jī)器價(jià)格相對便宜，但是形狀和大小卻多種多樣。它們還可以配備零件進(jìn)料系統(tǒng)和內(nèi)部零件分離功能，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)后處理的自動化。

去毛刺和拋光的第三種技術(shù)是拖曳拋光機(jī)。該技術(shù)也有多種尺寸可供選擇，并且具有極快的時(shí)間周期。

零件經(jīng)常有污染物、磨料和模具支撐，甚至清洗后仍有一些留在其幾何形狀內(nèi)的構(gòu)建粉末。清潔零件是去除這些殘留物，并為構(gòu)建零件提供最后加工的一種方法。通過超聲清洗去除影響零件功能的污染物，是為染色/電鍍操作準(zhǔn)備表面的有效方法。這些清潔系統(tǒng)甚至可以配置在清潔、干燥和染色室中，從而加快后處理的最后幾個步驟。

后處理還可以包括涂層和電鍍操作，金屬和塑料零件都可以從這些工藝中獲得功能性和美觀性的好處。這可以涉及添加金屬銅、鎳、銀、金或鈀的電鍍，并且通過表面處理可以使耐久性成指數(shù)增加。涂層選項(xiàng)也可提供，并有多種顏色可供選擇。這些涂層和表面技術(shù)還有助于為切割和鉆孔設(shè)計(jì)的產(chǎn)品提供耐摩擦性，并增加零件的整體使用壽命。

在考慮對激光增材制造零件進(jìn)行后處理時(shí)，要理解這些技術(shù)都是重要的，但是介質(zhì)也起著至關(guān)重要的作用。有成千上萬種具有不同磨料成分、形狀、材料和應(yīng)用的介質(zhì)。選擇合適的介質(zhì)并非易事，幸運(yùn)的是，與后處理專家一起工作，是縮小選擇范圍并選擇正確類型的好方法。

像Bel Air Finishing Supply這樣的公司，就知道如何根據(jù)零件的物理和化學(xué)組成選擇正確的介質(zhì)。他們甚至可以指出與介質(zhì)一起使用的正確設(shè)備。這使得為用戶的后處理選擇最佳介質(zhì)變得更容易，并且省去了“理解每種不同介質(zhì)是如何影響零件”的麻煩。

隨著制造業(yè)轉(zhuǎn)向更新的生產(chǎn)方式，后處理正開始受到越來越多的關(guān)注。更新形式的激光增材制造具有諸多優(yōu)勢，但是制造商需要減輕它們的局限性帶來的影響。通過后處理，可以消除或減少這些影響，以創(chuàng)建無縫生產(chǎn)流程，同時(shí)使成品零件看起來比以往更好。