本发明属于表面加工装饰技术领域，具体涉及一种3D打印工件后处理方法。
背景技术：
现有的3D打印机大多是基于熔融堆积(FDM)技术，即通过在不同的高度层上沉积3D打印材料(多为ABS、PLA、树脂)，待3D打印材料固化后即可进行下一层沉积，由于该打印原理，现有的3D打印机不可避免的会在3D打印工件的外表面形成层叠褶皱，如直接在3D打印工件上喷漆，则由于其表面的褶皱会导致整体喷漆效果较差。
现有的解决方式之一是直接用打磨工具，如砂纸、打磨棒等，在3D打印物件表面进行打磨和抛光，然后再进行喷漆，该方法有较好效果，但是由于热熔堆积技术的3D打印件内部存在应力不均匀物理情况(热胀冷缩不一致导致)，后续打磨过程的应力释放易产生裂纹，影响表面的涂层光滑度，使用简单的打磨方法会导致物件变薄，使其更加容易断裂，以及无法填补打印机误差造成的孔洞和缝隙，或是在打磨过程中受到冲击而出现断裂情况，影响表面效果。另外，对于精度比较差的物件来说，层叠纹理会更加深，导致难以打磨均匀，难免还会有余留纹理，无法达到整体均匀光滑。
现有的解决方式之二是使用汽车外壳使用的原子灰化学材料涂抹在3D打印件表面，该材料初始状态是粘稠流动的，之后会与空气反应后硬化，用其可以很好地填补3D打印件的空隙后纹理，待其固化后再进行打磨抛光，不均匀的部位可以重复该操作，直到满意效果为止。但是其缺点非常明显，由于会加厚和加重物件，会使物件损失精度和理想效果，并且其材料虽然坚硬，但是有脆性易开裂的问题，而且化学反应过程有剧毒，费工时又不易操作。
技术实现要素：
针对现有3D打印工件存在表面褶皱较大，影响喷漆效果以及材料韧性不足的问题，本发明提供了一种3D打印工件后处理方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
本发明实施例提供了一种3D打印工件后处理方法，包括以下操作步骤：
消除应力：将3D打印工件浸没于45℃～100℃的流体中加热，消除3D打印工件的内部应力；
第一次打磨：对3D打印工件待涂漆的表面进行粗打磨；
打磨加工层涂覆：将流质或软质的涂覆材料涂覆于3D打印工件待涂漆表面，涂覆材料部分渗入3D打印工件表面的层间缝隙中，涂覆材料固化得到形成于3D打印工件待涂漆表面的打磨加工层；
对打磨加工层进行打磨，使其形成光滑表面；
在打磨加工层的表面进行喷漆上色。
可选的，所述“消除应力”操作中，流体采用水。
可选的，所述“消除应力”操作中，当所述3D打印工件为ABS材料时，流体的温度为80℃～90℃；当所述3D打印工件为PLA或SLA材料时，流体的温度为45℃～55℃。
可选的，在“消除应力”操作之后“第一次打磨”操作之前，将金属条弯曲成与所述3D打印工件的非涂漆表面相适配的弧度，通过热熔胶将金属条贴合粘附至所述3D打印工件的非涂漆表面上，在3D打印工件的非涂漆表面覆盖至少一层纤维材料，并使所述纤维材料覆盖所述金属条，在所述纤维材料的外表面施加至少一层环氧树脂。
可选的，所述“打磨加工层涂覆”操作中，涂覆材料选自光固化胶，将涂覆材料均匀涂覆于3D打印工件表面后通过光固化成型所述打磨加工层。
可选的，所述“打磨加工层涂覆”操作中，涂覆材料选自补土剂，将涂覆材料均匀涂覆于3D打印工件表面后自然固化成型所述打磨加工层。
可选的，所述“打磨加工层涂覆”操作中，涂覆材料选自环氧树脂，将涂覆材料均匀涂覆于3D打印工件表面后自然固化成型所述打磨加工层。
可选的，所述“对打磨加工层进行打磨”操作包括：
在打磨加工层的表面喷涂哑光漆层；
对喷涂了哑光漆层的打磨加工层进行第二次打磨；
在打磨加工层的表面喷涂银色漆层；
对喷涂了银色漆层的打磨加工层进行第三次打磨。
可选的，第一次打磨为80～300目打磨棒打磨；第二次打磨为120～240目打磨棒打磨，在第二次打磨的同时往所述打磨加工层上施加水流；第三次打磨为依次选自300目、600目、800目、1200目、1800目砂纸对打磨加工层进行打磨，在第三次打磨的同时往所述打磨加工层上施加水流。
可选的，所述3D打印工件是基于三维设计软件的三维造型打印的材料。
本发明提供的3D打印工件后处理方法，通过在3D打印工件的表面形成打磨加工层，使打磨加工层材料渗透入3D打印工件表面的层间缝隙中，填充3D打印工件表面的层间缝隙，打磨时直接对所述打磨加工层的表面进行打磨，能够有效提高3D打印工件表面的平整度和光滑度，从而提高后续喷漆效果的美观性。另一方面，本3D打印工件后处理方法在进行打磨加工层施加之前通过将3D打印工件浸没于45℃～100℃的流体中，对3D打印工件内部的应力进行释放，从而解决了3D打印工件的内部应力不均导致的不耐冲击的问题，有效地提高了3D打印工件的材料弹性和韧性，避免3D打印工件受力断裂，同时也避免了应力释放对后续喷漆表面效果的影响。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种3D打印工件后处理方法，包括以下操作步骤：
消除应力：将3D打印工件浸没于45℃～100℃的流体中加热，消除3D打印工件的内部应力；
第一次打磨：对3D打印工件待涂漆的表面进行粗打磨；
打磨加工层涂覆：将流质或软质的涂覆材料涂覆于3D打印工件待涂漆表面，涂覆材料部分渗入3D打印工件表面的层间缝隙中，涂覆材料固化得到形成于3D打印工件待涂漆表面的打磨加工层；
对打磨加工层进行打磨，使其形成光滑表面；
在打磨加工层的表面进行喷漆上色。
所述3D打印工件后处理方法通过在3D打印工件的表面形成打磨加工层，使打磨加工层材料渗透入3D打印工件表面的层间缝隙中，填充3D打印工件表面的层间缝隙，打磨时直接对所述打磨加工层的表面进行打磨，能够有效提高3D打印工件表面的平整度和光滑度，从而提高后续喷漆效果的美观性。另一方面，本3D打印工件后处理方法在进行打磨加工层施加之前通过将3D打印工件浸没于45℃～100℃的流体中，对3D打印工件内部的应力进行释放，从而解决了3D打印工件的内部应力不均导致的不耐冲击的问题，有效地提高了3D打印工件的材料弹性和韧性，避免3D打印工件受力断裂，同时也避免了应力释放对后续喷漆表面效果的影响。
在一些实施例中，所述“消除应力”操作中，流体采用水。
采用水对3D打印工件进行加热，由于水具有较好的热传导作用，对3D打印工件表面具有较好的浸润和贴合的作用，同时也能够渗入到3D打印工件的层间缝隙中，从而能够有效对3D打印工件的不同位置同时进行加热，避免受热不均的问题，有利于对所述3D打印工件内部应力的充分释放，使材料韧性得到提升，3D打印工件的耐冲击性能得到提升，有利于对3D打印工件进行后续加工，避免在后续加工过程中3D打印工件发生断裂。
根据3D打印工件的厚度以及材料可适应性地调节所述3D打印工件的浸没时间，以促使3D打印工件内部应力的完全释放。
在完成“消除应力”操作后，可通过烘干或自然干燥等方式去除所述3D打印工件的水分，避免残留水分对后续打磨加工层涂覆的影响。
由于所述3D打印工件可采用的材料不同，其消除应力所需的加热温度也需要根据材料进行一定的调整，具体的，所述3D打印工件可采用ABS材料、PLA材料或SLA材料。
在一些实施例中，所述“消除应力”操作中，当所述3D打印工件为ABS材料时，流体的温度为80℃～90℃。
在一些实施例中，所述“消除应力”操作中，当所述3D打印工件为PLA或SLA材料时，流体的温度为45℃～55℃。
在一些实施例中，在“消除应力”操作之后“第一次打磨”操作之前，将金属条弯曲成与所述3D打印工件的非涂漆表面相适配的弧度，通过热熔胶将金属条贴合粘附至所述3D打印工件的非涂漆表面上，在3D打印工件的非涂漆表面覆盖至少一层纤维材料，并使所述纤维材料覆盖所述金属条，在所述纤维材料的外表面施加至少一层环氧树脂。
作为示例，所述纤维材料可采用纱布。
在不影响3D打印工件厚度的前提下，尽可能的在纤维材料的表面涂刷更多层的环氧树脂，从而使3D打印工件更加坚固。为了佩戴舒适，可以用砂纸打磨环氧树脂层或覆盖柔软EVA泡沫薄片进行隔离。
施加于3D打印工件非涂漆表面的环氧树脂的流动性强于形成所述打磨加工层的涂覆材料的流动性，由于所述3D打印工件的涂漆表面要尽量光滑，因此选用流动性较低的涂覆材料，以避免因高流动性造成的表面粗糙等问题。
所述金属条采用铝条或锌铁合金条，以及其他较柔软的金属条。
通过在3D打印工件的壁面覆盖一层或多层纤维材料，使纤维材料覆盖金属条，然后在纤维材料的表面形成环氧树脂层，环氧树脂具有耐霉菌特性、低收缩性及较好的尺寸稳定性，这样力学性能较好的环氧树脂通过纤维材料与金属条及3D打印工件的壁面接触，以使所述金属条、纤维材料和环氧树脂能够在所述3D打印工件的非涂漆表面形成网状的加固结构，从而有效地对3D打印工件的结构强度进行提高，使得3D打印工件更加坚固有弹性且不易形变，实现3D打印工件的加固，提高3D打印工件的结构刚性。
有效对3D打印工件进行加固，从而有利于在后续的打磨过程中对3D打印工件进行支撑，避免由于打磨过程中的施力使3D打印工件出现断裂，同时在后续使用过程中保证3D打印工件的稳固性。
在不同的实施例中，所述打磨加工层可由不同的材料形成，具体的，所述打磨加工层可选自光固化胶、补土剂或环氧树脂。
所述打磨加工层由一层或多层涂覆材料固化得到，涂覆材料的涂覆厚度每层为0.1-0.15mm。
在一些实施例中，所述“打磨加工层涂覆”操作中，涂覆材料选自光固化胶，将涂覆材料均匀涂覆于3D打印工件表面后通过光固化成型所述打磨加工层。
作为示例，所述光固化胶可选自UV光固化胶、SLA光固化胶或是其他具有光固化性能的胶体。
在一些实施例中，所述“打磨加工层涂覆”操作中，涂覆材料选自补土剂，将涂覆材料均匀涂覆于3D打印工件表面后自然固化成型所述打磨加工层。
所述补土剂可采用牙膏补土。
在一些实施例中，所述“打磨加工层涂覆”操作中，涂覆材料选自环氧树脂，将涂覆材料均匀涂覆于3D打印工件表面后自然固化成型所述打磨加工层。
如果3D打印工件的待涂漆表面面积较大或层间缝隙未被一次性均匀覆盖填充，可重复涂覆操作，直至所述3D打印工件的待涂漆表面完全覆盖所述打磨加工层。
与非涂漆表面的环氧树脂类似，在不影响3D打印工件厚度的前提下，尽可能的在3D打印工件的涂漆表面涂刷更多层的涂覆材料，从而使3D打印工件更加坚固。
喷涂多层环氧树脂时，为了得到较为平滑的3D打印工件的涂漆表面和非涂漆表面，待前一层涂刷的环氧树脂层初步固化后，再进行后一层的环氧树脂的涂刷。作为示例，在形成3D打印工件的非涂漆表面的环氧树脂层时，涂刷第一层环氧树脂后，经20min的初步固化后，再涂刷第二层环氧树脂。在形成3D打印工件的涂漆表面的环氧树脂层时，涂刷第一层环氧树脂后，经60min的初步固化后，再涂刷第二层环氧树脂，本领域技术人员也可根据采用的环氧树脂的固化时间进行相应调整。
在一些实施例中，所述“对打磨加工层进行打磨”操作包括：
在打磨加工层的表面喷涂哑光漆层，喷涂哑光漆层。
对喷涂了哑光漆层的打磨加工层进行第二次打磨，通过哑光漆层能够凸显出打磨加工层表面的阴影和线条，从而能够凸显出打磨加工层表面的层间缝隙和表面的凸出结构，在打磨的过程中能够有针对性地对多余部分进行打磨，从而提高打磨的光滑度。
在打磨加工层的表面喷涂银色漆层。
对喷涂了银色漆层的打磨加工层进行第三次打磨，由于第二次打磨的过程中哑光漆层会被打磨消耗掉，故在进行第三次打磨之间需要进行银色漆层的喷涂，从而利于对打磨加工层表面情况进行检查，所述银色漆层是针对最终产品外观为金属质感而设置，在其他实施例中，对最终产品的无金属质感的观感要求，也可采用其他漆层对所述银色漆层进行置换。
在一些实施例中，第一次打磨为80～300目打磨棒打磨；第二次打磨为120～240目打磨棒打磨，在第二次打磨的同时往所述打磨加工层上施加水流；第三次打磨为依次选自300目、600目、800目、1200目、1800目砂纸对打磨加工层进行打磨，在第三次打磨的同时往所述打磨加工层上施加水流。
所述第一次打磨为粗打磨，其目的是为了去除所述打磨加工层外表面上较为明显的凸出部分，使所述打磨加工层呈现出于所述3D打印工件待涂漆表面相适配的表面。所述第二次打磨为粗打磨，其目的是通过哑光漆层检查3D打印工件表面，对3D打印工件表面进行针对性打磨，在第二次打磨的过程中边往所述打磨加工层上施加水流，能够避免摩擦产生的高温导致模型出现变形。所述第三次打磨为精打磨，随着选择的打磨棒的目数越大，打磨出的3D打印工件待涂漆表面则越光滑，在第三次打磨的过程中边往所述打磨加工层上施加水流，能够避免摩擦产生的高温导致模型出现变形。需要说明的是，如需使3D打印工件待涂漆表面呈现出金属质感，则第三次打磨使用1200～1800以内的目数的砂纸；如需使3D打印工件待涂漆表面呈现出陶瓷或玻璃质感，则第三次打磨使用2200以上的目数的砂纸。
在一些实施例中，所述3D打印工件是基于三维设计软件的三维造型打印的材料。
以下通过实施例对本发明进行进一步的说明。
实施例1
本实施例用于说明本发明公开的3D打印工件后处理方法，包括以下操作步骤：
采用UG软件设计得到面具形状的三维造型。
根据得到的面具形状的三维造型采用3D打印机进行打印，采用的3D打印材料为ABS材料，得到3D打印工件；
将3D打印工件浸没于85℃的水中加热，消除3D打印工件的内部应力；
将金属条弯曲成与所述3D打印工件的内表面相适配的弧度，通过热熔胶将多条金属条贴合粘附至所述3D打印工件的内表面上，在3D打印工件的内表面覆盖两层纤维材料，并使所述纤维材料覆盖多条所述金属条，在所述纤维材料的外表面施加三层环氧树脂；
第一次打磨：采用200目打磨棒对3D打印工件的外表面进行粗打磨；
打磨加工层涂覆：将流质的UV光固化胶涂覆于3D打印工件待涂漆表面，UV光固化胶部分渗入3D打印工件表面的层间缝隙中，采用紫外光进行照射，UV光固化胶固化得到形成于3D打印工件待涂漆表面的打磨加工层；
在打磨加工层的表面喷涂哑光漆层；
采用200目打磨棒对喷涂了哑光漆层的打磨加工层进行第二次打磨；
在打磨加工层的表面喷涂银色漆层；
依次采用300目、600目、800目、1200目、1800目的砂纸对喷涂了银色漆层的打磨加工层进行第三次打磨。
在打磨加工层的表面进行喷漆上色，得到成品S1。
对比例1
本对比例用于对比说明本发明公开的3D打印工件后处理方法，包括以下操作步骤：
采用UG软件设计得到面具形状的三维造型。
根据得到的面具形状的三维造型采用3D打印机进行打印，采用的3D打印材料为ABS材料，得到3D打印工件；
将3D打印工件浸没于85℃的水中加热，消除3D打印工件的内部应力；
将金属条弯曲成与所述3D打印工件的内表面相适配的弧度，通过热熔胶将多条金属条贴合粘附至所述3D打印工件的内表面上，在3D打印工件的内表面覆盖两层纤维材料，并使所述纤维材料覆盖多条所述金属条，在所述纤维材料的外表面施加三层环氧树脂；
第一次打磨：采用200目打磨棒对3D打印工件的外表面进行粗打磨；
在3D打印工件的外表面喷涂哑光漆层；
采用200目打磨棒对喷涂了哑光漆层的3D打印工件的外表面进行第二次打磨；
在3D打印工件的外表面喷涂银色漆层；
依次采用300目、600目、800目、1200目、1800目的砂纸对喷涂了银色漆层的3D打印工件的外表面进行第三次打磨。
在打磨加工层的表面进行喷漆上色，得到成品D1。
对比例2
本对比例用于对比说明本发明公开的3D打印工件后处理方法，包括实施例1中大部分操作步骤，其不同之处在于：
不包括“将3D打印工件浸没于85℃的水中加热，消除3D打印工件的内部应力”的操作步骤。
得到成品D2。
性能测试
对上述制备得到的成品S1以及D1、D2进行外观检测，得到结果如下：
采用本发明提供的3D打印工件后处理方法制得的成品S1具有明显光滑的表面，其表面喷漆效果与注塑产品类似，且成品S1的韧性和抗断裂性能也相较其他对比例得到了较大的提升；而直接在3D打印工件上进行打磨制得的成品D1的厚度明显变薄，结构强度较低，且由于3D打印工件材料本身质地问题，表面喷漆效果不光滑；未进行应力消除的3D打印工件成品D2，其具有较大的脆性，易断裂，对喷漆后的成品D2进行应力消除，出现表面不平整现象。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。