Шероховатость 3D -печати: Причины, Решения, и контроль качества

В 3D -печати, шероховатость 3D -печати это больше, чем просто косметическая проблема - это напрямую влияет на производительность части, долговечность, и даже безопасность. Печатаете ли вы прототип для клиента, функциональная передача для машины, или медицинский имплантат, шероховатость поверхности влияет на то, как выглядит часть, Подходит к другим компонентам, сопротивляется ношению, и длится со временем. Для энтузиастов 3D -печати, инженеры, и профессионалы закупок, Понимание того, что вызывает шероховатость и как ее уменьшить, является ключом к производству высококачественных отпечатков. Это руководство разрушает основные факторы, влияющие на шероховатость 3D -печати, проверенные решения для плавных поверхностей, Методы измерения, и реальные примеры-все, что помогут вам достичь плавного, надежные отпечатки, которые вам нужны.

Почему шероховатость 3D -печати имеет значение: За пределами эстетики

На первый взгляд, Грубые 3D -печатные поверхности могут показаться незначительным раздражением, Но они могут создать серьезные проблемы в реальном мире. Шероховатость 3D -печати влияет на четыре критических аспекта производительности части:

1. Подходит и функциональность

Грубые поверхности предотвращают плотно плотно. Например, Грубое 3D -печать не будет плавно вращаться с подходящим штифтом - заталкивания из шероховатости вызывают трение, носить, и даже заклинивание.

• Пример реального мира: Небольшая робототехника напечатана ABS Gears с грубыми поверхностями зубов. Передачи не совпадали друг с другом должным образом, приводя к шумному операции и преждевременному износу - они нуждались в замене после просто 100 часы использования. После сглаживания зубов передачи, Те же шестерни продолжались 500+ часы без проблем.

2. Износостойкость

Грубые поверхности имеют крошечные пики и долины, которые завоевывают другие материалы, Ускорение износа. Гладкая поверхность, напротив, уменьшает трение и длится дольше.

• Точка данных: Исследование, проведенное исследователями 3D -печати, показало, что части с шероховатостью поверхности (Раствор) из 1.6 мкм длился 3 ранее в тестах на износ, чем детали с РА 6.3 мкм. Для промышленных деталей, таких как подшипники или скользящие компоненты, Эта разница означает меньше замены и более низких затрат на техническое обслуживание.

3. Эстетика и восприятие клиентов

Для потребительских товаров (как телефона или декоративные модели) или клиентские прототипы, Шероховатость заставляет детали выглядеть непрофессионально. Гладкая поверхность сигнализирует качество, который может выиграть над клиентами или обеспечить одобрение проекта.

• Пример: Стартап представил 3D -печатный прототип своей новой группы SmartWatch для инвесторов. Грубая поверхность (Из неоптимизированных настроек) заставил группу выглядеть дешево, и инвесторы подвергли сомнению качество продукта. После сглаживания поверхности полосы, стартап переиздал и закрепил $500,000 в финансировании.

4. Биосовместимость (для медицинских деталей)

В медицинской 3D -печати (НАПРИМЕР., имплантаты или хирургические инструменты), Грубание поверхности могут улавливать бактерии или раздражать ткани. Плавные поверхности необходимы для безопасности пациентов и соответствия медицинским стандартам.

• Критический пример: Производитель медицинского устройства должен был вспомнить 3D -печатные зубные короны, потому что их грубые внутренние поверхности раздражали десны пациентов. После корректировки их процесса для снижения шероховатой, Короны соответствовали стандартам биосовместимости, и жалобы пациентов упали до нуля.

Ключевые факторы, влияющие на шероховатость 3D -печати

Шероховатость 3D -печати не случайно - это вызвано конкретным выбором в типе принтера, материалы, и настройки. Понимание этих факторов позволяет вам нацелиться на решения и избегать грубых отпечатков с самого начала.

1. Тип принтера: Разрешение определяет базовую шероховатость

Различные технологии 3D -печати имеют разные присущие решения, который устанавливает «базовую линию» для шероховатости. Принтеры с высоким разрешением производят более плавные поверхности по умолчанию:

• Реальное сравнение: Дизайнер напечатал ту же небольшую фигурку с SLA и FDM. Статурок SLA имела гладкую поверхность (Ra = 0.8 мкм) без видимых линий слоя, В то время как у версии FDM были грубые края (Ra = 5.2 мкм) и заметные шаги слоя. Для модели дисплея, Принт SLA был гораздо более подходящим.

2. Свойства материала: Некоторые материалы естественно более плавны

Тип используемого вами 3D -печати также влияет на шероховатость. Материалы с мелкими размерами частиц или низкой вязкости имеют тенденцию производить более плавные поверхности:

• Смолы (СЛА): Материалы, такие как Formlabs Grey Pro Rasin или жесткая смола Cure в плавный, стеклянные поверхности. Их жидкая форма заполняет крошечные пробелы, Устранение грубых пятен.
• Порошки (СЛС): Тонкие нейлоновые или полиамидные порошки (с размерами частиц 20–50 мкм) спекание в плотный, гладкие части. Более грубые порошки (100+ мкм) создать более грубые поверхности.
• Нити (ФДМ): Филаменты PLA и PETG могут быть гладкими, если правильно напечатать, Но ABS или TPU часто имеют более грубые поверхности из -за их более высокой вязкости плавления.
• Пример: Производитель игрушек протестировал два материала SLS для 3D -фигурных фигур: мелкий нейлоновый порошок (30 мкм) и грубый нейлоновый порошок (80 мкм). Фигуры из тонкого порошка с гладкими деталями кожи (Ra = 1.5 мкм), в то время как грубый порошок создал грубый, зернистые поверхности (Ra = 4.0 мкм). Производитель выбрал тонкий порошок для своего конечного продукта.

3. Параметры печати: Настройки, которые уменьшают шероховатость

Даже с правым принтером и материалом, Плохое настройки параметров может привести к грубым отпечаткам. Три ключевых параметра оказывают наибольшее влияние:

а. Толщина слоя

Более толстые слои создают более заметные «шаги» на поверхности («эффект ступенчатого слоя»), Увеличение шероховатости. Уменьшение толщины слоя сглаживает эти ступени.

• Руководство: Для принтеров FDM, Используйте слои 0,15–0,20 мм (против. 0.25–0,30 мм) Для более плавных поверхностей. Для SLA, 0.05–0,10 мм слои идеальны.
• Пример: Любитель напечатал чашку PLA с 0.30 ММ слои (грубая поверхность, Ra = 6.5 мкм) а затем с 0.15 ММ слои (более гладкая поверхность, Ra = 3.8 мкм). Более тонкие слои срезают шероховатость 40%.

беременный. Скорость заполнения и скорость печати

Быстрая скорость начинки или печати может привести к неравномерному издавлению принтера или излечения материала., Создание каплей или пробелов. Замедление этих скоростей позволяет материалу плавно оседание.

• Рекомендация: Уменьшите скорость заполнения на 20–30% для верхних слоев (те, которые видимы на поверхности). Для SLA, Более низкая скорость печати (50–70 мм/ч) Для подробных областей.
• Влияние: Промышленные магазины напечатанные кронштейны ABS в 80 мм/с (грубая поверхность, Ra = 7.2 мкм) а затем в 50 мм/с (более гладкая поверхность, Ra = 4.5 мкм). Более медленная скорость дала пластику больше времени, чтобы равно связаться.

в. Сопло/размер наконечника (FDM/SLA)

Меньшие форсунки (ФДМ) или советы (СЛА) депонировать меньше материала за раз, Создание более мелких деталей и более плавных поверхностей.

• ФДМ: А 0.4 Сопло соп, но 0.25 Сопла мм производит более плавные края (хотя он печатает медленнее).
• СЛА: А 0.05 мм чаевые (против. 0.10 мм) лечит меньшие капли смолы, уменьшение шероховатости.
• Пример: Учитель ювелирных изделий использовал 0.25 MM FDM сопло для печати мелких металлических подвесок. У подвесов были гладкие края (Ra = 3.2 мкм) это заняло равномерное покрытие. С 0.4 мм сопло, Подвески были грубыми (Ra = 5.8 мкм) и покрытие очищается в пятнах.

Пост-обработка: Последний шаг к плавным 3D -отпечаткам

Даже с оптимизированными настройками, Многие 3D-отпечатки нуждаются в постобработке для достижения желаемой плавности. Эти три метода наиболее эффективны для снижения шероховатость 3D -печати:

1. Шлифование: Самый доступный метод

Шлифование использует абразивную бумагу для размалывания грубых поверхностей и линий слоя. Он работает для всех 3D -печатных материалов и легко сделать дома или в мастерской.

• Шаг за шагом:

1. Начните с грубой наждачной бумаги (120–240 Грит) Чтобы удалить большие линии слоя.
2. Перейти к средней песке (400–600 Грит) Чтобы сгладить поверхность.
3. Закончить с помощью тонкой песчи (800–1200 Грит) для полированного взгляда.

• Пример: Производитель опор отшлифовал в FDM-печатном шлеме ABS Cosplay. Перед шлифованием, У шлема была грубая поверхность (Ra = 8.0 мкм); После шлифования 1200 песчаная бумага, Поверхность была гладкой (Ra = 2.0 мкм) и готов к живописи.

2. Полировка: Для глянцевой отделки

Полировка делает шлифование еще дальше, Создание блестящего, зеркальная поверхность. Он идеально подходит для декоративных деталей или прототипов, которые нуждаются в высоком классе.

• Методы:
• Механическая полировка: Используйте полировку с соединением (как автомобильный воск или металлический лак) Чтобы побудить поверхность.
• Химическая полировка (Только пресс): Используйте ацетоновый пара, чтобы растопить верхний слой ABS, Заполнение крошечных пробелов. Поместите часть в герметичный контейнер с ацетоном (Не трогай жидкость) в течение 5–10 минут.
• Результат: Дизайнер мебели полировал ногу нейлонового кресла с печатью SLS. У полированной ноги была глянцевая поверхность (Ra = 1.2 мкм) это соответствовало другим деревянным компонентам стула - что -то только шлифование не могло достичь.

3. Покрытие: Плавно и защищает

Применение заполнения покрытия в грубых пятнах и добавляет защитный слой. Общие покрытия включают:

• Праймер: Спрей-найчик (как автомобильный грунтовка) сглаживает небольшие недостатки и готовит поверхность для покраски.
• Эпоксидная смола: Четкое эпоксидное покрытие создает жесткое, Гладкая поверхность - отличная для ювелирных изделий или моделей дисплея.
• Акриловый спрей: Прозрачный акриловый герметик добавляет матовую или глянцевую отделку, уменьшая шероховатость.
• Пример: Стартап напечатанные чехлы для телефона PLA с слегка шероховатой поверхностью (Ra = 4.5 мкм). Они опрыскивали чехлы прозрачным акриловым герметом, который заполнил крошечные промежутки и уменьшенную шероховатость до RA = 2.3 мкм. Клуки выглядели гладкими и профессиональными, и продажи увеличились 30%.

Измерение и оценка шероховатости 3D -печати

Чтобы ваши отпечатки соответствовали стандартам качества, вам нужно точно измерить шероховатость 3D -печати. Используются два основных метода:

1. Свяжитесь с профилометрами

Эти инструменты используют крошечный стилус для сканирования поверхности, измерение высоты пиков и долин. Они обеспечивают точные численные значения (как ра, средняя шероховатость).

• Вариант использования: Промышленные производители используют контактные профилометры для тестирования медицинских деталей или аэрокосмических компонентов, Обеспечение шероховатости соответствует строгим отраслевым стандартам (НАПРИМЕР., Раствор < 1.0 мкм для имплантатов).

2. Неконтактные методы

Инструменты, такие как лазерные сканеры или оптические микроскопы, создают трехмерные изображения поверхности, не касаясь ее. Они идеально подходят для деликатных деталей, которые могут быть повреждены стилусом.

• Вариант использования: Исследовательская лаборатория использовала лазерный сканер для измерения шероховатости частей смолы SLA. Сканер показал крошечные грубые пятна (0.5 мкм высотой) что контактный профилометр пропустил, Помогая лаборатории оптимизировать процесс отверждения их смолы.
• Для чаевого: Для любителей или малых предприятий без профессиональных инструментов, Используйте руководство «Визуальное сравнение». Распечатайте испытательную часть с известной шероховатой (НАПРИМЕР., Ra = 2 мкм, 5 мкм, 10 мкм) и сравните свои отпечатки с ним - это дает вам приблизительную оценку качества поверхности.

Взгляд технологии Yigu о шероховатости 3D -печати

В Yigu Technology, Мы знаем шероховатость 3D -печати является фактором, занимающимися или ломами для многих проектов-от потребительских продуктов до промышленных компонентов. Мы помогаем клиентам выбирать правильные инструменты и материалы: Рекомендовать принтеры SLA и прекрасные смолы для гладких медицинских деталей, или направление пользователей FDM регулировать толщину и скорость слоя для лучших результатов. Мы также делимся советами по обработке, как методы шлифования или рекомендации по покрытию, Чтобы помочь клиентам достичь желаемой плавности. Например, Мы посоветовали производителю игрушек переключаться с грубых на тонкий порошок SLS, разрезание шероховатости их частей 60% и улучшение качества продукции. Наша цель - сделать уменьшенную 3D -печатную шероховатость простой и доступной, Таким образом, каждый клиент может создавать отпечатки, которые отлично смотрятся и работают хорошо.

Часто задаваемые вопросы:

1. Q.: Мои отпечатки FDM все еще неровно даже после уменьшения толщины слоя. Что еще я могу сделать?

А: Попробуйте замедлить скорость печати (на 20–30%) и с использованием меньшего сопла (0.25–0,3 мм вместо 0.4 мм). Вы также можете добавить функцию «глади» в своем программном обеспечении Slicer - это слегка тает верхний слой, сглаживание грубых пятен. ДОБАВЛЕНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ И уменьшил шероховатость печати FDM от RA = 6.0 мкм до ra = 3.0 мкм.

2. Q.: Могу ли я получить плавную поверхность с бюджетным принтером FDM (под $300)?

А: Да! Бюджетные принтеры, такие как Creality Ender 3 может производить гладкие отпечатки с корректировками: использовать 0.15 ММ толщина слоя, замедлить скорость печати до 40–50 мм/с, и отшлифовать последнюю часть с 800 песчаная бумага. Студент напечатал вазу PLA с Ender 3 - после шлифования, У него была гладкая поверхность, которая выглядела так, как будто была сделана с более дорогим принтером.

3. Q.: Есть ли способ избежать пост-обработки и получить плавные отпечатки сразу с принтера?

А: Используйте принтер SLA - они производят гладкие поверхности (RA = 0,1–1,0 мкм) без постобработки. Для FDM, Функция Slicer «гладилости» может уменьшить потребность в шлифовании, Но вам, вероятно, понадобится легкая полировка для глянцевой отделки. Пользователь SLA напечатал статуэтки смолы, которая была гладкой и готовой к немедленному отображению-не требуется постобработка.