От декоративных ламп до моделей человеческого сердца и микрофлюидных устройств, прозрачность – очень полезная функция в 3D-печати. Светопроницаемость является ценной чертой в напечатанных на 3D-принтере светильниках, архитектурных моделях и очках. Существует множество методов печати, предлагающих прозрачные детали. Ниже мы расскажем, как добиться различных уровней светопроницаемости с помощью FDM, смолы и других технологий 3D-печати.
Содержание:
- Разнообразные методы придания материалу прозрачных свойств
- Технология 3D-печати смолой
- Типы экструзии материалов для прозрачных деталей
- Материалы для печати
- Виды 3D-печати смолой для прозрачных деталей
- Постобработка деталей
- Применение прозрачной 3D-печати в дизайне и производстве
- Итог
- Где можно купить смолы и нити для 3D-печати?
Разнообразные методы придания материалу прозрачных свойств
Для 3D-печати доступно множество типов светопроницаемых материалов, и почти все они состоят из пластика. Сначала мы рассмотрим основные методы прозрачного моделирования (SLA и FDM), а затем перейдем к лучшим практикам достижения качественных результатов. Хотя в этой статье есть множество советов, светопроницаемые детали могут быть недоступны для многих 3D-принтеров. Давайте углубимся и рассмотрим методы печати четких и прозрачных трехмерных компонентов.
Технология 3D-печати смолой
Печать на основе смолы является хорошим выбором для прозрачных деталей, поскольку линии слоев гораздо менее заметны, чем при работе с нитями. Существует несколько технологий, которые могут использовать данный эпоксид в качестве основного материала и обеспечивать отличные результаты без значительной последующей обработки. Прозрачные смолы при отверждении в УФ-свете создают светопроницаемые детали, но есть несколько советов, как получить максимально четкие прототипы, например печать со 100% плотностью заполнения. Этот трюк определенно увеличит время работы на несколько часов, но он позволяет получить кристально чистые элементы, даже функциональные объективы фотоаппаратов.
Типы экструзии материалов для прозрачных деталей
Моделирование методом наплавления (FDM) позволяет создавать светопроницаемые детали, используя прозрачную нить в качестве исходного материала. Этот процесс оставляет видимые выступы на краях готовых элементов, но с помощью постобработки и некоторых советов, которые мы подробно рассмотрим ниже, их можно почти полностью удалить. Прозрачности можно добиться с помощью PLA, PETG, полипропилена и некоторых других полимеров, от экономичных и декоративных до промышленных и биосовместимых. Если хотите напечатать большой предмет, например лампу, более экономичным будет прозрачный материал в форме гранул. 3D-печать с помощью экструзии стекла является многообещающей, но в основном предназначена для научных лабораторий и художественных студий, учитывая промышленное оборудование и температуры.
Материалы для печати
Прозрачные смолы
Количество смол для принтеров SLA и Polyjet постоянно растет. Их можно найти в различных ценовых категориях: от удобных для потребителя вариантов, таких как Siraya Tech Simple Resin Clear, до продуктов стоматологического или медицинского назначения, таких как Nexa3D NXE xMed 412 Clear Resin. Благодаря широкому разнообразию свойств и предполагаемых применений средств, представленных в настоящее время на рынке, 3D-строители, использующие печать на основе смол, наверняка найдут подходящий материал для своих проектов.
Прозрачная нить
Нити для 3D-печати доступны из PLA, PETG, PMMA, ABS и поликарбоната. PLA и ABS являются наиболее часто используемыми, но первый остается одним из самых простых в эксплуатации и имеет лучшие результаты с точки зрения светопроницаемости. ABS делается полупрозрачным за счет добавки, а с PETG, обычно получаются прочные, но слегка гибкие детали с отделкой, которая часто не требует последующей обработки. Поликарбонат может достичь светопроницаемости благодаря высокотемпературной печати в сочетании с обработкой ацетоном. Между тем, PMMA обладает высокой степенью прозрачности и твердостью стекла.
Виды 3D-печати смолой для прозрачных деталей
Полимеризация в чане – это общий термин для методов 3D-печати. Он включает: простую стереолитографию (SLA) и по маске (MSLA), немного более быструю цифровую обработку света (DLP), также известную как 3D-печать на ЖК-дисплее. Этот процесс обеспечивает четкие детали за счет использования прозрачного стекла. Смола делается твёрдой благодаря ультрафиолету.
Технологии 3D-печати на основе микросмолы, позволяющие создавать крошечные, детализированные объекты для исследований в медицинских целях, также могут обеспечить прозрачность. Микростереолитография (SLA) делает детали в масштабе маленького уровня или с разрешением от 2 до 50 микрон. Для этого потребовались специальные смолы, сложные лазеры и дополнительные линзы, которые генерируют невероятно малые точки света. Двухфотонная полимеризация (TPP) – это технология, аналогичная SLA, но она еще меньше. TPP в настоящее время используется в исследованиях, медицине и производстве крошечных деталей, таких как микроэлектроды и оптические датчики.
Есть еще одна технология на основе смол от компании Lithoz, которая производит керамические 3D-принтеры. Их метод обычно использует керамическую суспензию, но в 2023 году компания объявила о партнерстве с немецким стартапом Glassomer, который производит эпоксид, содержащий аморфный кремний, для 3D-печати стекла. Постобработка включает в себя спекание элемента в печи при температуре 1300°C, чтобы расплавить полимерное связующее в твердую прозрачную деталь. Несмотря на плавление материала, в компании утверждают, что прототипы сохраняют форму после изотропной (одинаковой во всех направлениях) усадки.
Material Jetting – это еще один метод, основанный на использовании смолы, при котором она, отверждаемая УФ-излучением, наносится по каплям на поверхность и мгновенно становится твёрдой. Polyjet – это способ струйной печати материала, разработанный производителем 3D-принтеров Stratasys. Чтобы получить четкие элементы с помощью Polyjet, начинайте с прозрачной смолы (например, VeroClear от Stratasys). Для достижения наилучших результатов детали обычно необходимо обрабатывать лаком, полировкой или фотоотбеливанием. Запатентованная технология производителя 3D-принтеров Mimaki также представляет собой разновидность струйной печати материала. Он использует эту технологию для нанесения жидкой смолы, отверждаемой УФ-излучением, белого, прозрачного и CMYK, а также растворимого поддерживающего элемента. Каждый слой отверждается ультрафиолетом.
Постобработка деталей
В большинстве случаев 3D-печати для достижения желаемых результатов необходима постобработка. Фактически, здесь достигается большая часть прозрачности. Хотя SLA позволяет производить действительно потрясающие светопроницаемые детали, основная проблема этого метода – пожелтение со временем. Отделка также может стать тусклой. Но несколько шагов могут смягчить эти последствия.
Сначала детали необходимо очистить. Обычно это делается с помощью изопропилового спирта. Затем их отверждают под воздействием ультрафиолета. Избегайте чрезмерного застывания, чтобы предотвратить пожелтение. Наконец, детали необходимо отшлифовать, отполировать и покрыть прозрачным слоем или лаком. Для достижения наилучших результатов абразивную обработку следует начинать с зернистости 400, постепенно переходя к 12 000, после чего детали станут отражающими. После шлифовки нанесите прозрачное покрытие. Это обеспечит красивую отделку, а также защитит от воздействия ультрафиолета, который может привести к пожелтению. В качестве альтернативы детали можно окунуть в смолу, чтобы получить по-настоящему гладкую поверхность (хотя для линз это не идеально).
Другой метод постобработки известен как фотоотбеливание. Для него требуется дополнительная машина, например ProBleacher производства Stratasys. Когда дело доходит до отпечатков FDM, часто рекомендуется шлифование и прозрачное покрытие. Некоторые детали, напечатанные на основе нитей, можно обрабатывать растворителями. Например, филамент PolySmooth разработанный специально для моделей, которые должны быть прозрачными. PolySmooth можно обработать этанолом, который распыляют на отпечаток и оставляют сохнуть на несколько дней. Несколько повторных применений сделают деталь прозрачной. Однако элемент может потерять стабильность размеров под воздействием растворителя. Имейте в виду, его использование на деталях из ABS-пластика приводит к неприятному мутному результату.
Советы по печати
При 3D-печати по SLA лучшие методы достижения истинной прозрачности применяются в основном при постобработке. Единственным исключением является добавление небольшого количества синего красителя в прозрачную смолу, чтобы противодействовать процессу УФ-пожелтения, хотя это может привести к мутным элементам. При работе с использованием экструзии материала или FDM существуют определенные шаги, которые могут улучшить качество печати. Например, следует использовать более высокую температуру хот-энда, большой уровень слоя и низкое заполнение. Эти шаги гарантируют, что прозрачный материал правильно расплавитсяти станет достаточно полым для оптимальной прозрачности.
Рассмотрим, какие параметры нужны для создания вазы или окна на 3D-принтере. При изготовлении декоративной ёмкости для цветов важно учесть, потребуется ли прозрачность только вдоль осей X и Y, или полностью. Например, для вазы светопроницаемость важна в плоскости XY, а для окна – в направлении линии Z. Чтобы достичь прозрачности вдоль осей X и Y, требуется использовать высокий слой материала относительно размера сопла принтера. При этом более крупные и сферические пласты могут преломлять меньше света, что делает 3D-печать более светопроницаемой. Уменьшение диаметра сопла до 70-90% может также улучшить прозрачность элемента. Важно учесть, что использование различных параметров печати, таких как размер сопла и высота слоя, может влиять на светопроницаемость печатной детали. Так что подбирайте оптимальные параметры в зависимости от желаемого результата. Для улучшения прозрачности с помощью этого метода рекомендуется использовать следующие настройки:
- Печатайте медленнее (25–30 % от обычной скорости).
- Выберите крупное сопло для печати с более толстыми слоями. Это повысит эффективность и ускорит процесс.
- Выбирайте расстояние от 70% до 90% от диаметра сопла для печати. Это создаст структуру с меньшим преломлением света.
- Выбирайте максимальную температуру сопла, охватывая верхнюю границу диапазона плавления материала. Это обеспечит оптимальное состояние для нагревания пластика.
- Используйте скорость потока выше 100% (в данном случае 108%).
- Отключите вентилятор или охлаждение принтера.
Применение прозрачной 3D-печати в дизайне и производстве
Прозрачная 3D-печать находит широкое применение в различных областях дизайна и производства, предоставляя уникальные возможности для создания инновационных продуктов. По мимо этого она используется для воплощения современных архитектурных идей. Так, прозрачные модели зданий и структур позволяют проектировщикам досконально изучать взаимодействие света с поверхностью, что существенно влияет на окончательный эстетический результат.
Прозрачные 3D-печатные детали также находят свое место в производстве. Они используются в изготовлении светопроницаемых прототипов для проверки формы и функциональности изделий перед началом полноценного выпуска. Этот подход способствует более эффективному процессу разработки, позволяя избежать возможных дефектов и оптимизировать структуру продукта.
Реальные примеры применения прозрачной 3D-печати можно наблюдать в сфере медицинских технологий. Например, создание светопроницаемых моделей органов с высокой точностью помогает хирургам планировать сложные операции и визуализировать анатомические особенности пациента. Это снижает риск и повышает успешность медицинских вмешательств. Применение прозрачной 3D-печати также расширяется в область производства инновационных упаковочных материалов. Создание уникальных и привлекательных форм для пакетирования продукции становится возможным, что способствует более эффективному маркетингу и привлечению внимания потребителей. Таким образом, прозрачная 3D-печать не только обогащает технологический арсенал дизайнеров и производителей, но и реально влияет на способы воплощения идей в различных отраслях, от архитектуры до медицины, открывая новые горизонты для творчества и инноваций.
Итог
В завершении этого полного руководства по прозрачной 3D-печати, стоит подчеркнуть, что эта инновационная технология открывает перед дизайнерами и производителями уникальные перспективы. Возможность создавать светопроницаемые и сложные объекты с высокой точностью предоставляет неограниченные возможности для воплощения творческих идей в жизнь. С технологической точки зрения, прозрачная 3D-печать вносит значительный вклад в различные сферы, начиная от архитектуры и заканчивая медицинскими технологиями.
Однако, несмотря на все преимущества, прозрачная 3D-печать также сталкивается с вызовами и требует тщательного подхода к выбору материалов, настроек и технических аспектов. Экспериментирование и постоянное развитие в этой области являются ключевыми факторами успешного использования этого метода. В целом, прозрачная 3D-печать – это вдохновляющее средство для выражения творчества, преобразования концепций в реальность и стимулирования инноваций в различных отраслях. С учетом постоянного развития и расширения возможностей этой технологии, её будущее предвещает бескрайние перспективы и переосмысление стандартов производства и дизайна.
Где можно купить смолы и нити для 3D-печати?
В магазине Артлайн есть широкий ассортимент нитей и смол для 3D-печати, представленных в разнообразных цветах и составах. Также у нас имеются высококачественные 3D-принтеры, созданные для разнообразных потребностей и бюджетов. Наши специалисты готовы предоставить профессиональную консультацию при выборе товаров.
г. Киев, ул. Кирилловская, 104
- (080) 033-10-06
- (044) 338-10-06
- (066) 356-10-01
- (097) 356-10-01
- (063) 356-10-01