Projektanci produktów potrzebują przejrzystych i transparentnych prototypów butelek, dentyści cenią przejrzyste szablony chirurgiczne drukowane w technologii 3D, a przejrzystość jest cenioną cechą opraw oświetleniowych, modeli architektonicznych i okularów drukowanych w technologii 3D.
Obecnie postęp w dziedzinie materiałów jest tak wyraźny jak nigdy dotąd, że możliwe jest drukowanie w technologii 3D soczewek korekcyjnych i wyświetlaczy dla technologii rozszerzonej rzeczywistości.
Istnieje wiele metod drukowania 3D w celu uzyskania przezroczystych części, od niedrogiego przezroczystego filamentu i kilku etapów postprodukcji po materiały żywiczne klasy przemysłowej na zaawansowanych drukarkach 3D. Istnieje również wiele usług drukowania 3D oferujących przezroczyste części.
Poniżej opisujemy, jak uzyskać różne poziomy przezroczystości przy użyciu technologii druku FDM, druku żywicznego i innych technologii druku 3D.
Wiele sposobów na jasność
Istnieje wiele rodzajów materiałów półprzezroczystych dostępnych do druku 3D i są to niemal wszystkie tworzywa sztuczne. Odnotowano postęp w drukowaniu 3D szkła i krzemu, ale polimery są najbardziej dostępnymi materiałami.
Tutaj skupimy się na rosnącej dostępności naprawdę transparentnych – tj. całkowicie przejrzystych – materiałów. Najpierw omówimy główne metody transparentnego druku 3D (SLA i FDM), a następnie przejdziemy do najlepszych praktyk uzyskiwania wysokiej jakości wyników. Na koniec przedstawiamy listę filamentów i żywic dostępnych do przejrzystego druku 3D.
Chociaż w tym artykule znajdziesz wiele wskazówek, nieskazitelne, przezroczyste części mogą być poza zasięgiem wielu drukarek 3D. Zamiast drukować części samodzielnie, zawsze możesz skorzystać z usług drukowania 3D, takich jak usługa porównywania cen Craftcloud, aby szybko znaleźć najlepszą usługę w najlepszej cenie.
Przyjrzyjmy się teraz dostępnym metodom drukowania przejrzystych i transparentnych części 3D.
Kompletny przewodnik po przejrzystym i transparentnym drukowaniu 3D
Drukowanie 3D z żywicy do przezroczystych części
Metody drukowania na bazie żywicy ( stereolitografia, SLA ; cyfrowe przetwarzanie światła, DLP; wyświetlacz ciekłokrystaliczny, LCD ) są oczywistym pierwszym wyborem dla przezroczystych części, ponieważ linie warstw są mniej widoczne niż w przypadku metod opartych na filamentach. Dają one niemal przejrzyste rezultaty bez większego przetwarzania końcowego.
Przezroczyste żywice, po utwardzeniu w świetle UV, tworzą przejrzyste części, ale jest kilka wskazówek, jak uzyskać najczystsze wydruki, takich jak drukowanie przy 100% gęstości wypełnienia. Ta sztuczka z pewnością wydłuży czas drukowania o kilka godzin, ale tworzy części, które mogą być krystalicznie czyste, nawet funkcjonalne obiektywy aparatów .
Technologie drukowania 3D z mikrożywicy , które produkują maleńkie, drobno szczegółowe obiekty do zastosowań badawczych lub medycznych, mogą również osiągnąć przezroczystość. Mikrostereolitografia (µSLA) drukuje części w mikroskali lub rozdzielczościach od 2 mikronów (µm) do 50 mikronów. Wymaga specjalistycznych żywic, zaawansowanych laserów i dodania soczewek skupiających, które generują niemal niewiarygodnie małe punkty światła. Polimeryzacja dwufotonowa (TPP) jest technologią podobną do µSLA, ale jest jeszcze mniejsza. TPP jest obecnie stosowana w badaniach, zastosowaniach medycznych i produkcji maleńkich części, takich jak mikroelektrody i czujniki optyczne.
Istnieje inna technologia oparta na żywicy od firmy drukującej ceramikę w 3D Lithoz, we współpracy z niemieckim producentem szkła Glassomer. Produkt o nazwie „LithaGlass” zaczyna się od zawiesiny na bazie szkła kwarcowego, co umożliwia elastyczność druku 3D i wydajność topionego szkła krzemionkowego. Obróbka końcowa obejmuje spiekanie wydruku w piecu, który osiąga 1300°C, aby stopić spoiwo polimerowe i stopić cząsteczki szkła w solidny, przezroczysty element. Pomimo stopienia materiału, firma twierdzi, że części zachowują swój kształt po izotropowym (równym we wszystkich kierunkach) skurczu. Od 2024 r. materiał ten jest nadal klasyfikowany jako projekt badawczy „materiału przedseryjnego” na stronie internetowej Lithoz .
Material Jetting to kolejna metoda oparta na żywicy, w której żywica utwardzana promieniami UV jest osadzana kropla po kropli na powierzchni i natychmiast utwardzana światłem UV. Polyjet to metoda Material Jetting opracowana przez producenta drukarek 3D Stratasys. Aby uzyskać wyraźne wydruki za pomocą Polyjet, należy zacząć od czystej żywicy (takiej jak VeroClear firmy Stratasys). Aby uzyskać najlepsze rezultaty, części Polyjet muszą być zazwyczaj wykończone lakierem, polerowaniem lub procesem fotowybielania.
Opatentowana technologia producenta drukarek 3D Mimaki jest również rodzajem strumienia materiału. Wykorzystuje technologię druku atramentowego do osadzania utwardzanej promieniami UV żywicy płynnej w kolorze białym, przezroczystym i CMYK, wraz z rozpuszczalnym materiałem nośnym na warstwie po warstwie. Każda warstwa jest utwardzana światłem UV.Kompletny przewodnik po przejrzystym i transparentnym drukowaniu 3D
Drukowanie 3D FDM dla przezroczystych części
Modelowanie osadzania topionego materiału (FDM) umożliwia uzyskanie przezroczystych części z przezroczystym filamentem jako materiałem wyjściowym. Proces ten pozostawia widoczne grzbiety na krawędziach gotowych części, ale dzięki postprodukcji i kilku wskazówkom, które szczegółowo opisujemy poniżej, można je niemal całkowicie usunąć.
Nie jesteś ograniczony do jednego rodzaju przezroczystego plastiku. Przezroczystość można uzyskać za pomocą PLA, PETG , polipropylenu i kilku innych polimerów, od ekonomicznych i dekoracyjnych po przemysłowe i biokompatybilne.
Jeśli chcesz wydrukować duży przedmiot, taki jak lampa lub szyld, bardziej ekonomiczny jest przezroczysty materiał w formie granulatu — używany w systemach wytłaczania materiału granulatu . Często ten sam materiał używany w formowaniu wtryskowym, przezroczyste granulaty są dostępne w większej różnorodności niż ich kuzyni filamentów, ale często nie są sprzedawane w małych ilościach.
Drukowanie 3D metodą wytłaczania szkła jest obiecujące, ale ze względu na sprzęt przemysłowy i temperatury jest raczej ograniczone do laboratoriów naukowych i pracowni artystycznych. Nie jest szeroko dostępne komercyjnie. Przeczytaj więcej w naszym artykule na temat drukowania 3D szkła, do którego link znajduje się poniżej.
Porady dotyczące drukowania w celu uzyskania najczystszych wydruków 3D
W przypadku drukowania 3D z użyciem żywicy transparentnej najlepsze praktyki mające na celu uzyskanie prawdziwej przejrzystości mają miejsce głównie na etapie obróbki końcowej, który omawiamy poniżej. Jednak jedną wskazówką, którą warto wypróbować podczas drukowania, jest dodanie odrobiny niebieskiego barwnika do przezroczystej żywicy, aby przeciwdziałać procesowi żółknięcia pod wpływem światła UV podczas utwardzania – może to jednak skutkować zamglonymi wydrukami i wymaga pewnych eksperymentów.
Podczas drukowania przy użyciu wytłaczania materiału lub FDM istnieją pewne ustawienia drukowania, które mogą poprawić jakość wydruku. Na przykład należy użyć wyższej temperatury hot endu, większej wysokości warstwy i niskiego wypełnienia. Te kroki zapewnią, że przezroczysty materiał zostanie prawidłowo stopiony, rozstawiony i wystarczająco pusty, aby zapewnić optymalną przezroczystość.
Weź również pod uwagę orientację części. Czy potrzebujesz przezroczystości prostopadłej do osi Z, w płaszczyźnie XY, czy całkowitej przezroczystości? Aby wykonać przezroczysty wazon, najprawdopodobniej będziesz potrzebować przezroczystości tylko w osiach X i Y (w poprzek). Aby wykonać płaskie okno, potrzebujesz przezroczystości tylko w osi Z. Aby uzyskać całkowitą przezroczystość, będziesz potrzebować przezroczystości we wszystkich osiach.
Osiągnięcie przezroczystości w osiach X i Y wymaga dużych wysokości warstw w stosunku do rozmiaru użytej dyszy. Większe, bardziej kuliste warstwy mają tendencję do mniejszego załamywania światła, co prowadzi do bardziej przezroczystej drukowanej w 3D części. Według producenta materiałów Taulman3D drukowanie przy 70% – 90% średnicy dyszy skutkuje bardziej przezroczystymi wydrukami.
Najlepsze ustawienia drukowania FDM w celu zwiększenia przezroczystości:
- Drukuj wolniej (25% – 30% normalnej prędkości drukowania)
- Drukuj grubsze warstwy, używając większej dyszy
- Drukuj przy 70% – 90% średnicy dyszy, aby uzyskać strukturę, która załamuje mniej światła
- Użyj najwyższej temperatury dyszy w zakresie filamentu (zapewniając stopienie plastiku)
- Użyj przepływu powyżej 100% (np. 108%)
- Pojedynczy kierunek wypełnienia
- Wyłącz wentylator lub chłodzenie drukarki
Kompletny przewodnik po przejrzystym i transparentnym drukowaniu 3D
Porady dotyczące postprodukcji w celu uzyskania najczystszych wydruków żywicznych
W przypadku większości druków 3D, postprodukcja jest konieczna, aby osiągnąć pożądane rezultaty. Druk transparentny nie jest wyjątkiem. W rzeczywistości, większość rzeczywistej przezroczystości jest tutaj osiągana.
Chociaż żywica może produkować naprawdę oszałamiające przezroczyste części bezpośrednio z drukarki, gdy poddasz te części standardowemu myciu żywicą i utwardzaniu, często kończysz z mętnymi, nieprzezroczystymi częściami. Nie martw się, możesz przywrócić im przezroczyste wykończenie dzięki pewnej obróbce końcowej.
Najpierw należy oczyścić części z żywicy lub usunąć wszelkie pozostałości żywicy. Zazwyczaj robi się to alkoholem izopropylowym. Następnie są one utwardzane światłem UV. Unikaj nadmiernego utwardzania, aby zapobiec żółknięciu. Na koniec części muszą zostać przeszlifowane, wypolerowane i wykończone bezbarwną powłoką lub lakierem.
Aby uzyskać najlepsze rezultaty, szlifowanie należy rozpocząć od gradacji 400, stopniowo zwiększając ją do gradacji 12 000, w którym to momencie części stają się odblaskowe. Po szlifowaniu i polerowaniu natryskiwanie lakieru bezbarwnego zapewnia ładne wykończenie, a także chroni przed promieniowaniem UV, które może prowadzić do żółknięcia. Części można alternatywnie zanurzyć w żywicy, aby uzyskać naprawdę gładkie wykończenie (choć nie jest to idealne rozwiązanie w przypadku soczewek).
Przemysłowa metoda postprodukcji stosowana w druku PolyJet 3D jest znana jako fotowybielanie. Ta metoda wymaga dodatkowej maszyny, takiej jak ProBleacher firmy Stratasys.Kompletny przewodnik po przejrzystym i transparentnym drukowaniu 3D
Porady dotyczące postprodukcji w celu uzyskania najwyraźniejszych części FDM
W przypadku wydruków FDM wymagane jest zeszlifowanie linii warstw, jak opisano powyżej w części dotyczącej żywicy.
Po spędzeniu trochę czasu na usuwaniu materiału powierzchniowego z wydrukowanych w 3D części, nadszedł czas na dodanie materiału. Przezroczysta powłoka jest często pomijana, ale pozostaje prostym, skutecznym i szybkim sposobem na wygładzenie, wypełnienie niedoskonałości i poprawę przejrzystości przezroczystych części.
Lakiery bezbarwne i lakiery występują w różnych wykończeniach, od matowego, satynowego do półpołysku i połysku. Chociaż istnieją powłoki do części drukowanych w technologii 3D, lakiery do przezroczystych części samochodowych działają równie dobrze.
Rozpylaj lakier z odległości około 30 cm, poruszając się z boku na bok podczas rozpylania, aby zapewnić równomierną warstwę i uniknąć nadmiernego rozpylania. W zależności od konkretnego rozpylania możesz chcieć odczekać co najmniej 24 godziny w temperaturze pokojowej przed dotknięciem części.
Po wyschnięciu przeszlifuj ponownie papierem ściernym o bardzo dużej gradacji (1000+), aby usunąć wszelkie niedoskonałości powłoki, takie jak zbłąkane cząsteczki kurzu, nadmierne rozpylanie lub „skórka pomarańczowa”. Po przeszlifowaniu opłucz część czystą wodą i upewnij się, że część jest sucha i wolna od kurzu przed nałożeniem kolejnej warstwy.
W zależności od tego, jak szorstka i chropowata jest powierzchnia, może być konieczne nałożenie dodatkowych warstw lakieru. Jednak słowo przestrogi: nie daj się skusić na nałożenie grubej, ciężkiej warstwy lakieru, ponieważ spowoduje to lepką powierzchnię, która nigdy nie wyschnie.
Niektóre elementy drukowane w technologii 3D na bazie filamentów można poddać działaniu rozpuszczalników, ale należy pamiętać, że rozpuszczalników nie można stosować na wszystkich materiałach do druku FDM. Na przykład użycie rozpuszczalnika na elementach ABS powoduje nieprzyjemne, mętne wykończenie.
Na przykład filament PolySmooth jest specjalnie zaprojektowany do modeli, które mają być przezroczyste. PolySmooth można wykończyć etanolem, który jest rozpylany na wydruk i pozostawiany do wyschnięcia na kilka dni. Kilka ponownych aplikacji sprawia, że część staje się przezroczysta. Jednak część może utracić stabilność wymiarową w wyniku działania rozpuszczalnika.Kompletny przewodnik po przejrzystym i transparentnym drukowaniu 3D
Przewodnik dla kupujących żywicę transparentną
Istnieje stale rosnąca liczba żywic do drukarek SLA i Polyjet. Można je znaleźć w różnych przedziałach cenowych, od przyjaznych dla konsumenta opcji, takich jak Siraya Tech Simple Resin Clear, po produkty klasy stomatologicznej lub medycznej, takie jak Nexa3D NXE xMed 412 Clear Resin.
Wybierając przezroczystą żywicę zawsze sprawdź, która jest zatwierdzona do użycia w Twojej drukarce 3D. Innymi słowy, która ma profil drukarki, co oznacza, że producent drukarki przetestował tę żywicę w tej konkretnej maszynie i opracował dla niej optymalne ustawienia drukowania. Nie jesteś ograniczony do materiałów zatwierdzonych przez drukarkę, ale jeśli wybierzesz żywicę innej firmy, będziesz musiał przeprowadzić kilka testów, aby opracować własny optymalny przepływ pracy.
Przewodnik kupującego przezroczyste filamenty
Jak wspomnieliśmy powyżej, materiały filamentowe do druku 3D to różne tworzywa sztuczne, od PLA i PETG po ABS i poliwęglan. Spośród nich PLA i ABS są najczęściej używane, przy czym PLA jest jednym z najłatwiejszych w obróbce i zapewnia doskonałą przejrzystość. Jeśli masz inne wymagania mechaniczne dla swoich części, takie jak odporność na warunki zewnętrzne, powinieneś wybrać PETG lub poliwęglan.
Jeśli chcesz wydrukować coś z przezroczystego filamentu, ale nie chcesz mieć żadnych problemów z drukowaniem, wypróbuj Craftcloud firmy All3DP. Po profesjonalnym wydrukowaniu niektóre opcje materiałów wyglądają niemal identycznie jak szkło.Kompletny przewodnik po przejrzystym i transparentnym drukowaniu 3D
Zamówienie przezroczystych części z usługi druku 3D
Jeśli prototyp Twojego produktu lub część końcowa musi być przejrzysta, a nie masz czasu ani ochoty na wkładanie w to wysiłku, najłatwiejszym rozwiązaniem jest powierzenie swojego produktu profesjonalistom.
Usługi druku 3D prawie zawsze wykorzystują drukarki 3D klasy przemysłowej, takie jak PolyJet, i żywice wyższej jakości niż te dostępne do użytku domowego.
Podczas zamawiania online i stania przed wyborem przezroczystego FDM lub przezroczystej żywicy (SLA lub PolyJet), FDM będzie tańszy, ale żywica będzie ogólnie bardziej przejrzysta. Rozmiar może być ograniczeniem dla żywicy, chyba że znajdziesz usługę z jedną z bardzo dużych maszyn żywicznych 3D Systems.
Firmy oferujące materiały transparentne mają już wliczone kroki postprodukcji wymagane do uzyskania przezroczystości, ale w przypadku niektórych firm może być konieczne wybranie „wykończenia”. W takim przypadku wybierz polerowane lub wygładzane.
źródło: all3dp
