SLS 后处理技术指南：介质喷砂、平滑、涂层、上色等

选择性激光烧结 (SLS) 3D 打印是一种久经考验的制造技术，可使用多种高性能材料，在与先进的后处理方法结合使用后，这些材料的性能和外观可以进一步提高。

阅读本指南，了解 SLS 3D 打印部件的后处理基础知识以及对打印件进行平滑、涂层和上色处理的先进方法。

与其他基于粉末的增材制造技术相似，在打印结束后，必须清理掉 SLS 部件上多余的粉末。在部件打印完成并从 3D 打印机中取出后，需要进行以下三个核心步骤：部件提取、粉末回收和介质喷砂。

本节将介绍 Fuse 系列 SLS 3D 打印机和 Fuse Sift 粉末回收站。

在开始后处理之前，需要冷却 SLS 打印件，例如在一次充分打包的 Fuse 1 成型中，冷却过程可能会花费 14 个小时。Fuse 系列打印机配有触摸屏，其中会显示建议的冷却时间。

冷却过程包括两个阶段。第一步是等待成型室温度冷却至 100℃ 或以下，此时可以将成型室从打印机中取出并移至 Fuse Sift 粉末回收站中。产品采用行业领先的快速冷却技术，支持您在完成先前的打印任务后 1－2 小时内开始新的打印。

冷却过程的第二阶段则发生在 Fuse Sift 中。该阶段冷却完成后，即可开始提取部件。Fuse Sift 会将料块从成型室中缓慢升高，便于您将烧结的部件与未烧结的粉末分离，同时风扇会将所有分散的粉末收集至过滤器。在触摸打印件时，未烧结的粉末会从打印件上脱落，露出已完成的打印件。

因为 SLS 3D 打印件无支撑结构，所以无需再去除多余的打印材料。Fuse 系列 3D 打印机采用名为 Surface Armor 的专有半烧结壳体，以便在打印时保护部件的表面，从而使部件具有始终如一的质量和机械性能。用刷子轻柔擦拭部件表面即可去除这层壳体。

Fuse 系列打印件上任何残留的未烧结粉末均可回收并再次使用，从而可以减少浪费并降低材料成本。Fuse Sift 使用真空装置回收散粉，并使用滚筒混合回收粉末与新粉末以便日后打印使用。添加新粉末的百分比被称为刷新率。

刷新率因 3D 打印机和粉末种类而异。相对于其前身 Fuse 1，Fuse 1+ 30W 的惰性气体环境支持以更低的刷新率进行打印。

建议在完成基础清洁后，进行介质喷砂（也称为喷砂处理）以完全去除 SLS 部件的粉末。这在去除凹入特征处（刷子难以触及）的半烧结 Surface Armor 时十分有用。

建议进行介质喷砂（也称为喷砂处理）以完全去除 SLS 部件的粉末。图中左侧部件经过介质喷砂处理，右侧部件未经过介质喷砂处理。请注意，即使完成了最初脱粉，在凹入特征处仍会有半烧结的 Surface Armor 残留。

介质喷砂系统分为多种类型。Formlabs 建议为 SLS 3D 部件选择虹吸式系统。虹吸式系统使用文丘里效应在与压缩空气线路相交的管道末端产生吸力。虹吸式系统的喷砂压力通常足以去除多余粉末，而不会对打印部件造成任何负面影响。压力更高的系统可能会造成凹陷或破坏打印件表面。 

介质喷砂系统需要利用大量气流保持运转，因此大多数机柜都需要配备可在 80psi 的压力下达到 16 CFM 的压缩机，从而有效驱使磨料颗粒清理 SLS 部件。工业级压缩机提供的车间气源可以在不损失压力的情况下实现连续喷砂，使喷砂过程更加顺畅。

市面上的基础版虹吸式选择有：

1. 台式喷砂机：桌面式介质喷砂机的价格在 150 美元到 1000 美元不等；其外形紧凑，适合较小的工作空间。请注意，最低端的产品可能质量较差，会出现设备停机或介质溢出机柜等问题。

2. 车间喷砂机：立式喷砂机价格稍高，占据空间较大，但相对来说是一个经济实惠的选择，起售价约为 1000 美元。很多设备配备有空气介质分离器（连接至喷砂机柜侧的真空装置，保持空气中无介质和粉末），可保证周围工作站的清洁。 

3. 滚筒喷砂机：滚筒喷砂机包含转筒，其中有源源不断的空气和介质对准筒中的部件。此为自动喷砂过程，将部件放置于机器中直至喷砂周期结束，这通常需要花费约 20 分钟的时间。滚筒喷砂机非常适合清理大批量小型坚固部件。但不适合易碎部件或具有精细特征的部件，起售价高于 20000 美元，而对于小批量部件，并不需要花费此项支出。 

包括 AMT 和 DyeMansion 在内的一些制造商会提供为 3D 打印部件量身打造的介质喷砂机。尽管此类产品起售价高昂（约为 35000 美元），但可在大批量使用中提供完美的用户体验和效率。

每种工艺各有利弊，并能在不同程度上影响不同的材料性能。在考虑这些工作流程时，无论是将设备和技能引入内部还是将其外包，都应考虑相应的资本成本和所需技能。

下方表格针对 SLS 3D 打印部件，总结了各种先进后处理技术的入门门槛和潜在结果。

可以依次进行这些步骤以实现多种性能。在本篇文章中，我们将分别讨论每种方法。如果您对叠加使用后处理技术以实现特定结果感兴趣，请联系我们的团队，与专家交流并针对您的用例获取咨询服务。

在完成清洁和介质喷砂后，SLS 3D 打印部件将呈现有颗粒感的砂质表面质地。在此，我们会介绍以下两种表面平滑技术：振动滚磨（轻柔去除材料）以及蒸汽平滑（为部件增添光泽感）。

期望在打印完成后立即得到光滑的部件？请考虑 Form 3+ 或 Form 3L 立体光刻 (SLA) 3D 打印机，该产品使用液态树脂作为打印材料，且制作出来的部件自带光滑的表面处理效果。

振动滚磨也称为振动抛光或介质滚压，是一种将 SLS 3D 打印部件与其他介质一起放在滚筒中以平滑部件表面的后处理工艺。该工艺可以得到哑光甚至半光亮的表面处理效果，且触感光滑。在实验中，我们观察到部件的平均表面粗糙度降低了 80%。

振动抛光机器配备有用于搅拌部件与介质颗粒（如陶瓷片、塑料颗粒或核桃壳等有机材料）的碗、桶或滚筒，以便轻柔研磨部件表面。机器的运转周期通常为两到八小时，且在运转时无需技术人员监督。

小型台式振动滚磨机的起售价为 100 美元，这对于任何制造环境都是一种经济实惠的选择。较大的独立式型号设备则更适合高产量生产，起售价约为 3000 美元。

下图中的部件与陶瓷介质共同在 Mr. Deburr 300DB 中滚磨了六小时。

蒸汽平滑技术需将 SLS 3D 打印部件浸渍在化学溶剂蒸汽中，从而控制 3D 打印材料的化学溶解、填充微小空腔并在部件周围形成光滑、有光泽的壳体。尤其需要注意的是，平滑效果并不仅限于人眼可见的几何结构，因此该技术适合具有内部通道或其他凹入特征的复杂部件。 

提供蒸汽平滑设备和服务的提供商声称成品部件中的细菌滋生现象有所减少，甚至可以用部件安全地接触食品。Formlabs 并未证实这些声明，我们建议您与设备制造商进行查证，以获取详细的安全信息。 

蒸汽平滑设备十分昂贵，起售价为 60000 美元，因此小批量生产部件的企业希望将部件寄送至服务提供商处进行蒸汽平滑处理。

下图所示部件已在 DyeMansion 中使用专业混合蒸汽进行了蒸汽平滑处理。AMT 也可提供蒸汽平滑设备和服务。

在 3D 打印部件外表面增加一层功能性材料涂层，即可实现 3D 打印材料本身并不具有的附加性能。此类性能包括提高强度、导电性或耐化学腐蚀性。SLS 3D 打印部件涂层有多种选择，添加不同的涂层可能实现不同的性能。本节将简要介绍每种涂层及其适合的应用。

可通过电镀为 3D 打印部件添加金属涂层，该工艺也称为电解沉积。在此工艺中，首先应在 3D 打印部件上喷涂一层导电喷雾，然后将其浸入电解池中，池中的电流会将金属从源材料（阳极）转移到 3D 打印部件（阴极）表面上。

可以在部件表面电镀包括铬、镍、锌和钛在内的多种金属。制造商有时会按顺序分层镀包多种金属，以便在力学性能、电性能和外观方面实现良好平衡。

尽管也可以在家中或利用 DIY 装置对 SLS 打印部件进行电镀，但经验不足的用户可能会接触到有害化学品，且难以获得高质量的结果。对于所有结构件，我们建议将部件寄送至专门的合同制造商处。请下载我们的白皮书，查看按地区和作业规模分类的电镀服务列表。

下图中的部件由 RePliForm, Inc 进行了镀镍处理。

Cerakote 等公司可通过直接向部件喷洒含有陶瓷添加剂的聚合物，在部件表面形成一薄层陶瓷涂层。尽管无需使用底漆，但需使用专用介质对部件进行彻底的介质喷砂处理，并使用蜡和油脂去除剂进行清洁，以确保部件表面无污染物残留。Cerakote 可提供空气固化和微波炉固化两种方案。

陶瓷涂层属于先进后处理技术中性能最高的选择。部件兼具出色的耐化学腐蚀性和机械强度，同时有多种颜色可供选择。Cerakote 还可提供具备耐腐蚀、低摩擦等特性的专业产品。

Cerakote 在旗下网站上列出了经认证的涂覆人员，同时可为希望将陶瓷涂层能力引入内部的车间提供认证服务。

下图中的部件已由经过培训的涂覆人员添加了 Cerakote H-140 Bright White 涂层。

粉末涂层需采用干法将聚合物以粉末形式施加于基体材料上。采用静电应用，并通过加热、光照或两者结合进行固化。很多粉末涂层材料的使用温度很高，因此无法使用 SLS 3D 打印机常用的热塑性塑料作为基材。而一些粉末涂层材料则可用于较低的温度下，可与 SLS 3D 打印部件一同使用。

紫外线固化粉末涂层专门针对热敏性基材量身打造。这些涂层也能以静电方式涂覆以及在低热中流动添加。粉末熔融后，使用高强度紫外光照射涂层以进行固化。相对于热固性粉末涂层，紫外光粉末所需的热量和时间大幅减少，同时提供类似的性能，不会使打印部件损坏或翘曲。

与其他类型涂层相似，粉末涂层也会增强部件的耐化学腐蚀性、表面硬度和机械强度。粉末涂层尤其适合厚涂和几何结构，在这种情况下，如果使用液态施用工艺（如涂漆或浸渍），则因为材料流动和滴落，难以触及某些特征或实现均匀涂覆。

下图中的部件由 Keyland Polymer 使用其 UVMax 紫外光固化粉末进行涂覆。

市面上有多种液态聚合物涂层，可提供不同程度的平滑度和耐化学腐蚀性能。这些涂层可能是透明、着色或不透明的；可以通过浸渍、刷涂或喷涂方式施用；可能基于不同的化学成分，如环氧树脂、漆树液和聚氨酯。

而论及材料和施用方法，性能和施用难度方面仍有很大差异。其中一些涂层材料可以在五金店购买并通过最少的装置施用；一些则需要工业装置。

下图中的部件采用廉价的透明光泽喷漆进行涂覆。

无论是原型还是成品部件，您可能想要调整所有或某些部件的颜色。染色会使部件的颜色一致且半永久保持（即使在铰链和内部空腔处），但染色无法提亮部件颜色。喷漆则更为可控且可自定义，但通常需要更多人工操作，在磨损或大量使用过程中会破损。

因为 SLS 3D 打印部件具有渗透性，所以可使用消费级染料进行染色。很多 SLS 3D 打印材料是尼龙或者聚酰胺，这些材料也可用于纺织业，因此可与合成物搭配使用的织物染料同样适用。  

家用材料、工业缸或任何复杂程度介于两者之间的设备都可以用于 3D 打印部件的染色。无论您的设施如何，使用尼龙基材料（正如可用于 Fuse 系列的材料）进行 3D 打印所得到的部件均无需执行任何特殊步骤，只需要按照染料制造商提供的说明操作即可。

因为所涉及的成本和技能门槛不高，所以染色堪称尝试先进 SLS 3D 打印件后处理方法的理想选择。此外，染色易于扩展，因此也适用于生产应用。

下图中的部件使用了 RIT 织物染料进行染色。

如果需要使部件具备鲜艳的颜色或与参考匹配的颜色，则喷漆将会是比染色更理想的选择。喷漆可提供最均匀的覆盖程度且最容易扩展，并可通过手动上漆实现更好的精细度。丙烯酸漆和瓷漆都很适合粉末打印部件。其他油漆的效果可能也不错，但 Formlabs 并未就此展开大量测试。

为获得最佳附着效果，可以使用专用于塑料的底漆。喷涂底漆有助于实现更一致的覆盖程度。此外，还可使用热风枪或电吹风来加快干燥过程。

有关 3D 打印件喷漆的深入教程，请查阅我们的涂底漆和上漆方式指南。

下图中的部件使用了廉价的喷漆进行上色。

您是否已准备好深入了解将 SLS 3D 打印引入内部，并采用本文所述的平滑、涂层或上色技术？作为一家值得依赖的提供商，Formlabs 可为各个规模的企业提供 3D 打印解决方案，其中包括我们的旗舰产品 SLS 3D 打印机 Fuse 1+ 30W。

想亲身体验 SLS 材料吗？欢迎索取免费样品部件，我们会立即寄送给您。