本发明涉及一种3d打印零件后处理方法，属于3d打印技术领域。
背景技术：
3d打印技术作为先进制造技术之一，其核心是数字化、智能化制造，它改变了通过对原材料进行切削、组装进行生产的加工模式，实现了随时、随地、按需生产。3d打印技术已进入工业化和实用化的初步阶段，它将对产品设计、制造工艺、制造装备及生产线、材料制备、相关工业标准、制造企业形态乃至整个传统制造体系产生全面、深刻的变革。
应用3d打印技术能够制造出高品质的零部件，但其原理是利用数字模型文件为基础，运用塑料、金属、无机非金属等材料逐层打印的方式构造物体。因此，3d打印出来的零部件免不了表面粗糙、逐层打印的纹路清晰可见，从而造成零件强度低、寿命短、外观不佳等问题，堆积间隙往往是零件力学损坏的根源。这些问题的存在，就需要对3d打印零部件进行后处理，尤其是3d打印零部件的表面抛光处理。
现有技术中，3d打印零部件表面的抛光后处理方法主要有物理法和化学法。诸如，现有技术中常用物理砂纸打磨技术，采用手工打磨或者使用砂带磨光机等专业设备对3d打印零部件进行表面抛光处理，这是一种廉价且行之有效的方法，是被应用最多的3d打印零部件后处理工艺技术。但是，砂纸打磨耗费大量人力，并且在细节上也不容易控制零件精度，还有部分微小零件，人手或机械够不到的地方打磨不了。
为了解决上述物理方法在3d打印技术中存在的技术问题，现有技术中还有采用化学方法对3d打印零部件进行表面处理的技术。诸如，中国专利文献cn100546799c，公开了一种分层沉积成型的光滑方法，具体为应用分层制造快速原型制作技术，即3d打印技术，用聚合物和蜡成型材料建造物体，以及通过将所述物体暴露在瞬间软化成型材料的溶剂的蒸汽中，来光滑物体表面。采用上述技术对3d打印零部件表面进行后处理时，将3d打印零部件置于溶剂蒸汽中至足够时间将其表面软化，得到光滑物体表面，软化时间跟蒸汽浓度相关，蒸汽浓度低，选择暴露时间长，蒸汽浓度高，选择暴露时间短。上述技术在一定程度上可以起到对3d打印零部件表面进行光滑的目的。但是，采用上述技术对3d打印零部件进行表面处理时，一方面蒸汽不易到达层与层之间的间隙深处，这样导致层与层之间深处的间隙得不到根本处理，因此采用该方法处理后的3d打印零部件的强度依然较低；另一方面通过软熔零件本体材料，利用流平工艺来光滑表面，容易造成流平形成的软熔填充部分产生气泡，而气泡的存在会导致3d打印零部件受力后从气泡处分层损坏，也就是说其会进一步影响3d打印零部件的强度。此外，采用溶剂蒸汽进行处理时，溶剂蒸汽的温度较高，溶剂极易挥发，而挥发的溶剂容易对环境造成污染，同时也严重影响了操作人员的身体健康。
上述物理、化学法对3d打印零件表面处理有一定帮助，但是3d打印零件堆积间隙引起的零件力学性能差的问题无法有效解决。因此现在亟需要一种新型的技术方案来解决这些问题。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是现有技术中3d打印零件堆积间隙引起的零件力学性能差的问题无法有效解决，进而提供一种能够有效解决3d打印零件堆积间隙引起的零件力学性能差，且环保的3d打印零件后处理方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种3d打印零件后处理方法，包括如下步骤：
(1)将一定量的含有微孔的微珠介质完全置于溶剂中，搅拌放置一定时间；
(2)将吸附溶剂后的微珠介质滤出，然后再将吸附溶剂后的微珠介质置于微珠介质进料装置；
(3)微珠介质进料装置将吸附溶剂后的微珠介质输送至喷枪；
(4)吸附溶剂后的微珠介质在喷枪中通过高压空气喷射到被处理3d打印零件表面，对3d打印零件表面进行处理，其中所述3d打印零件表面由聚合物成型材料构成。
进一步地，所述步骤(1)中，搅拌放置时间为1h～5h。
所述含有微孔的微珠介质为含有微孔的玻璃微珠、含有微孔的陶瓷微珠中的任意一种或两种。
所述微珠介质的直径为0.2mm～1.0mm，微珠介质中微孔的孔径为2nm～300nm，所述微珠介质微孔的比表面积为100m2/g～500m2/g。
所述溶剂为丙酮、丁酮、二氯甲烷、正丙基溴、全氯乙烯、三氯乙烯、二甲苯、正丁醇、四氢呋喃、二甲基甲酰胺中的任意一种或几种。
所述3d打印零件表面的聚合物成型材料为abs、聚碳酸酯、聚亚苯基砜、尼龙、聚苯乙烯、聚苯醚、聚乳酸中的任意一种或几种。
所述进料装置的进料方式为螺旋挤出，所述螺旋挤出时螺旋杆的旋转速度为60转/分钟～500转/分钟。
所述喷枪中高压空气的压力为0.2mpa～0.6mpa。
所述3d打印零件置于带有密封门的后处理室，所述吸附溶剂后的微珠介质通过喷枪进入后处理室的密闭空间内，对3d打印零件表面进行处理。
进一步优选，所述3d打印零件后处理方法，包括如下步骤：
(1)将一定量的直径为0.2mm～0.5mm，微孔孔径为80nm～200nm，比表面积为200m2/g～400m2/g,的微珠介质完全置于溶剂中，搅拌放置3h～4h；
(2)将吸附溶剂后的微珠介质滤出，然后再将吸附溶剂后的微珠介质置于微孔介质进料装置中，其中所述进料装置的进料方式为螺旋挤出；
(3)吸附溶剂后的微珠介质在微珠介质进料装置内通过螺旋挤出方式输送至喷枪，其中螺旋挤出时螺旋挤出杆的转速为120转/分钟～240转/分钟；
(4)将3d打印零件置于带有密封门的后处理室，所述吸附溶剂后的微珠介质通过压力为0.3mpa～0.5mpa的喷枪进入密封的后处理室的密闭空间内，对3d打印零件表面进行处理，其中所述3d打印零件表面由聚合物成型材料构成。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明所述3d打印零件后处理方法，采用含微孔的微珠介质置于溶剂中，搅拌放置一定时间，使得微珠介质中的微孔充分吸附溶剂，然后再将吸附溶剂后的微珠介质置于微珠介质进料装置中，输送至喷枪后，再通过高压空气喷射到被处理3d打印零件表面，对3d打印零件表面进行光滑处理。由于微珠介质通过其微孔充分吸附溶剂，即使通过喷枪中的高压气体输送，也不会导致微孔内的溶剂挥发，这样使得吸附溶剂后的微珠介质通过气流加速冲击零件表面后，吸附的溶剂在与零件表面碰撞时脱离微孔，飞溅到被处理零件表面，软熔零件表层；后续源源不断的微珠碰撞零件表面并送来溶剂，溶剂在外力的作用下又加速与零件表层的软熔，因此相对于普通蒸汽光滑缩短了处理时间。另外，微珠介质在一定速度下冲击零件表层时，还可以冲击掉3d打印零件表层结合不牢靠的粉末材料，达到打磨零件的效果，而且通过喷枪高压喷射时，可以使微珠介质具有一定挤压力，而挤压有利于溶剂与零件表层的结合，排出零件软熔时形成的气泡，使零件表层融为一体，而不是层与层的状态，加强了零件力学性能。采用本发明所述3d打印零件后处理方法对3d打印零件表面进行处理后，可以得到表面光滑，且可提高3d打印零件z轴成型方向的力学性能，通过力学性能测定结果可知，拉伸强度提高了10.2％～14.3％，拉伸模量提高了2.5％～8.1％，弯曲强度最多可提高1.6～8.9％，弯曲模量最多可提高1.3％～8.2％，具有突出的有益效果。
(2)本发明所述3d打印零件后处理方法，进一步地控制所述微珠介质中微孔的孔径为80～200nm，所述微珠介质比表面积为200～400m2/g，选择上述具有特定孔径和特定比表面积的微珠介质后，其具有最佳的吸附本申请所述溶剂的性能。尤其是进一步控制喷枪中高压空气的压力为0.3～0.5mpa时，采用该特定孔径和特定比表面积的微珠介质吸附溶剂后，将其在特定压力和特定流速下喷射至待处理3d打印零件表面过程中，微珠介质吸附溶剂的能力与喷枪喷射时的压力和速度具有最佳搭配效果，即喷射过程中，微珠介质吸附的溶剂几乎不会被喷射过程中高压和高速的空气流挤压出来，能够将溶剂最大程度的保留在微珠介质的微孔内，然而其在碰撞3d打印零件表面时，由于特定高压和特定速度，使得碰撞力达到最佳，又可以保证微珠介质内的溶剂被最大程度的释放出来，作用于3d打印零件表面，软熔3d打印零件表层，在相对较短的时间内，达到最佳处理效果。采用对比文件中所述喷丸装置进行处理时，喷丸装置处理3d打印零件一般需要5-10min，而本发明所述3d打印零件后处理技术一般仅需要2-6min，且采用上述特定孔径、特定比表面积、在特定条件下处理3d打印零件时，其拉伸强度最高可提高14.3％，拉伸模量做多可提高8.1％，弯曲强度最多可提高8.9％，弯曲模量最多可提高8.2％，因此本发明具有突出的有益效果。
(3)本发明所述3d打印零件后处理方法，还进一步地选择所述进料装置为螺旋挤出杆，且控制所述螺旋挤出杆的进料速度为60～500转/分钟，在特定进料速度下，可以保证吸附于微珠介质内的溶剂不被挤压出去，使得溶剂最大程度的保留在微珠介质内。
附图说明
图1本发明所述3d打印零件后处理工艺流程图
附图标记说明：
1.微珠介质进料装置；2.储气罐；3.喷枪；4.后处理室；101.电机；102.螺旋挤出杆；103.料管；201.气管。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明作进一步具体描述，但不局限于此。
下述实施方式中所采用的原料如无特殊说明均为市售原料。
实施例1
本实施例中，所述3d打印零件后处理方法，包括如下步骤：
(1)将2kg的直径为0.2mm、微孔孔径为300nm、比表面积为100m2/g,的玻璃微珠完全置于二甲基甲酰胺溶剂中，搅拌放置1h；
(2)将吸附二甲基甲酰胺溶剂后的玻璃微珠滤出，然后再将吸附二甲基甲酰胺溶剂后的玻璃微珠置于进料装置中，其中所述进料装置的进料方式为螺旋挤出；
(3)吸附二甲基甲酰胺溶剂后的玻璃微珠介质在进料装置内通过螺旋挤出方式输送至喷枪，其中螺旋挤出时螺旋挤出杆的转速为60转/分钟；
(4)将3d打印零件置于带有密封门的后处理室，所述吸附二甲基甲酰胺溶剂后的玻璃微珠通过压力0.2mpa的喷枪进入密封的后处理室的密闭空间内，对3d打印零件表面进行处理，其中所述3d打印零件表面由聚亚苯基砜聚合物成型材料构成。
实施例2
本实施例中，所述3d打印零件后处理方法，包括如下步骤：
(1)将2kg的直径为0.5mm、微孔孔径为80nm、比表面积为400m2/g的陶瓷微珠完全置于二氯甲烷溶剂中，搅拌放置4h；
(2)将吸附二氯甲烷溶剂后的陶瓷微珠滤出，然后再将吸附二氯甲烷溶剂后的陶瓷微珠置于进料装置中，其中所述进料装置的进料方式为螺旋挤出；
(3)吸附二氯甲烷溶剂后的陶瓷微珠在进料装置内通过螺旋挤出方式输送至喷枪，其中螺旋挤出时螺旋挤出杆的转速为240转/分钟；
(4)将3d打印零件置于带有密封门的后处理室，所述吸附二氯甲烷溶剂后的陶瓷微珠通过压力0.5mpa的喷枪进入密封的后处理室的密闭空间内，对3d打印零件表面进行处理，其中所述3d打印零件表面由聚碳酸酯聚合物成型材料构成。
实施例3
本实施例中，所述3d打印零件后处理方法，包括如下步骤：
(1)将3kg的直径为0.4mm、微孔孔径为120nm、比表面积为300m2/g的陶瓷微珠完全置于丙酮溶剂中，搅拌放置3.5h；
(2)将吸附丙酮溶剂后的陶瓷微珠滤出，然后再将吸附丙酮溶剂后的陶瓷微珠置于进料装置中，其中所述进料装置的进料方式为螺旋挤出；
(3)吸附丙酮溶剂后的陶瓷微珠在进料装置内通过螺旋挤出方式输送至喷枪，其中螺旋挤出时螺旋挤出杆的转速为180转/分钟；
(4)将3d打印零件置于带有密封门的后处理室，所述吸附丙酮溶剂后的陶瓷微珠通过压力0.4mpa的喷枪进入密封的后处理室的密闭空间内，对3d打印零件表面进行处理，其中所述3d打印零件表面由abs聚合物成型材料构成。
实施例4
本实施例中，所述3d打印零件后处理方法，包括如下步骤：
(1)将3kg的直径为0.3mm、微孔孔径为200nm、比表面积为200m2/g的陶瓷微珠完全置于正丙基溴溶剂中，搅拌放置3h；
(2)将吸附正丙基溴溶剂后的陶瓷微珠滤出，然后再将吸附正丙基溴溶剂后的陶瓷微珠置于进料装置中，其中所述进料装置的进料方式为螺旋挤出；
(3)吸附正丙基溴溶剂后的陶瓷微珠在进料装置内通过螺旋挤出方式输送至喷枪，其中螺旋挤出时螺旋挤出杆的转速为120转/分钟；
(4)将3d打印零件置于带有密封门的后处理室，所述吸附正丙基溴溶剂后的陶瓷微珠通过压力0.3mpa的喷枪进入密封的后处理室的密闭空间内，对3d打印零件表面进行处理，其中所述3d打印零件表面由聚苯乙烯聚合物成型材料构成。
实施例5
本实施例中，所述3d打印零件后处理方法，包括如下步骤：
(1)将3kg的直径为1.0mm、微孔孔径为180nm、比表面积为350m2/g的陶瓷微珠完全置于全氯乙烯与三氯乙烯混合溶剂中，其中全氯乙烯与三氯乙烯的混合比例可以为任意比例，本实施中选择全氯乙烯与三氯乙烯质量比为1:1混合，搅拌放置5h；
(2)将吸附混合溶剂后的陶瓷微珠滤出，然后再将吸附混合溶剂后的陶瓷微珠置于进料装置中，其中所述进料装置的进料方式为螺旋挤出；
(3)吸附混合溶剂后的陶瓷微珠在进料装置内通过螺旋挤出方式输送至喷枪，其中螺旋挤出时螺旋挤出杆的转速为500转/分钟；
(4)将3d打印零件置于带有密封门的后处理室，所述吸附混合溶剂后的陶瓷微珠通过压力0.6mpa的喷枪进入密封的后处理室的密闭空间内，对3d打印零件表面进行处理，其中所述3d打印零件表面由聚苯醚聚合物成型材料构成。
实施例6
本实施例中，所述3d打印零件后处理方法，包括如下步骤：
(1)将2kg的直径为0.8mm、微孔孔径为2nm、比表面积为500m2/g的玻璃微珠完全置于正丁醇、二甲苯和四氢呋喃混合溶剂中，其中正丁醇、二甲苯和四氢呋喃的混合比例可以为任意比例，本实施中选择正丁醇、二甲苯和四氢呋喃以质量比为1:1：1混合，搅拌放置5h；
(2)将吸附混合溶剂后的玻璃微珠滤出，然后再将吸附混合溶剂后的玻璃微珠置于进料装置中，其中所述进料装置的进料方式为螺旋挤出；
(3)吸附混合溶剂后的玻璃微珠在进料装置内通过螺旋挤出方式输送至喷枪，其中螺旋挤出时螺旋挤出杆的转速为500转/分钟；
(4)将3d打印零件置于带有密封门的后处理室，所述吸附混合溶剂后的玻璃微珠通过压力0.6mpa的喷枪进入密封的后处理室的密闭空间内，对3d打印零件表面进行处理，其中所述3d打印零件表面由尼龙成型材料构成。
实施例7
本实施例中，所述3d打印零件后处理方法，包括如下步骤：
(1)将3kg的直径为0.3mm、微孔孔径为160nm、比表面积为300m2/g的陶瓷微珠完全置于二甲苯与正丁醇混合溶剂中，其中二甲苯与正丁醇的混合比例为7:3混合，搅拌放置1.5h；
(2)将吸附混合溶剂后的陶瓷微珠滤出，然后再将吸附混合溶剂后的陶瓷微珠置于进料装置中，其中所述进料装置的进料方式为螺旋挤出；
(3)吸附混合溶剂后的陶瓷微珠在进料装置内通过螺旋挤出方式输送至喷枪，其中螺旋挤出时螺旋挤出杆的转速为180转/分钟；
(4)将3d打印零件置于带有密封门的后处理室，所述吸附混合溶剂后的陶瓷微珠通过压力0.4mpa的喷枪进入密封的后处理室的密闭空间内，对3d打印零件表面进行处理，其中所述3d打印零件表面由尼龙聚合物成型材料构成。
实施例8
本实施例中，所述3d打印零件后处理方法，包括如下步骤：
(1)将2kg的直径为1.0mm、微孔孔径为250nm、比表面积为150m2/g的玻璃微珠完全置于二氯甲烷溶剂中，搅拌放置3h；
(2)将吸附二氯甲烷溶剂后的玻璃微珠滤出，然后再将吸附二氯甲烷溶剂后的玻璃微珠置于进料装置中，其中所述进料装置的进料方式为螺旋挤出；
(3)吸附二氯甲烷溶剂后的玻璃微珠在进料装置内通过螺旋挤出方式输送至喷枪，其中螺旋挤出时螺旋挤出杆的转速为500转/分钟；
(4)将3d打印零件置于带有密封门的后处理室，所述吸附二氯甲烷溶剂后的玻璃微珠通过压力0.6mpa的喷枪进入密封的后处理室的密闭空间内，对3d打印零件表面进行处理，其中所述3d打印零件表面由聚乳酸成型材料构成。
上述所有实施例中所述3d打印零件为各实施例中所用的聚合物材料制备成力学性能测试标准样条，进行后处理。
上述所有实施例中所述3d打印零件后处理方法采用附图1中所述流程装置图完成，由附图1可见，用于处理3d打印零件的装置主要包括微珠介质进料装置1、储气罐2、喷枪3、后处理室4；微珠介质进料装置包括电机101、螺旋挤出杆102、料管103，通过料管103与喷枪3连接；储气罐通过气管201与喷枪连接；后处理室4优选为密闭空间，用于收集微珠介质和防止未处理的有机气体进入大气中。
上述装置的工作流程为：微珠介质置于溶剂中，充分搅拌，吸附溶剂后滤出加入微珠介质进料装置1；打开储气罐2，通过气管201把高压空气送至喷枪3；打开电机101，通过电机101带动螺旋挤出杆102转动，把微珠介质挤出送到喷枪3；微珠介质在喷枪中通过高压空气喷射到被处理零件表面。采用上述装置即可完成本申请所述3d打印零件的后处理方法。当然，实际操作过程中，还有其他可满足本申请所述3d打印零件后处理方法的装置和工艺。
对比例1
采用专利文献cn1662354a中所述方法，将实施例3中所述的由abs聚合物制成的3d打印零件置于丙酮蒸汽中，停留时间为5min，对该3d打印零件进行表面光滑处理，并对处理后的3d打印零件进行性能测试，测试结果如表1所示。
对比例2
采用专利文献cn106002642a中所述喷丸装置，对实施例3中所述的由abs聚合物制成的3d打印零件进行喷丸处理，处理过程中选用的直径为0.5mm的玻璃珠，在压力为_0.4_mpa下进行喷丸处理5min，对处理后的3d打印零件进行性能测试，测试结果如表1所示。
为了进一步说明
为了进一步说明本申请所述3d打印零件后处理方法具有突出的实质性特点，本申请还对上述所有实施例和对比例进行了性能测试，性能测试方法和性能测试结果如下：
性能测试方法：
采用gb/t1040.2-2006对上述实施例1～8及对比例1～2进行拉伸强度和拉伸模量测试，采用gb/t9341-2008对上述实施例1～8及对比例1～2进行弯曲强度和弯曲模量测试，测试结果见表1.
表1实施例1～8及对比例1～2性能测试结果
由上述测试结果可知，采用本发明所述3d打印零件后处理技术，对不同聚合物材料的3d打印零件进行后处理后，其力学性能均得到了大幅提高，拉伸强度提高了10.2％～14.3％，拉伸模量做多可提高8.1％，弯曲强度最多可提高8.9％，弯曲模量最多可提高8.2％，而采用对比例所述方法对3d打印零件进行后处理时，其力学性能提高较小，甚至还会有所降低。因此，本发明所述3d打印零件后处理技术具有突出的显著优点。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。