干貨!透明3D打印指南
魔猴君 知識(shí)堂 428天前
從裝飾雕像到微流體研究,透明度是3D打印中非常有用的功能。產(chǎn)品設(shè)計(jì)師需要清晰透明的瓶子原型,牙醫(yī)看重清晰的3D打印手術(shù)指南,透明也是3D打印燈具、建筑模型和眼鏡的重要特征。
魔猴3D打印透明樹(shù)脂
透明三維打印技術(shù)帶來(lái)了令人興奮的商業(yè)和工程機(jī)遇。荷蘭初創(chuàng)公司Luxexcel生產(chǎn)3D打印處方鏡片,剛剛被Facebook母公司Meta收購(gòu)。該公司可打印從標(biāo)準(zhǔn)鏡片到集成智能技術(shù)和AR/VR技術(shù)的各種鏡片。汽車制造商克萊斯勒則利用透明的3D打印技術(shù)來(lái)測(cè)試各種車橋差速器外殼中潤(rùn)滑油的流動(dòng)性和效率。
今天魔猴網(wǎng)將和大家通過(guò)該指南,了解透明3D打印的方法、技巧和最佳透明樹(shù)脂材質(zhì),實(shí)現(xiàn)晶瑩剔透的3D打印部件。
3D打印透明樹(shù)脂工藝:SLA和FDM
3D打印透明燈罩(來(lái)源:Cults3D)
有許多類型的半透明材料可用于3D打印。在此,我們將重點(diǎn)介紹越來(lái)越多的真正透明(即完全透明)材料。首先,我們將介紹透明3D打印的主要方法(SLA和FDM),然后介紹獲得高質(zhì)量結(jié)果的最佳實(shí)踐。最后,我們將提供一份可用于透明3D打印的絲材和樹(shù)脂清單。
雖然您會(huì)在本文中找到許多技巧,但對(duì)于許多3D打印機(jī)來(lái)說(shuō),完美無(wú)瑕的透明部件可能是遙不可及的。與其自己打印零件,不如求助于3D打印服務(wù),例如魔猴網(wǎng)可以提供工業(yè)級(jí)SLA3D打印透明樹(shù)脂,目前有600和800mm設(shè)備打印。
現(xiàn)在,讓我們來(lái)探討一下打印清晰透明3D零件的可用方法。
3D打印技術(shù)
用于Nexa3D透明零件的透明樹(shù)脂(來(lái)源:Nexa3D)
基于樹(shù)脂的打印顯然是透明部件的首選,因?yàn)閷泳€遠(yuǎn)不如基于線材的方法明顯。有幾種基于樹(shù)脂的技術(shù)可以使用透明樹(shù)脂。透明樹(shù)脂在紫外光下固化后會(huì)產(chǎn)生透明部件,但要獲得最清晰的打印件,有一些技巧,例如以100%填充密度進(jìn)行打印,雖然需要更長(zhǎng)的打印時(shí)間,但可以生產(chǎn)出晶瑩剔透的零件,甚至是功能性相機(jī)鏡頭。
1、缸聚合是一種3D打印工藝,您可以通過(guò)在缸中使用紫外光固化的透明樹(shù)脂來(lái)獲得透明部件。此類方法包括最常見(jiàn)且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的立體光刻(SLA)、速度稍快的數(shù)字光處理(DLP)和掩模立體光刻(MSLA)。
魔猴3D打印透明樹(shù)脂
2、材料噴射是另一種基于樹(shù)脂的方法,其中將紫外線固化樹(shù)脂一滴一滴地沉積到表面上,并用紫外線立即固化。Polyjet是3D打印機(jī)制造商Stratasys開(kāi)發(fā)的材料噴射方法。要使用Polyjet獲得清晰的打印件,首先需要使用透明樹(shù)脂(例如Stratasys的VeroClear)。為了獲得最佳效果,Polyjet零件通常必須采用清漆、拋光或光漂白工藝進(jìn)行精加工。3D打印機(jī)制造商Mimaki的專有技術(shù)也是材料噴射的一種。它使用噴墨打印技術(shù)將白色、透明和CMYK格式的UV固化液體樹(shù)脂以及可溶性支撐材料逐層沉積在床上。每層均由紫外線固化。
3、FDM使您能夠使用透明線材和幾乎任何FDM打印機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)透明部件。此過(guò)程會(huì)在成品零件的邊緣留下可見(jiàn)的脊線,但通過(guò)后處理和我們?cè)谙旅嬖敿?xì)介紹的一些技巧,可以將它們?nèi)コ?/span>
3D打印透明材質(zhì)技巧
對(duì)于SLA透明3D打印,實(shí)現(xiàn)真正透明的最佳方式主要發(fā)生在后處理中。還有可以在透明樹(shù)脂中添加一點(diǎn)藍(lán)色染料,以抵消紫外線泛黃過(guò)程—盡管這可能會(huì)導(dǎo)致印打印件透明度不是純色。
魔猴3D打印透明樹(shù)脂
使用材料擠出或FDM進(jìn)行打印時(shí),有一些步驟可以提高打印質(zhì)量。例如,您應(yīng)該使用較高的熱端溫度、較大的層高和較低的填充量。這些步驟將確保透明材料適當(dāng)熔化、間隔開(kāi)并足夠空心,以獲得最佳透明度。
還要考慮您的設(shè)置:您需要垂直于Z軸、XY平面的透明度,還是完全透明?為了制作透明花瓶,您很可能只需要X軸和Y軸(穿過(guò)它)的透明度。為了制作平面窗口,您只需要Z軸的透明度。為了完全透明,您需要所有軸都透明。
要實(shí)現(xiàn)X軸和Y軸的透明度,需要相對(duì)于所使用的噴嘴尺寸具有較大的層高。更大、更球形的層往往會(huì)折射更少的光,從而產(chǎn)生更透明的3D打印部件。根據(jù)材料制造商Taulman3D的說(shuō)法,以噴嘴直徑的70%至90%進(jìn)行打印會(huì)產(chǎn)生更透明的打印效果。
建議使用以下設(shè)置來(lái)提高使用此技術(shù)的透明度:
打印速度變慢(正常打印速度的25%–30%)
使用更大的噴嘴打印更厚的層
以噴嘴直徑的70%–90%進(jìn)行打印,以獲得折射較少光線的結(jié)構(gòu)
使用燈絲范圍內(nèi)的最高噴嘴溫度(確保塑料熔化)
使用高于100%的流速(在本例中為108%)
禁用風(fēng)扇或打印冷卻
后處理:
1、精細(xì)打磨
在水中打磨透明樹(shù)脂部件可去除表面劃痕、層線和瑕疵(照片:Christopher Daniels)
對(duì)于大多數(shù)3D打印,需要進(jìn)行后處理才能達(dá)到預(yù)期的結(jié)果。透明打印也不例外。事實(shí)上,大部分實(shí)際透明度都是后處理實(shí)現(xiàn)的。
盡管SLA可以生產(chǎn)出真正令人驚嘆的透明部件,但這種方法的一個(gè)主要問(wèn)題是隨著時(shí)間的推移會(huì)泛黃。表面也會(huì)變得暗淡。有幾個(gè)步驟可以減輕這些影響。
首先,必須清潔零件。通常這是用異丙醇完成的。然后它們?cè)谧贤饩€下固化。
避免過(guò)度固化以防止泛黃。最后,零件必須經(jīng)過(guò)打磨、拋光,并涂上透明涂層或清漆。
為了獲得最佳效果,打磨應(yīng)從400目開(kāi)始,逐漸增加到12,00目,此時(shí)零件會(huì)變得反光。打磨和拋光后,噴涂透明涂層可產(chǎn)生漂亮的表面效果,并防止紫外線照射導(dǎo)致泛黃?;蛘呖梢詫⒘慵霕?shù)脂中以獲得真正光滑的表面(盡管這對(duì)于鏡片來(lái)說(shuō)并不理想)。
2、光漂白
另一種后處理方法稱為光漂白。此方法需要額外的機(jī)器,例如Stratasys制造的ProBleacher。
當(dāng)涉及FDM打印時(shí),通常建議打磨和透明涂層,例如這種噴涂聚氨酯涂層。一些基于長(zhǎng)絲的3D打印部件可以用溶劑處理。例如,PolySmooth長(zhǎng)絲是專門為透明模型設(shè)計(jì)的長(zhǎng)絲。PolySmooth可以用乙醇完成,將其噴灑到印刷品上并晾干幾天。多次重新應(yīng)用使零件變得透明。然而,該部件可能會(huì)因溶劑而失去尺寸穩(wěn)定性。
請(qǐng)注意,溶劑不能用于所有FDM打印,比如在ABS零件上使用溶劑會(huì)導(dǎo)致令人不喜歡的瑕疵表面。
編譯整理:ALL3D