增材製造在航空航天領域應用的主要驅動力在於減輕重量，運營商願意為提高燃油經濟所帶來的運營成本降低付出代價。人們對增材製造的零件密度、孔隙率和晶粒結構的最初質疑正在得到克服，該技術也已經被越來越多的用於生產認證部件。
採用SLM技術列印完未經處理的零件表面效果
然而增材製造技術還存在一個尚未解決的挑戰——表面光潔度。從理論上講，增材製造可以完全自由地創建複雜形狀，但在實際生產過程中，對表面光潔度的要求往往需要對設計進行約束。如果需要進行表面加工，則對結構的限制就與過去一樣；如果使用噴丸處理，則需要對薄和細長的結構進行限制。此外，表面質量問題還會導致應力集中，進而萌生裂紋，大大降低零件的抗疲勞性和斷裂韌性，從而為零件的使用帶來風險。
雖然改進金屬粉末質量、優化成形方向和工藝參數能在一定程度上改善增材製造零件的表面質量，但是仍然無法完全解決增材製造零件表面粗糙的問題。因此，對增材製造零件進行後處理加工是必要的，目前主要的後處理方式包括光整加工和機械加工。
經後處理的零件表面效果
光整加工方法主要是手工拋光、噴砂或數控磨削拋光。手工拋光質量嚴重依賴於操作者的經驗水平，可重複性及一致性差，人力與時間成本高，並且拋光過程中產生的粉塵危害人體健康。而噴砂和數控磨削拋光對具有複雜內曲面、多孔結構零件的加工可達性差，一般主要用於零件外表面的清潔拋光、去除氧化層等。
對於具有高表面質量要求的航空複雜結構件（0.8μm<R a< 1.6μm，無表面鬆散殘留物和高使役性能要求），增材製造成形後的光整加工面臨巨大挑戰。除上述手段外，還有自適應磨削、雷射拋光、化學和電化學拋光，以及磨粒流加工等。
增材製造複雜結構件光整加工方法比較
自適應磨削是通過調整接觸頭的形狀來確定磨拋加工接觸面的形狀，使磨拋加工實現以接觸面為磨拋作業面的加工過程，提高了磨拋加工的效率。國外有研究人員採用具有球狀柔性磨頭的自適應磨削方法對增材製造鈦合金自由曲面進 行了拋光，通過粗拋和精拋去除了增材製造表面的缺陷層，最終表面粗糙度Ra達到10nm以下。
自適應磨削加工原理
雷射拋光是利用高能雷射束使零件表面材料重新融化來降低表面粗糙度的一種新式拋光方法。目前雷射拋光後的零件表面粗糙度Ra在2~3μm。因雷射拋光設備較為昂貴，目前在實際工程中未能得到廣泛應用。
雷射拋光加工原理
化學和電化學拋光是靠化學試劑的化學浸蝕作用對樣品表面凹凸不平區域的選擇性溶解作用消除磨痕、浸蝕整平，對小型增材製造鏤空結構或陣列結構零件表面鬆動易脫落的球化層的去除效果顯著。採用化學拋光與電化學拋光相結合的方法對多孔結構支架拋光，拋光後的支架的表面粗糙度Ra可由拋光前的6~12μm降至0.2~1μm，化學拋光主要迅速去除表面粘附的金屬球形粉末，電化學拋光在此基礎上進一步降低表面粗糙度。
電解拋光的醫療植入物
磨粒流加工技術，是使用一種可流動的半固態黏彈性磨料介質，在一定壓力下往復地流過被加工區域，利用磨料介質中磨粒的微切削作用去除工件表面的微觀粗糙峰，以達到對這些區域加工的目的。該技術適用於具有複雜內部型腔、自由曲面以及不規則形狀零件的拋光、去毛刺、倒圓角等，能加工幾乎所有的金屬材料。磨粒流加工技術的高加工可達性為克服航空增材製造複雜零件表面光整加工難題提供了一條新途徑。
增材製造複雜結構件磨粒流拋光效果
增材製造複雜結構件磨粒流拋光表面粗糙度
粉末床雷射熔融技術在所有金屬增材製造工藝中，能夠實現最佳的表面質量，除上述光整加工手段外，對於零部件的關鍵位置有時還需要進行機加工處理。這兩種後處理手段在模具中的應用非常廣泛。
通過定向能量沉積技術製造的零件表面有很多可見的焊道，波紋寬度達到幾毫米，則必須通過機械加工來達到所需要的尺寸精度和表面光潔度要求。
由定向能量沉積技術製造的零件必須經過機加才能使用
目前，零件後處理技術正在成為增材製造發展的瓶頸，傳統的手工後處理技術很容易導致零件損壞或尺寸不一現象。通過對目前增材製造零件光整加工方法的對比分析可以看到，大部分研究工作還處於改善表面粗糙度層面的階段，為了滿足光整加工後零件的精度要求，增材製造複雜結構件的拋光技術應向著精準可控的方向發展。
雷射天地轉載自：3D技術君 3D列印技術參考