SLS 3D 打印部件的振动滚磨处理（振动后处理）

在提高不同材料的表面硬度和平整度方面，振动滚磨（又称振动后处理）是一种行之有效的方法。这种方法过去常用于在加工或压制后去除金属部件的毛刺，而现在许多制造商开始将振动滚磨视为重要的 3D 打印部件后处理步骤。

特别是对于选择性激光烧结 (SLS) 3D 打印部件（有时表面会呈现轻微颗粒感），振动后处理有助于使部件适用于最终用途或将部件顺利集成到功能性装配中。

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振动滚磨机通过搅动微小介质颗粒（通常是金属、陶瓷、塑料或核桃壳等有机材料）和成品部件来产生摩擦，从而达到抛光部件表面和提高硬度的目的。振动滚磨机尺寸小巧、价格合理，并且可在不增加人工生产操作的情况下提供多种优势，因此广受欢迎。

振动后处理可为 3D 打印工作流程提供两个重要优势：改进功能和优化外观。降低表面粗糙度有利于活动部件以较低的摩擦系数工作，因此振动滚磨堪称一种理想的后处理技术，适用于打印铰链、传动组件、功能夹等应用，以及任何其他活动部件或活动组件的组成部分。优化后的表面纹理还能够改善孔隙率，使滚磨处理后的部件更不易于吸收液体。

滚磨处理带来的美学效益主要体现在改善表面纹理和提高外观清洁度上；此外，该处理能够提供更加一致的基材，以便在其上额外应用丙烯酸漆或 Cerakote 等涂层。

对任何作为成品部件处理、用于组成功能性组件，或是在概念验证原型中易于识别的 3D 打印件而言，振动滚磨都堪称大幅提高其表面硬度和平整度的简易方法。

用于 3D 打印部件的振动滚磨机可分为两大类：工业级和消费级。工业级机器的容量更大，功率要求更高，且价格通常不低于 5000 美元左右。工业级滚磨机适用于批量生产，如大规模定制生产或过渡制造。

工业级机器可轻松处理多批部件，甚至是中到大型部件，因此成为了服务机构或大规模制造商等企业的理想选择。Rösler 滚磨机等众多工业级机器均可集成到自动化工作流程中，并通过传送带或机器人系统装卸部件。这些大型机器的滚磨周期短至四到六个小时，可显著降低表面粗糙度。

许多较小的振动滚磨机可以提供与工业级滚磨机相同质量的成品，但其容量较小，并且可能需要更长的滚磨周期才能获得相应的效果。为了达到几乎相同的表面粗糙度降低效果，这些较小的机器可能需要滚磨处理部件约 72 个小时，而工业级机器只需 6 小时即可。

然而，这些机器价格实惠、外形小巧，使得小型企业无需花费与工业级批量机器相当的成本即可获得相近的效果。对每周打印量少于 100 个部件的 3D 打印机用户来说，小型振动滚磨机足以满足其生产要求。

虽然本项研究的测试方案中并未涉及，但离心滚磨机仍不失为执行平滑处理的第三种选择。该设备利用高速旋转而非搅动来平滑部件，因此其工作流程与传统的振动滚磨机略有不同。离心滚磨机会将组件和介质密封在一个罐内，然后高速旋转；由此产生的重力可以很快使部件变得光滑。尽管离心滚磨机能够成为您缩短加工时间的理想选择，但应该注意的是，较高的加工强度可能会导致某些部件的精致特征破损。

振动滚磨工作流程中使用的介质颗粒有许多不同的选择，而使用正确的介质将对部件的处理效果产生重大影响。常见介质包括不锈钢、陶瓷或二氧化硅、聚酯复合材料或核桃壳。它们的加工作用包括高强平滑、消除表面粗糙度以及以美观为目的的轻微抛光。

在选择用于振动滚磨机的介质时，应考虑单个颗粒的大小和形状以及材料类型。介质颗粒有大有小，可尖可圆。大颗粒用于进行较粗糙的研磨，例如去除金属部件上的毛刺或锈迹。较小的颗粒用于研磨更精细的碎片，可以进行更深入的抛光或实现更出色的抛光效果，并且可以用于研磨更多类型的材料。尖锐的颗粒（三角形、楔型和箭头）适于处理具有边缘、裂缝和通道的复杂部件，但部件更容易受损或剥落。圆形颗粒是理想的轻触抛光和磨光材料，且很少造成部件受损或剥落。虽然对表面进行完全平滑处理的速度很慢，但这种颗粒更加温和，因此可用于研磨精细部件。

在一些称为“湿式振动后处理”的振动工作流程中，需要添加水或化学洗涤剂与颗粒共同进行研磨。这种液体有助于中和剧烈摩擦所产生的热量，并能够去除部件表面的污染物或氧化物。部件的外观会变得更加洁净，其抛光效果要优于干式滚磨工作流程。然而洗涤剂不仅价格昂贵，而且会产生化学废物，因此请务必妥善处置和处理这些化学废物。可将金属、陶瓷或塑料介质用于湿式工作流程，但不应将核桃壳或玉米芯等有机物质介质与洗涤剂搭配使用。

^{从左到右：核桃介质、陶瓷介质、钢制介质。}

许多 3D 打印应用都具有表面光洁度和低摩擦系数要求。将振动滚磨处理添加到您的工作流程中可以改善各种行业和设置中所用部件的功能和外观。

为了向用户推荐能够实现最佳加工结果的合适工作流程，Formlabs 在内部使用 SLS 3D 打印部件对振动滚磨处理进行了大量测试。

振动滚磨处理是提高 3D 打印部件表面光洁度的绝佳方法。不仅设备价格合理，而且可以根据您的确切需求定制工作流程。在将滚磨处理添加到工作流程中时，请记住不同的机器和介质将产生不同的结果。

在针对 3D 打印工作流程选购滚磨机时，首先应考虑 3D 打印部件数量：中高产量则需要更大的工业级滚磨机，而原型制造、制作辅助工具和快速模具制作应用可能只需要体积较小、价格低廉的滚磨机。在这些应用中，较小滚磨机进行滚磨处理所需的时间较长，但不会对您的工作流程产生负面影响。

接下来我们还需要考虑介质选择问题，这在很大程度上取决于您的部件。对于 SLS 3D 打印部件，可以选择陶瓷、塑料或有机材料，而金属的磨损性则过强。对于有许多内部空洞或通道的部件，陶瓷介质可能会剥落并嵌入部件中。尽管使用小型手工工具清除这些陶瓷碎片并非难事，但有机或塑料介质可能会是更好的选择。对于具有非常精细的特征、精致的浮雕或薄挤压物的部件，磨损性较小的介质是最佳选择。同样，选择圆形介质而非锋利介质将有助于保护脆弱部件。

振动滚磨处理是一种便利的方法，可用于制造在外观和功能方面媲美注射成型件的 SLS 3D 打印部件。将此工艺添加到您的 3D 打印工作流程中并不需要繁琐的步骤或是昂贵的成本——滚磨设备的选择十分丰富，其中许多不仅价格实惠，并且外形体积和功率要求也可以接受。对快速原型制造、制作辅助工具或成品部件等应用而言，振动滚磨极大地增加了其实现 3D 打印的可能性。在结合 SLS 3D 打印的几何自由度和小批量生产工作流程的定制能力之后，各个行业都将从振动滚磨处理中受益。

如需了解有关如何简化 SLS 和振动滚磨工作流程的更多信息，或获得有关根据特定需求选择机器和介质的专家建议，请联系 Formlabs 销售团队。或者，您也可以在我们的网站上继续探索 SLS 后处理的其他方法。