3D打印的挑戰 – 表面光潔度

3D打印的一個尚未解決的挑戰是表面光潔度。經受疲勞的組件必須經過完全機械加工或經過其他表面改性處理（例如噴砂處理）才能進行檢查。附加過程增加了成本，但更重要的是，這阻止了實現3D打印的全部好處。

從理論上講，3D打印可以完全自由地創建複雜的形狀，例如通過優化生成形狀。 在實踐中，表面光潔度要求會阻礙這種情況。如果需要進行表面加工，則對形狀的限制與對任何其他機加工部件的限制。如果使用噴砂處理，則會對薄而細長的結構施加限制，這些結構可能會受到此過程的影響。

例如粉末床熔化（PBF），其中激光或電子束聚焦以熔化和融合粉末床中包含的粉末材料區域。這技術生產出高質量微觀結構的全緻密零件。

PBF能夠針對較小的零件產生具有相對良好控制的表面的精細特徵。它可實現任何3D 打印金屬系統的最佳表面質量，其表面光潔度取決於粉末的粒徑，通常為5至60 µm。可提供一系列適用於航空航天部件的金屬合金以及高質量的聚合物。 由於需要在整個構建區域上保持恆定的氣流以確保足夠的質量，以及床完全被重且昂貴的金屬粉末填充的要求，當前的構建體積限制為400 mm×400 mm×800 mm。單個激光器的沉積速率約為5–20 cm3 / h。 目前，多激光系統能夠在最快的材料（例如鋁）中達到約150cm3，在鎳合金中達到約30cm3至50cm3。使用反射鏡對激光進行機械操縱，這意味著需要多個激光來維持多個熔池。通常通過僅對關鍵接口要求的加工進行噴砂處理來獲得最終的表面光潔度。 PBF的主要缺點是沉積速度慢和尺寸受限。