Найти тему

Изготовление полноцветных деталей на 3D-принтерах

В статье: об различных технологиях полноцветной 3D-печати.

Большинство 3D-принетров не способны не только на полноцветную, но даже на печать в несколько цветов.
Многие аддитивные технологии в принципе не поддерживают многоцветную печать.

Но есть и исключения - некоторые 3D-принтеры и аддитивные технологии способны печатать полноцветные детали.
Практически все принтеры и аддитивные технологии, поддерживающие полноцветную печать тем или иным способом базируются на струйных технологиях.
Для понимания – см. диаграмму

Диаграмма аддитивных технологий, поддерживающих полноцветную печать.
Диаграмма аддитивных технологий, поддерживающих полноцветную печать.

Разберём эти методы подробнее:

Струйная печать фотополимером (технология PJ – PolyJet – струйное нанесение полимера)
По этой технологии используются 6 типов фотополимеров – цветных стандарта CYMK+W и специальный растворимый для опорных структур, количество печатающих головок должно быть не менее 6 (в некоторых принтерах используется 8 типов печатающих головок, что позволяет использовать еще и прозрачный фотополимер). Для уменьшения вязкости фотополимеры нагреваются. Наносятся струйными пьезоголовками, аналогичными в «обычных» струйных принтерах, сразу после нанесения слой засвечивается УФ-лампой.

Пример полноцветной струйной печати из фотополимера
Пример полноцветной струйной печати из фотополимера

Такие принтеры выпускаются одной фирмой – Stratasys.

Струйное нанесение связующего (технология CJP – Color Jet Printing – цветная струйная (3D) печать)
В этом случае на слой порошка на основе гипса наносится связующее – чернила на водной основе. Печатающие головки в этом случае полностью идентичны печатающим головкам «обычных» струйных принтеров.
Принтеры, печатающие по этой технологии выпускает фирма 3D Systems.
Сама технология была разработана в Массачусетском технологическом институте (MIT, США). В 1996 году патент на технологию был передан фирме Z Corporation, которая начала выпуск таких принтеров. Позже, в августе 2005 году Z Corp была продана Contex Holding, а в январе 2012 года приобретена 3D Systems. В 2017 году фирма XYZprinting выпустила на рынок свой принтер по этой технологии, но в настоящее время он снят с производства.
подробнее об этой технологии - здесь

Полученная деталь очень хрупкая и слабоокрашенная. Для увеличения интенсивности цвета и прочности её пропитывают воском или цианоакрилатом.

Послойное ламинирование (технология SDL – Selective Laminate Deposition – (послойное) ламинирование с выборочным осаждением (связующего)).
По этой технологии на слой обычной «офисной» бумаги плотностью 80 г/кВ.м наносится слой клея и слой чернил, бумага обрезается по контуру «слайса» печатаемой детали, накладывается новый лист бумаги и так до конца печати.
Чернила наносятся струйными головками, как у «обычного» струйного принтера. Готовую модель так же приходится покрывать лаком или пропитывать для прочности и для выявления цвета.

Пример изделия, сделанного из бумаги по технологии SDL
Пример изделия, сделанного из бумаги по технологии SDL

Такие принтеры выпускаются одной фирмой – Mcor.
Имеется ввиду именно принтеры с полноцветной печатью, использующие в качестве материала бумагу.

FDM-печать с послойным окрашиванием детали.
Используется обычная экструзионная печать специальным PLA-полимером белого цвета с повышенной пористостью, который способен впитывать краску.
Процесс печати примерно следующий – печатается слой модели, экструдер отъезжает в стороны и периметр модели окрашивается чернилами при помощи струйной печати, аналогичной печати обычными струйными принтерами.

Пример печати на FDM принтере с послойным окрашиванием
Пример печати на FDM принтере с послойным окрашиванием

Такие принтеры выпускаются только фирмой XYZprinting.

Рассказ о полноцветной 3D-печати был бы неполным без упоминания различных проектов по смешению филаментов в специальной головке при FDM-печати.

Такие головки выпускаются серийно, опыты производятся периодически, есть даже серийные образцы таких принтеров. Успеха данная технология не снискала из-за сложности смешения цветов и сложности ретрактов.

Цветной вариант MJF 3D-печати от HP.
В 2016 году фирма Hewlett Packard разработала технологию спекания порошка при помощи ИК-излучателей и струйного нанесения двух типов чернил.
В 2018 году она усовершенствовала технологию, добавив послойное нанесение цветных чернил стандарта CYMK перед спеканием слоя, что позволило печатать цветные детали.

Примеры печати:

Путеводитель по подборке:

Путеводитель по каналу:

Следующая статья

Статья про технологию MJF