3D печать в строительстве

введение

Введение

3D-печать или аддитивное производство - это конструирование трехмерного объекта на основе модели CAD или цифровой 3D-модели.[1]Это может быть сделано в различных процессах, в которых материал наносится, соединяется или затвердевает под компьютерным контролем,[2] при этом материал добавляется вместе (например, пластмассы, жидкости или порошкообразные частицы сплавляются), обычно слой за слоем.

В 1980-х годах технологии 3D-печати считались пригодными только для производства функциональных или эстетических прототипов, и более подходящим термином для этого в то время было быстрое прототипирование.[3] По состоянию на 2019 год точность, повторяемость и диапазон материалов 3D-печати повысились до такой степени, что некоторые процессы 3D-печати считаются жизнеспособными в качестве технологии промышленного производства, в результате чего термин аддитивное производство может использоваться как синоним 3D-печати.[4] Одним из ключевых преимуществ 3D-печати[5] является возможность получения очень сложных форм или геометрий, которые в противном случае было бы невозможно изготовить вручную, включая полые детали или детали с внутренними ферменными конструкциями для уменьшения веса. Моделирование методом наплавления (FDM), в котором используется непрерывная нить из термопластичного материала, является наиболее распространенным процессом 3D-печати, используемым по состоянию на 2020 год.[6]

Терминология

Обобщающий термин аддитивное производство (AM) приобрел популярность в 2000-х,[7] вдохновленный темой объединения материалов (любым из различных способов). Напротив, термин субтрактивное производство появился как ретроним для большого семейства процессов механической обработки с удалением материала в качестве общего процесса. В сознании большинства термин "3D печать" по-прежнему относился только к полимерным технологиям, и термин "AM" чаще использовался в контексте металлообработки и производства деталей конечного назначения, чем среди энтузиастов полимерной, струйной печати или стереолитографии.

К началу 2010-х годов термины 3D-печать и аддитивное производство приобрели смысл, в котором они стали альтернативными обобщающими терминами для аддитивных технологий, один из которых широко используется сообществами производителей потребительских товаров и средствами массовой информации, а другой используется более формально производителями деталей конечного назначения, производителями машин и мировыми техническими специалистами.организации по стандартизации. До недавнего времени термин "3D печать" ассоциировался с машинами с низкой ценой или возможностями.[8] 3D-печать и аддитивное производство отражают то, что технологии объединяют тему добавления материала или соединения по всему объему 3D-работ под автоматизированным контролем. Питер Зелински, главный редактор журнала "Аддитивное производство", отметил в 2017 году, что эти термины все еще часто являются синонимами в повседневном употреблении,[9] но некоторые эксперты обрабатывающей промышленности пытаются провести различие, согласно которому аддитивное производство включает 3D-печать плюс другие технологии или другие аспекты производственного процесса.[9]

Другие термины, которые использовались в качестве синонимов или гипернимов, включали в себя производство настольных компьютеров, быстрое производство (как логический преемник на уровне производства быстрого прототипирования) и производство по требованию (что перекликается с печатью по требованию в 2D смысле печати). Тот факт, что применение прилагательных быстрое и по требованию к существительному производство был роман в 2000-х годах раскрывает давно сложившейся ментальной модели предыдущего индустриальную эпоху, во время которого почти все производство было связано долгое время для кропотливой инструментов развития. Сегодня термин вычитания не заменил термин обработки, а дополняя его, когда термин, который охватывает любой метод удаления не требуется. Гибкая оснастка - это использование модульных средств для проектирования оснастки, изготовленной методами аддитивного производства или 3D-печати, для обеспечения быстрого прототипирования и реагирования на потребности в инструментах и приспособлениях. Гибкая оснастка использует экономичный и высококачественный метод для быстрого реагирования на потребности клиентов и рынка, и его можно использовать в гидроформовании, штамповке, литье под давлением и других производственных процессах.

Глава 1

Глава 1

История

1940-1950-е годы

Общая концепция и процедура, используемые в 3D-печати, были впервые описаны Мюрреем Лейнстером в его рассказе 1945 года "Вещи проходят мимо ", но этот конструктор одновременно эффективен и гибок. Я загружаю магнетронный пластик — материал, из которого сегодня делают дома и корабли, — в этот движущийся манипулятор. Он создает рисунки в воздухе по рисункам, которые он сканирует с помощью фотоэлементов. Но пластик выходит из конца вытягивающей рукоятки и по мере поступления затвердевает ... только по чертежам" [10]

Она также была описана Рэймондом Ф. Джонсом в его рассказе "Инструменты ремесла", опубликованном в ноябрьском номере журнала Astounding Science Fiction за 1950 год. В этой истории он назвал это "молекулярным распылителем".

1970-е

В 1971 году Йоханнес Ф. Готвальд запатентовал устройство записи жидких металлов, патент США 3596285A, устройство непрерывной струйной печати металлического материала для формирования съемного металлического изделия на многоразовой поверхности для немедленного использования или восстановления для повторной печати путем переплавки. Похоже, это первый патент, описывающий 3D-печать с быстрым созданием прототипов и контролируемым изготовлением шаблонов по требованию.

В патенте говорится: "Используемый здесь термин "печать" не подразумевается в ограниченном смысле, но включает написание или другие символы, формирование символа или рисунка чернилами. Термин "чернила", используемый в, предназначен для обозначения не только красителя или материалов, содержащих пигменты, но и любого текучего вещества или композиции, пригодных для нанесения на поверхность для формирования символов, иероглифов или интеллектуальных образов путем маркировки. Предпочтительными чернилами являются термоплавкие. Диапазон коммерчески доступных составов чернил, которые могли бы соответствовать требованиям изобретения, в настоящее время неизвестен. Однако удовлетворительная печать в соответствии с изобретением была достигнута с использованием проводящего металлического сплава в качестве чернил."

"Но с точки зрения требований к материалам для таких больших и непрерывных дисплеев, если расходовать их с известными ранее показателями, но увеличивать пропорционально увеличению размера, высокая стоимость серьезно ограничила бы любое широкое использование процесса или устройства, удовлетворяющего вышеупомянутым целям".

"Следовательно, дополнительной задачей изобретения является минимизация использования материалов в процессе указанного класса".

"Еще одной целью изобретения является сохранение материалов, используемых в таком процессе, для повторного использования".

"Согласно другому аспекту изобретения, комбинация для письма и т.п. содержит носитель для отображения шаблона интеллекта и устройство для удаления шаблона с носителя".

В 1974 году Дэвид Э. Х. Джонс изложил концепцию 3D-печати в своей регулярной колонке Ariadne в журнале New Scientist.[11][12]

1980-е

Оборудование и материалы для раннего аддитивного производства были разработаны в 1980-х годах.[13]

В апреле 1980 года Хидео Кодама из Нагойского муниципального научно-исследовательского института промышленности изобрел два аддитивных метода изготовления трехмерных пластиковых моделей с использованием фототвердеющего термореактивного полимера, при которых область воздействия ультрафиолетовых лучей контролируется рисунком маски или сканирующим волоконным передатчиком.[14] Он подал заявку на патент на этот плоттер XYZ, который был опубликован 10 ноября 1981 года. (JP S56-144478).[15]Результаты его исследований в виде журнальных статей были опубликованы в апреле и ноябре 1981 года.[16][17] Однако реакции на серию его публикаций не последовало. Его устройство не получило высокой оценки в лаборатории, и его начальник не проявил никакого интереса. Бюджет его исследований составлял всего 60 000 иен или 545 долларов в год. От приобретения патентных прав на плоттер XYZ отказались, и проект был прекращен.

Патент США 4323756 "Способ изготовления изделий путем последовательного осаждения", выданный 6 апреля 1982 года Raytheon Technologies Corp., описывает использование сотен или тысяч "слоев" порошкообразного металла и источника лазерной энергии и представляет собой раннюю ссылку на формирование "слоев" и изготовление изделий на подложке.

2 июля 1984 года американский предприниматель Билл Мастерс подал заявку на патент на свой компьютерный автоматизированный производственный процесс и систему (US 4665492).[18] Эта заявка зарегистрирована в ВПТЗ США как первый патент на 3D-печать в истории; это был первый из трех патентов, принадлежащих Мастерсу, который заложил основу длясистемы 3D-печати, используемые сегодня.[19][20]

16 июля 1984 года Ален Ле Меоте, Оливье де Витте и Жан-Клод Андре подали заявку на свой патент на процесс стереолитографии.[21] От заявки французских изобретателей отказались французская компания General Electric (ныне Alcatel-Alsthom) и CILAS (Лазерный консорциум).[22] Заявленной причиной было "отсутствие бизнес-перспективы".[23]

В 1983 году Роберт Ховард основал компанию R.H. Research, позже названную Howtek, Inc. В феврале 1984 года для разработки цветного струйного 2D-принтера Pixelmaster, коммерциализированного в 1986 году, с использованием термопластичных пластиковых чернил.[24] Была собрана команда из 6 человек[24] из Exxon Office Systems, подразделения Danbury Systems, запуска струйных принтеров и нескольких членов Howtek, Inc group, которые стали популярными фигурами в индустрии 3D-печати. Один из членов Howtek, Ричард Хелински (патент US5136515A, Способ и средства для создания трехмерных изделий методом осаждения частиц, заявка 11.07.1989, выдана 04.08.1992) основал нью-гэмпширскую компанию C.A.D-Cast, Inc, название которой позже было изменено на Visual Impact Corporation (VIC) 22.08.1991. Прототип 3D-принтера VIC для этой компании доступен с видеопрезентацией, демонстрирующей 3D-модель, напечатанную струйным принтером с одним соплом. Другой сотрудник, Герберт Менхеннетт, основал нью-гэмпширскую компанию HM Research в 1991 году и представил Howtek, Inc, струйную технологию и термопластичные материалы Ройдену Сандерсу из SDI и Биллу Мастерсу из Ballistic Particle Manufacturing (BPM), где он проработал несколько лет. Как в 3D-принтерах BPM, так и в 3D-принтерах SPI используются струйные принтеры в стиле Howtek, Inc и материалы в стиле Howtek, Inc. Ройден Сандерс лицензировал патент Helinksi до производства Modelmaker 6 Pro в Sanders prototype, Inc (SPI) в 1993 году. Джеймс К. Макмахон, который был нанят Howtek, Inc для помощи в разработке струйных принтеров, позже работал в Sanders Prototype и в настоящее время управляет Layer Grown Model Technology, поставщиком 3D-услуг, специализирующимся на струйной печати с одним соплом Howtek и поддержке принтеров SDI. Джеймс К. Макмахон работал со Стивеном Золтаном, изобретателем струйных принтеров 1972 года выпуска, в Exxon и получил патент 1978 года, который расширил понимание струйных принтеров с одним соплом (Alpha jets) и помог усовершенствовать струйные принтеры с горячим расплавом Howtek, Inc. Эта термопластичная технология горячего расплава Howtek популярна при литье металла по выплавляемым моделям, особенно в ювелирной промышленности для 3D-печати.[25] Sanders (SDI) первым заказчиком Modelmaker 6Pro была компания Hitchner Corporation, Metal Casting Technology, Inc. в Милфорде, штат Нью-Йорк, в миле от завода SDI в конце 1993-1995 годов, отливавшая клюшки для гольфа и детали автомобильных двигателей.

8 августа 1984 года был подан патент US4575330, присвоенный UVP, Inc., позже присвоенный Чаку Халлу из корпорации 3D Systems[26], его собственный патент на систему изготовления стереолитографии, в которой отдельные пластинки или слои добавляются путем отверждения фотополимеров падающим излучением, бомбардировкой частицами, химической реакцией или просто ультрафиолетовым излучением лазеров. Халл определил процесс как "систему для создания трехмерных объектов путем создания рисунка поперечного сечения формируемого объекта".[27][28] Вкладом Халла стал файловый формат STL (стереолитография), а также цифровые стратегии нарезки и заполнения, общие для многих современных процессов. В 1986 году Чарльзу "Чаку" Халлу был выдан патент на эту систему, и была создана его компания 3D Systems Corporation, которая выпустила первый коммерческий 3D-принтер SLA-1[29] позже, в 1987 или 1988 году.

Технология, используемая большинством 3D-принтеров на сегодняшний день, особенно любительскими и ориентированными на потребителя моделями, — это моделирование методом наплавления, специальное применение пластиковой экструзии, разработанное в 1988 году С. Скоттом Крампом и коммерциализированное его компанией Stratasys, которая выпустила на рынок свою первую машину FDM в 1992 году.[25]

Владение 3D-принтером в 1980-х годах стоило свыше 300 000 долларов (650 000 долларов в долларах 2016 года).[30]

1990-е

AM процессы спекания или плавления металла (такие как селективное лазерное спекание, прямое лазерное спекание металла и селективная лазерная плавка) обычно имели свои собственные названия в 1980-х и 1990-х годах. В то время вся металлообработка выполнялась с помощью процессов, которые сейчас называются неаддитивными (литье, изготовление, штамповка и механическая обработка); хотя к этим технологиям была применена значительная часть автоматизации (например, с помощью роботизированной сварки и ЧПУ), идея перемещения инструмента или головки по рабочей 3D-оболочке, преобразующей массу сырья в желаемую форму с помощью траектории движения инструмента, ассоциировалась в металлообработке только с процессами, которые удаляют металл (а не добавляют его), такими как фрезерование с ЧПУ, электроэрозионная обработка с ЧПУ , и многие другие. Но автоматизированные технологии с добавлением металла, которые позже будут названы аддитивным производством, начали оспаривать это предположение. К середине 1990-х годов в Стэнфорде и Университете Карнеги-Меллона были разработаны новые методы нанесения материалов, включая микролитье[31] и распыляемые материалы.[32] Расходные материалы и вспомогательные материалы также стали более распространенными, что позволило создавать новые геометрии объектов.[33]

Термин 3D печать первоначально относился к процессу порошковой печати с использованием стандартных и пользовательских струйных печатающих головок, разработанному в MIT Эмануэлем Саксом в 1993 году и коммерциализированному Soligen Technologies, Extrude Hone Corporation и Z Corporation.[требуется цитирование]

В 1993 году также была основана компания по производству струйных 3D-принтеров, первоначально называвшаяся Sanders Prototype, Inc, а позже - Solidscape, представившая высокоточную полимерную струйную систему изготовления с растворимыми опорными структурами (классифицируемую как технология "точка в точку").[25]

В 1995 году Общество Фраунгофера разработало процесс селективного лазерного плавления.

2000-е

Срок действия патентов на процесс печати методом моделирования методом плавленого осаждения (FDM) истек в 2009 году.[34] Это открыло дверь для новой волны компаний, многие из которых вышли из сообщества RepRap, которые начали разрабатывать коммерческие 3D-принтеры FDM.

2010-е

По мере развития различных аддитивных процессов стало ясно, что вскоре удаление металла перестанет быть единственным процессом металлообработки, выполняемым с помощью инструмента или головки, перемещающейся через 3D рабочуюоболочку, преобразуя массу сырья в желаемую форму слой за слоем. 2010-е годы стали первым десятилетием, в котором металлические детали конечного назначения, такие как кронштейны двигателя [35] и большие гайки [36], выращивались (либо до, либо вместо механической обработки) на производстве, а не обязательно обрабатывались из прутка или пластины. По-прежнему литье, изготовление, штамповка и механическая обработка более распространены в металлообработке, чем аддитивное производство, но AM сейчас начинает значительно продвигаться вперед, и с учетом преимуществ дизайна для аддитивного производства инженерам становится ясно, что впереди еще много.

Одним из направлений, в котором AM добивается значительных успехов, является авиационная промышленность. В 2016 году авиапутешествовало почти 3,8 миллиарда человек[37]. Спрос на экономичные и легко производимые реактивные двигатели никогда не был таким высоким. Для крупных OEM-производителей (производителей оригинального оборудования), таких как Pratt and Whitney (PW) и General Electric (GE), это означает поиск AM как способа снижения стоимости, уменьшения количества несоответствующих деталей, снижения веса двигателей для повышения топливной экономичности и поиска новых, очень сложных форм, которые не были бывозможно с использованием устаревших методов производства. Одним из примеров интеграции AM с аэрокосмической промышленностью была поставка Airbus первого двигателя LEAP от GE в 2016 году. В этот двигатель встроены топливные форсунки с 3D-печатью, что позволяет сократить количество деталей с 20 до 1, снизить вес на 25% и сократить время сборки.[38] Топливная форсунка является идеальным решением для производства присадок в реактивном двигателе, поскольку она обеспечивает оптимизированную конструкцию сложных внутренних элементов и является невращающейся деталью с низким напряжением. Аналогичным образом, в 2015 году PW поставила свои первые AM-компоненты PurePower PW1500G для Bombardier. Придерживаясь невращающихся деталей с низким напряжением, PW выбрала статоры компрессора и кронштейны синхроконтактных колец [39], чтобы впервые внедрить эту новую технологию производства. Хотя AM по-прежнему играет небольшую роль в общем количестве деталей в процессе производства реактивных двигателей, возврат инвестиций уже можно увидеть по сокращению количества деталей, быстрым производственным возможностям и "оптимизированному дизайну с точки зрения производительности и стоимости".[40]

По мере развития технологии некоторые авторы начали предполагать, что 3D-печать может помочь в устойчивом развитии в развивающемся мире.[41]

В 2012 году Filabot разработала систему для замыкания цикла[42] с использованием пластика, которая позволяет любому 3D-принтеру FDM или FFF печатать с использованием более широкого спектра пластмасс.

В 2014 году Бенджамин С. Кук и Манос М. Тенцерис продемонстрировали первую платформу для аддитивного производства печатной электроники из нескольких материалов с вертикальной интеграцией (VIPRE), которая позволила выполнять 3D-печать функциональной электроники, работающей на частоте до 40 ГГц.[43]

Когда цены на принтеры начали падать, люди, заинтересованные в этой технологии, получили больше доступа и свободы создавать то, что они хотели. По состоянию на 2014 год цена на коммерческие принтеры все еще была высокой и составляла более 2000 долларов.[44]

Термин "3D печать" первоначально относился к процессу, при котором связующий материал слой за слоем наносится на порошковый слой с помощью головок струйных принтеров. Совсем недавно в популярном просторечии этот термин стал использоваться для обозначения более широкого спектра технологий аддитивного производства, таких как электронно-лучевое аддитивное производство и селективная лазерная плавка. Соединенные Штаты и мировые технические стандарты используют официальный термин "аддитивное производство" в этом более широком смысле.

Наиболее часто используемым процессом 3D-печати (46% по состоянию на 2018 год) является технология экструзии материала, называемая моделированием методом наплавленного осаждения, или FDM.[6] В то время как технология FDM была изобретена после двух других наиболее популярных технологий, стереолитографии (SLA) и селективного лазерного спекания (SLS), FDM, как правило, является самой недорогой из трех с большим отрывом,[требуется цитирование], что способствует популярности процесса.

2020-е

По состоянию на 2020 год 3D-принтеры достигли уровня качества и цены, который позволяет большинству людей войти в мир 3D-печати. В 2020 году принтеры приличного качества можно будет найти менее чем за 200 долларов США для машин начального уровня. Этими более доступными принтерами обычно являются принтеры для моделирования методом плавленого напыления (FDM).[45]

В ноябре 2021 года британский пациент по имени Стив Верзе получил первый в мире полностью напечатанный на 3D-принтере глазной протез из глазной больницы Мурфилдс в Лондоне.[46][47]

Преимущества 3D-печати

Аддитивное производство или 3D печать быстро приобрело значение в области машиностроения благодаря своим многочисленным преимуществам. Некоторые из этих преимуществ включают в себя ускорение создания прототипов, снижение производственных затрат, повышение кастомизации продукта и улучшение качества продукции.[48]

Кроме того, возможности 3D-печати вышли за рамки традиционного производства и нашли применение в системах возобновляемой энергетики.[49] Технология 3D-печати может быть использована для производства аккумуляторных систем хранения энергии, которые необходимы для устойчивого производства и распределения энергии.

Другим преимуществом 3D-печати является способность технологии создавать сложные геометрические формы с высокой точностью.[50]Это особенно актуально в области микроволновой техники, где 3D-печать может быть использована для производства компонентов с уникальными свойствами, которых трудно достичь традиционными методами производства.

Глава 2

Глава 2

Преимущества 3D-печати

Аддитивное производство или 3D печать быстро приобрело значение в области машиностроения благодаря своим многочисленным преимуществам. Некоторые из этих преимуществ включают в себя ускорение создания прототипов, снижение производственных затрат, повышение кастомизации продукта и улучшение качества продукции.[48]

Кроме того, возможности 3D-печати вышли за рамки традиционного производства и нашли применение в системах возобновляемой энергетики.[49] Технология 3D-печати может быть использована для производства аккумуляторных систем хранения энергии, которые необходимы для устойчивого производства и распределения энергии.

Другим преимуществом 3D-печати является способность технологии создавать сложные геометрические формы с высокой точностью.[50]Это особенно актуально в области микроволновой техники, где 3D-печать может быть использована для производства компонентов с уникальными свойствами, которых трудно достичь традиционными методами производства.

Общие принципы

Моделирование

CAD модель, используемая для 3D-печати

3D-модели могут быть созданы на основе 2D-снимков, сделанных в 3D-фотобудке.

Модели для 3D-печати могут быть созданы с помощью пакета автоматизированного проектирования (CAD), с помощью 3D-сканера или обычной цифровой камеры и программного обеспечения для фотограмметрии

. 3D печатные модели, созданные с помощью САПР, приводят к относительно меньшему количеству ошибок, чем другие методы. Ошибки в моделях, пригодных для 3D-печати, могут быть выявлены и исправлены перед печатью.[51] Процесс ручного моделирования при подготовке геометрических данных для компьютерной графики 3D похож на пластические искусства, такие как скульптура. 3D сканирование - это процесс сбора цифровых данных о форме и внешнем виде реального объекта, создания на его основе цифровой модели.

Модели САПР могут быть сохранены в формате файла стереолитографии (STL), де-факто формате файла САПР для аддитивного производства, который хранит данные на основе триангуляции поверхности моделей САПР. STL не предназначен для аддитивного производства, поскольку он генерирует файлы большого размера с оптимизированными по топологии деталями и решетчатыми структурами из-за большого количества задействованных поверхностей. Для решения этой проблемы в 2011 году был представлен более новый формат файла CAD, Additive Manufacturing File format (AMF). Она хранит информацию с использованием изогнутых триангуляций.[52]

Печать

Перед печатью 3D-модели из STL файла ее необходимо сначала проверить на наличие ошибок. Большинство приложений CAD выдают ошибки в выходных файлах STL,[53][54] следующих типов:

отверстиялица обычныесамопересеченияшумовые оболочкимногочисленные ошибки[55]проблемы с выступом [56]Этап генерации STL, известный как "ремонт", устраняет такие проблемы в исходной модели.[57][58] Как правило, STL, созданные на основе модели, полученной с помощью 3D-сканирования, часто содержат больше таких ошибок [59], поскольку 3D-сканирование часто достигается путем получения / отображения от точки к точке. 3D реконструкция часто содержит ошибки.[60]

После завершения работы файл STL необходимо обработать с помощью программного обеспечения, называемого "слайсер", которое преобразует модель в серию тонких слоев и создает файл G-code, содержащий инструкции, адаптированные к определенному типу 3D-принтера (принтеры FDM).[61] Затем этот файл G-кода можно распечатать с помощью клиентского программного обеспечения для 3D-печати (которое загружает G-код и использует его для управления 3D-принтером в процессе 3D-печати).

Разрешение принтера описывает толщину слоя и разрешение по диагонали в точках на дюйм (dpi) или микрометрах (µm). Типичная толщина слоя составляет около 100 мкм (250 точек на дюйм), хотя некоторые машины могут печатать слои толщиной до 16 мкм (1600 точек на дюйм).[62] Разрешение X–Y сопоставимо с разрешением лазерных принтеров. Диаметр частиц (3D точек) составляет от 50 до 100 мкм (от 510 до 250 точек на дюйм).[требуется цитирование] Для этого разрешения принтера указание разрешения ячейки 0,01–0,03 мм и длины хорды ≤ 0,016 мм создает оптимальный выходной файл STL для данного входного файла модели.[63] Указание более высокого разрешения приводит к увеличению размера файлов без повышения качества печати.

3:31 Таймлапс 80-минутного видео объекта, изготовленного из PLA методом напыления расплавленным полимером

Создание модели современными методами может занять от нескольких часов до нескольких дней, в зависимости от используемого метода, размера и сложности модели. Аддитивные системы обычно могут сократить это время до нескольких часов, хотя оно сильно варьируется в зависимости от типа используемого станка, размера и количества моделей, производимых одновременно.

Финишная обработка

Хотя для некоторых применений разрешение, получаемое на принтере, и чистота поверхности достаточны, методы последующей обработки и окончательной обработки обеспечивают такие преимущества, как большая точность размеров, более гладкие поверхности, другие модификации, такие как окраска.

Чистоту поверхности детали, напечатанной на 3D-принтере, можно улучшить с помощью субтрактивных методов, таких как шлифование и дробеструйная обработка. При сглаживании деталей, требующих точности размеров, важно учитывать объем удаляемого материала.[64]

Некоторые полимеры, пригодные для печати, такие как ABS, позволяют сгладить и улучшить качество поверхности с помощью химических процессов с использованием пара[65] на основе ацетона или аналогичных растворителей.

Некоторые технологии аддитивного производства могут извлечь выгоду из отжига в качестве этапа последующей обработки. Отжиг детали, напечатанной на 3D-принтере, обеспечивает лучшее сцепление внутренних слоев за счет перекристаллизации детали и позволяет повысить механические свойства, некоторые из которых - вязкость разрушения,[66] прочность на изгиб,[67] ударопрочность,[68] и термостойкость.[68] Отжиг компонента может не подходить для применений, где требуется точность размеров, поскольку это может привести к деформации или усадке из-за нагрева и охлаждения.[69]

Аддитивно-субтрактивное гибридное производство (ASHM) - это метод, который включает в себя изготовление 3D-печатной детали и использование механической обработки (субтрактивное производство) для удаления материала.[70] Операции механической обработки могут быть завершены после каждого слоя или после завершения всей 3D печати в зависимости от требований приложения. Эти гибридные методы позволяют получать детали, напечатанные на 3D-принтере, для достижения лучшей отделки поверхности и точности размеров.[71]

Многослойная структура традиционных процессов аддитивного производства приводит к эффекту ступенчатости на поверхностях деталей, которые изогнуты или наклонены относительно строительной платформы. Эффект сильно зависит от используемой высоты слоя, а также от ориентации поверхности детали в процессе сборки.[72] Этот эффект может быть сведен к минимуму с помощью "переменной высоты слоя" или "адаптивной высоты слоя". Эти методы уменьшили высоту слоя в местах, где требуется более высокое качество.[73]

Покраска детали, напечатанной на 3D-принтере, обеспечивает ряд вариантов отделки и внешнего вида, которые могут быть недостижимы с помощью большинства методов 3D-печати. Процесс обычно включает в себя несколько этапов, таких как подготовка поверхности, грунтование и покраска.[74] Эти шаги помогают подготовить поверхность детали и обеспечить надлежащее прилегание краски.

Некоторые технологии аддитивного производства позволяют использовать несколько материалов одновременно. Эти технологии позволяют печатать в нескольких цветах и цветовых комбинациях одновременно и могут производить детали, которые необязательно требуют покраски.

Некоторые методы печати требуют создания внутренних опор для поддержки выступающих элементов во время сборки. Эти подложки необходимо механически удалить или растворить, если после завершения печати используется водорастворимый материал подложки, такой как ПВА.

Некоторые коммерческие металлические 3D-принтеры предполагают вырезание металлического компонента с металлической подложки после нанесения. Новый процесс для 3D-печати GMAW позволяет изменять поверхность подложки для удаления алюминия[75] или стали.[76]