摘要：大连理工大学、贵州装备制造职业学院、贵州振华风光半导体股份有限公司、中国航发贵州红林航空动力控制科技有限公司的科研人员综述报道了增材制造复杂曲面与结构零部件的后处理方法研究进展。相关论文以“Review on advanced machining method
长三角G60激光联盟导读
大连理工大学、贵州装备制造职业学院、贵州振华风光半导体股份有限公司、中国航发贵州红林航空动力控制科技有限公司的科研人员综述报道了增材制造复杂曲面与结构零部件的后处理方法研究进展。相关论文以“Review on advanced machining methods for components with complex surfaces and structures produced by additive manufacturing”为题发表在《Surfaces and Interfaces》上。
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增材制造制造的零部件表面通常存在粘附粉末、毛刺、裂纹和气孔等缺陷。这些缺陷极大地影响产品性能，需要通过机械加工（后处理）来去除，来满足高性能设备的严格要求。然而，去除具有复杂曲面和结构的零部件上的这些缺陷是一项挑战。本综述介绍了接触式机械精加工、化学机械抛光、流体辅助精加工和能量辅助抛光技术的进展，特别是针对具有复杂曲面和结构的零部件。经过高级加工后，可以实现减重并改善机械性能，从而增强耐腐蚀性、生物相容性、散热效率、抗阻力、抗疲劳性和清洁度。为了增材制造产品开发新型的高级加工方法和装置，讨论了不同的材料去除模型，包括普雷斯顿方程及其修正形式、接触力模型、统计模型、流体动力学模型、有限元模型和机器学习模型。这些模型用于揭示加工参数与材料去除之间的关系。最后，针对增材制造产品提出了未来的研究方向。包括复合材料去除模型、原子级抛光、可回收环保浆料、能量耦合加工机理、能量辅助混合加工方法，以及结合增材制造和高级加工方法最优参数的复合制造系统。本综述为教育界、学术界和工业界去除增材制造产品缺陷提供了新的见解。
关键词：增材制造；复杂曲面与结构；高级加工；化学机械抛光；能量辅助精加工
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部分图文
图 1. 本综述文章的结构。
图 2. 增材制造零件的核心缺陷（表面缺陷和内部缺陷）。
图 3. 增材制造的不同应用领域及其优缺点。
图 7. 抛光垫与工件之间的微观接触建模：(a)多半球形粗糙峰接触模型，(b)单粗糙峰微观接触模型。
图 10. (a)45°倾角增材制造Ti6Al4V工件表面的铣削，(b)增材制造Ti6Al4V的微铣削过程，(c)在增材制造 Ni-Ti 合金表面上微铣削微结构阵列。
图 11. (a)增材制造SiC自由曲面光学元件的金刚石砂轮磨削，(b)自由曲面的形状自适应磨削，(c)增材制造Ti6Al4V自由曲面的形状自适应磨削。
图 14. (a)化学抛光前后的增材制造Ti6Al7Nb组织支架，(b)化学抛光前后钛支架的表面形貌，(c)化学抛光前后增材制造八角桁架晶格结构的SEM图像，(d)化学抛光前后增材制造 Ti6Al4V开孔多孔结构的Micro-CT三维可视化，(e)化学抛光后的增材制造316不锈钢部件的内外表面。
图 16. (a)电化学抛光前后的圆柱表面SEM图像，(b)打印状态和抛光后的个性化增材制造 CoCr支架的SEM图像，(c)不同扫描策略下的心血管支架SEM图像，(d)电化学抛光后粗糙表面的逐渐平坦化及蚀刻坑表面的接触角，(e)电化学抛光前后增材制造复杂零件的SEM 图像。
图 19. (a)磨料流加工示意图，(b)磨料流加工夹具及随形冷却通道抛光前后的光学形貌，(c)增材制造冷却通道部件的三维视图及抛光前后的表面纹理，(d)磨料流加工前后的五叶片增材制造部件，(e)增材制造股骨头及磨料流加工夹具，(f)增材制造多孔晶格结构及试样抛光前后的表面形貌。
图 20. (a)磨料气射流加工示意图，(b)磨料气射流加工的材料去除机理，(c)不同入射角下增材制造试样表面的微观形貌变化，(d)增材制造400 mm环路热管，(e)磁射流抛光前后热管内表面形貌，(f)增材制造弯曲热管及内表面材料去除机理，(g)增材制造Gyroid结构热交换器，(h)磨料气射流加工前后的表面形貌和表面粗糙度。
图 24. (a)激光抛光示意图，(b)激光抛光过程中涉及的物理现象，(c)具有复杂曲面的增材制造薄壁部件，(d)具有凸面、凹面和斜面特征的三种增材制造Co-Cr合金，(e)激光抛光的增材制造圆柱部件，(f)激光抛光在增材制造颅骨植入物、牙科植入物和内圆柱表面的应用。
图26.激光抛光产品（来源：弗劳恩霍夫 ILT，激光材料加工，抛光，德国亚琛）：(a)激光抛光的压铸模具滑块活动面切口，(b)激光抛光的爪极压花模具，(c)激光抛光（左）和未处理（右）的球铰链，(d)未处理（左）和激光抛光（右）的熔融石英，(e)激光抛光的非球面（Ø = 60 mm），(f)激光抛光的玻璃球体。
图 27. (a)离子束抛光实验装置示意图，(b)Ti6Al4V 表面离子束抛光前后的原子力显微镜图像，(c)增材制造骨板植入物（桁架垫），(d)等离子体抛光前后植入物的表面形貌和表面粗糙度值。(e)磁流变抛光实验装置示意图，(f)磁流变抛光前后工件的表面形貌。
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结论/展望
本文综述了增材制造复杂零件的缺陷、材料去除模型及四大类（接触机械、化学反应、流体辅助、能量场）后处理技术。研究表明，为实现最佳表面质量和完整性，应结合材料性能和零件几何形状选择合适的后处理方法，并严格控制加工参数，确保高表面质量、几何精度和机械性能。
根据本文文献综述，针对复杂增材制造零件的后处理技术正朝着实现更高表面完整性、更低加工损伤、适应更复杂零件结构和更高加工效率的方向发展。未来研究将聚焦于：
1)发展更精确、多物理场耦合的材料去除模型；
2)开发能量辅助的混合后处理方法；
3)深入研究原子级抛光等微观机理；
4)推广绿色环保的抛光介质与工艺；
5)实现原子级可控去除；
6)构建增材制造与后处理一体化的智能协同制造系统，从设计源头优化来实现全流程质量控制。
来源：江苏激光联盟