3D 打印后处理：蒸汽平滑详解

打印层是峰与谷。挤出打印时喷嘴铺下圆润的料条，因此表面是一系列高约 0.05–0.3 mm 的纹路，具体取决于层高。溶剂蒸气侵蚀外层聚合物，降低表面的玻璃化转变温度。软化的表皮在表面张力下流动，把纹路压平。

腔体温度、溶剂浓度和停留时间决定结果。ABS 和 ASA 通常用丙酮蒸气，40–60 °C，10–45 分钟。PC 需要更强的溶剂如二氯甲烷，且循环更短，因为它溶解很快。SLS 的 PA 件通常用甲酸蒸气平滑，循环更难控制。

停留结束后，用空气吹扫零件，让溶剂离开表面。跳过吹扫会留下发黏的表皮，容易沾灰，之后还可能龟裂。缓慢降温与停留本身同样重要。

整个循环是扩散，不是熔化。距表面约 0.2 mm 以内的材料几乎不受影响。因此光滑外表和强韧芯部可以共存，也正因如此，该工艺无法掩盖内部孔隙。

非晶态塑料平滑效果好，因为溶剂能渗入疏松的链结构。ABS、ASA、PC、PMMA 和 HIPS 是可靠的一组。PP、POM、PEEK 等半结晶塑料抗溶剂侵蚀，蒸气主要让表面变暗而不是变平。PEEK 还需要强溶剂，在任何车间都会带来安全问题。

PLA 是特例。它在乙酸乙酯等溶剂中确实能平滑，但处理后的表皮比 ABS 软得更久，且容易泛白。对外观要求高的 PLA 件，打磨加底漆通常比蒸汽循环更快。

纤维填充牌号不合适。碳纤维和玻璃纤维位于表面且不溶解，纤维会凸出于平滑后的树脂。结果是哑光、略带毛糙的表面。如果纤维填充件必须外观良好，应改用 CNC 加工或涂层。

颜色也有影响。深色颜料能掩盖蒸汽处理带来的轻微浑浊。浅色或本色件可能变雾，而且在大平面上效果不均匀。

薄壁是主要失效模式。ABS 件上 1.0 mm 的壁可能整厚软化并下垂。无支撑壁保持在 1.5 mm 以上，或调整摆放方向，让重力沿壁方向而非横向作用。锐边会圆角 0.1–0.3 mm，对外壳可以，对定位特征不行。

公差是第二个问题。平滑后的 ABS 件在特征上可能收缩或膨胀 0.05–0.2 mm，且变化无法完全预测。配合内孔、卡扣和螺纹牙型应保留加工面，或打印时放大余量、处理后铰孔。如果零件需要 ±0.005 mm，蒸汽平滑不是合适的工具。

封闭空腔会滞留溶剂。盲孔、内部流道和中空壳体需要排气路径，让蒸气逸出、空气吹扫。密封腔体可能持续释放溶剂数天，无法通过清洁度检查。

支撑痕和层接缝不会消失。蒸气软化的是暴露表面，无法填补去支撑留下的凹坑或台阶。循环前将这些区域打磨到至少 400 目，否则平滑后的表面会清楚显出缺陷。

打磨和喷砂去除材料，留下方向性纹理。它们适用于任何聚合物，无需处理溶剂，但人工随零件数量线性增加。蒸汽平滑在腔体中一次处理多件，批量大时单件成本下降。单件原型通常打磨更便宜。

底漆和油漆提供最宽的颜色和光泽范围，能掩盖小缺陷。代价是漆膜厚度，通常每道 25–75 μm，会改变尺寸，边缘可能崩漆。喷漆件还遮盖基材，这对检验有影响。

CNC 加工把表面切削到确定几何形状，彻底去除层纹。机加工的 ABS 或 PC 件常规表面可达 Ra 0.8–1.6 μm，精加工走刀可达 Ra 0.2–0.8 μm。公差为 ±0.005 mm。问题在于加工需要触及每个表面，因此内部流道和复杂点阵无法加工。

常见的量产路线是：打印零件，对外观面做平滑或涂层，对关键接口做 CNC 加工。这样既保留打印的自由曲面几何，又让配合面保持机加工精度。

溶剂蒸气存在健康和易燃风险。丙酮和 DCM 需要密闭腔体、局部排风和接地。DCM 尤其暴露限值低，绝不能在敞口槽中操作。任何开展此类作业的车间都需要书面程序和监测，而不是一个桶加一个盖子。

处理前后都要检查零件。在平面随炉试片上读取光泽度仪数值，比目视判断更能反映循环的重复性。用超声波测厚仪或同批次切割样件检查最薄处的壁厚。

尺寸检查应覆盖所有与其他零件配合的接口。我们在三坐标测量机上测量这些接口，并按需报告数值。经过平滑处理的外观件可能通过目视检查，但如果凸台增大了 0.1 mm，仍会在装配时失败。

批量大小影响重复性。腔体内装载多个零件时，溶剂浓度与单个零件不同，因此配方必须按装载量设定。在同一循环中随机混装不同尺寸的零件，是导致结果不一致的最快方式。