為提升3D打印部件的表面精致度，工程師采用涂層、噴砂及手工精加工等多種工業(yè)技術(shù)，其中蒸汽平滑與振動精拋光作為主流工藝備受關(guān)注。盡管3D打印能制造復(fù)雜零件，但初始打印件常存在粗糙表面與明顯層線，尤其在熔融沉積建模（FDM）工藝中更為顯著。后處理作為生產(chǎn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，可通過添加或去除材料層實現(xiàn)表面平滑。本文系統(tǒng)介紹并對比當(dāng)前主流的兩種表面精加工技術(shù)——蒸汽平滑與振動精拋光，涵蓋工藝原理、操作流程、優(yōu)缺點(diǎn)及適用場景，為技術(shù)選型提供參考。

    蒸汽平滑技術(shù)

    蒸汽平滑（VaporSmoothing），又稱化學(xué)蒸汽平滑技術(shù)，通過將3D打印部件置于蒸發(fā)溶劑環(huán)境中實現(xiàn)表面處理。工業(yè)級蒸汽平滑需將單個或多個部件懸掛于密閉腔室，確保最大程度暴露。化學(xué)溶劑混合物（如FA326）被注入并噴射至腔室內(nèi)，在部件表面凝結(jié)硬化，通過可控熔融消除表面不規(guī)則性。隨腔室溫度升高，殘留溶劑蒸發(fā)并回收，最終部件獲得防水性能，同時保留光滑內(nèi)腔、精確尺寸及原始材料體積。

    為達(dá)到最佳效果，建議使用專為3D打印蒸汽平滑設(shè)計的工業(yè)設(shè)備，在受控環(huán)境中實施該工藝。對DIY方案感興趣的用戶，可采用丙酮或乙醇作為溶劑進(jìn)行蒸汽平滑（或稱溶劑浸漬），但需嚴(yán)格遵守安全規(guī)范并配備專業(yè)設(shè)備。

    振動精拋光技術(shù)

    振動精拋光技術(shù)摒棄化學(xué)試劑，轉(zhuǎn)而利用研磨介質(zhì)實現(xiàn)3D打印部件的表面精加工。其工藝流程為：將多個3D打印零件與研磨介質(zhì)、化合物潤滑液共同置于振動桶中，啟動設(shè)備后，桶體運(yùn)動產(chǎn)生機(jī)械摩擦，通過減材方式溫和去除最外層材料，從而提升表面質(zhì)量。該技術(shù)分振動法與翻滾法兩種模式，其中振動法更適合處理大型、低細(xì)節(jié)零件，且能更快達(dá)成目標(biāo)效果。

    磨料選擇對振動精拋光至關(guān)重要。陶瓷磨料（適合不銹鋼、金屬、塑料）因高密度可承受高壓，兼具去毛刺與光亮表面功能；塑料磨料（金字塔形、圓錐形）適用于柔軟精細(xì)表面；WaltherTrowal開發(fā)的乳頭形磨料則專攻超小零件及復(fù)雜區(qū)域處理；鋼磨料（球形）因極小材料去除量，常用于金屬、銀、鋁制零件的拋光與清潔，確保無劃痕表面。

    除磨料外，潤滑液（化合物）的作用不可或缺：其可吸收并清除零件磨損碎屑，同時完成清潔與脫脂。酸性化合物適用于金屬零件的酸洗處理。拋光后需進(jìn)行干燥：振動干燥機(jī)通過加熱介質(zhì)（如玉米芯粉、堅果粉、木塊）與零件共振動實現(xiàn)干燥；帶式干燥機(jī)則利用熱風(fēng)系統(tǒng)，特別適合含內(nèi)部通道或孔洞的敏感、笨重零件。

    兩種技術(shù)的處理時間因零件數(shù)量與復(fù)雜度而異，范圍從十分鐘至數(shù)小時不等。

    材料兼容性分析

    蒸汽平滑技術(shù)兼容多數(shù)3D打印聚合物與彈性體，適用材料包括丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯（ASA）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）、高抗沖聚苯乙烯（依設(shè)備而定）、尼龍11（PA11）、尼龍12（PA12）、聚丙烯（PP）、聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（PC-ABS）。但需注意，TPU及部分特種長絲不建議采用此工藝。溶劑選擇（如丙酮、甲乙酮（MEK）、四氫呋喃（THF）、二氯甲烷（DCM）、乙酸乙酯）需結(jié)合材料特性與工藝要求。

    振動精拋光的材料適應(yīng)性更廣，除熱固性塑料、熱塑性塑料、彈性體（如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET））外，還可處理鋁、不銹鋼、黃銅、銅等金屬材料。因此，該技術(shù)可作為FDM/FFF、粉末床熔融等多種3D打印技術(shù)的后處理方案，通用性顯著。

    工藝優(yōu)缺點(diǎn)對比

    兩種技術(shù)均能提升表面質(zhì)量，但特性各異。蒸汽平滑可實現(xiàn)與注塑成型相當(dāng)?shù)墓饣⒎浪砻?，同時改善零件的伸長率、拉伸性能、彎曲性能，保持原有特性、強(qiáng)度與精度。振動精拋光雖無法達(dá)到防水效果，但能消除涂層痕跡，生成防刮擦、防污表面。兩者均可賦予零件光澤外觀，但蒸汽平滑的表面更閃亮，而振動精拋光的觸感更柔軟、愉悅。

    蒸汽平滑的局限性在于：復(fù)雜、微小、過大或過平的模型可能因過度暴露而變形、丟失細(xì)節(jié)，處理后可能出現(xiàn)橋接、起泡、咬痕、邊緣池、斑點(diǎn)、孔洞或特征缺失等問題。柔性材料相比剛性材料更易出現(xiàn)表面缺陷，因此對含接頭的活動部件需嚴(yán)格控制處理時間，避免損害接頭或因蒸汽過度滲透導(dǎo)致粘連。

    振動精拋光的優(yōu)勢在于適應(yīng)性強(qiáng)，可通過調(diào)整磨料與方法滿足不同零件的個性化需求、材料特性及結(jié)構(gòu)要求，專業(yè)操作下幾乎適用于所有3D打印零件。但該工藝可能導(dǎo)致幾何形狀損失，如零件的棱角與尖端因過度圓化而失真，此問題在蒸汽平滑中不會發(fā)生。此外，振動精拋光后常需額外干燥程序，延長整體處理時間。

    典型應(yīng)用領(lǐng)域

    蒸汽平滑技術(shù)在醫(yī)療、汽車及航空航天領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，可處理防水、抗菌且無化學(xué)殘留的部件。例如，汽車內(nèi)飾件（儀表板、門把手、中控臺元件）及航空航天零件（機(jī)翼、空氣管道、發(fā)動機(jī)部件）均采用此工藝。

    振動精拋光在醫(yī)療、汽車、體育等行業(yè)需求顯著，尤其適用于金屬部件的光滑表面處理，以確保功能與安全。汽車零件（如發(fā)動機(jī)部件）、體育器材（溜冰鞋、健身設(shè)備）及消費(fèi)品（珠寶、餐具）均通過該技術(shù)實現(xiàn)表面精加工。

    兩種技術(shù)貫穿產(chǎn)品開發(fā)全周期，從概念模型、原型到最終產(chǎn)品均有應(yīng)用，為3D打印部件的商業(yè)化與功能化提供了關(guān)鍵支持。