Прозрачная 3D-печать - это процесс послойного построения деталей с высокой пропускной способностью света. Однако есть большая разница между прозрачным и полупрозрачным материалом.
При печати прозрачных компонентов достигается максимальная пропускная способность света, как при изготовлении изделий из стекла или акрила. С другой стороны, при использовании полупрозрачных материалов свет пропускается, но рассеивается, из-за чего объект кажется матовым или размытым.
Почему детали, напечатанные на 3D принтере, получаются не кристально прозрачными?
В отличие от таких материалов, как стекло или акрил, обрабатываемых традиционными методами, детали, выращенные на 3D-принтере, создаются слой за слоем, что приводит к преломлению света. Это означает, что даже при печати прозрачным материалом вы все равно можете получить матовый вид из-за микроскопических выступов, оставшихся в процессе печати.
Однако при правильном выборе технологии 3D печати и последующей обработке вы можете получить оптически четкие отпечатки, которые будут гладкими, прозрачными и функциональными.
Сферы применения 3D печати прозрачными материалами
3D-печать прозрачных изделий находит широкое применение в различных отраслях промышленности, включая:
- Создание прототипов прозрачных корпусов
- Медицинские и стоматологические инструменты (хирургические направляющие, анатомические модели)
- Оптические компоненты (линзы, призмы, световоды)
- Архитектурные модели
- Визуализация дизайна
- Художественные и декоративные изделия
Технологии 3D печати прозрачных изделий
SLA (стереолитография) - оптимальный выбор для получения прозрачных компонентов
Если необходимо добиться максимально чистых и четких отпечаток, то SLA технология станет наилучшим решением. SLA 3D принтеры используют ультрафиолетовое излучение для отверждения фотополимерной смолы, в результате чего получаются чрезвычайно гладкие поверхности и высокая детализация.
Преимущества SLA технологии:
- Слои практически не заметны. Отпечатки получаются гладкими, с высокой пропускной способностью света
- Высокое разрешение. Возможность печати мелких и тонкостенных компонентов, идеально подходит для применения в оптике
- SLA 3D принтеры работают со специальными прозрачными смолами. Эти материалы разработаны для обеспечения четких и чистых отпечаток изображения
- Напечатанные детали могут быть отполированы для достижения полной прозрачности. В этих целях используют такие методы как шлифовка, нанесение полимерного покрытия или финишная обработка распылением акрил-уретановых спреев.
SLA технология широко используется для задач, где требуется оптическая прозрачность, таких как изготовление медицинских моделей, линз, жидкостных приборов и прозрачных корпусов.
FDM (экструзия пластика) – решение для производства полупрозрачных деталей
В случае применения FDM технологии, получить идеально четкий отпечаток практически невозможно. Это связано с особенностями работы FDM 3D принтера, который оставляет видимые линии слоя, что приводит к рассеиванию света. Однако при правильном выборе пластика и настроек печати можно добиться эффекта полупрозрачности.
Рекомендации по использованию FDM технологии:
- Увеличьте температуру печати для лучшего сцепления слоев
- Прибегайте к пост-обработке шлифованием и полировкой для повышения прозрачности
Хотя прозрачная 3D-печать по технологии FDM не даст вам оптической четкости, она хорошо подходит для декоративных деталей, достижения эффекта рассеянного освещения, а также для полупрозрачных корпусов.
Способы пост-обработки 3D печатных деталей: как добиться наилучшей прозрачности
Ручная шлифовка и полировка
Применение: ручная шлифовка и полировка могут быть эффективны для простых форм с небольшим количеством элементов, но в меньшей степени подходят для отделки сложных моделей. С помощью этого метода очень трудно добиться полной оптической прозрачности.
Как использовать: применяйте наждачную бумагу с увеличенной зернистостью, чтобы выровнять поверхность, затем отполируйте деталь с помощью акрилового очистителя и салфетки из микрофибры.
При зернистости около 3000 поверхность прозрачных деталей, напечатанных на 3D-принтере, становится глянцевой и очень гладкой на ощупь. Благодаря зернистости 12000 изделия приобретают отражающую способность. Попробуйте использовать различные виды наждачной бумаги с зернистостью от 400 до 12000, с шагом 200, чтобы постепенно очистить изделия и устранить появляющиеся царапины.
Если вам достаточно эффекта полупрозрачности, просто используйте минеральное масло для создания ровного покрытия и устранения пятен.
Нанесение прозрачного покрытия распылением
Применение: нанесение покрытия распылением - это простой и быстрый способ улучшить четкость изделий без существенного ухудшения их детализации. Этот метод эффективен для всех типов моделей, поскольку позволяет наносить покрытие на сложные поверхности, до которых может быть трудно добраться при обычной шлифовке и полировке.
Прозрачное покрытие само по себе существенно помогает скрыть линии слоя и защитить детали от воздействия ультрафиолета, который может вызвать пожелтение.
Однако если вы хотите получить исключительно чистую поверхность, напоминающую стекло, перед нанесением покрытия выполните ручную шлифовку и полировку.
Как использовать: существует несколько вариантов нанесения прозрачного покрытия на 3D печатные модели, от недорогих аэрозолей до продуктов, требующих специального помещения и инструментов.
- Аэрозольные краски общего назначения
- Автомобильные аэрозоли: акрило-уретановые лакокрасочные покрытия обеспечивают глянцевую поверхность, но требуют наличия пистолета-распылителя и специального места для распыления.
При нанесении покрытия распылением начните с чистой сухой детали, предварительно промытой в изопропиловом спирте. Не подвергайте деталь последующему УФ отверждению перед нанесением, так как это может привести к пожелтению. Дайте детали высохнуть на воздухе. Как только она полностью высохнет, нанесите два-три слоя распылителя в защищенном от пыли месте
Нанесение полимерного покрытия
Применение: этот метод лучше всего подходит для тех случаев, когда необходимо получить детали с очень высокой прозрачностью, однако его использование возможно для плоских или почти плоских поверхностей, таких как линзы.
Инструкция: нанесите прозрачную смолу на деталь каплями из шприца. Вязкая смола заполнит слои и царапины на детали, образуя абсолютно гладкую поверхность.
Слой смолы должен быть как можно тоньше, но при этом не образовывать складок. Удалите все пузырьки шприцем.
С целью окончательного затвердевания детали поместите ее в станцию дополимеризации, затем повторите процесс для обратной стороны изделия.
Для каких задач использовать прозрачную 3D печать
Оптические компоненты. Если необходимо изготовить линзы, световоды или призмы, печать прозрачной смолой пот технологии SLA - это лучший вариант. Последующая обработка может помочь добиться оптической четкости.
Применение в медицине и стоматологии. Прозрачные фотополимеры часто используются для изготовления стоматологических элайнеров, хирургических направляющих и прозрачных анатомических моделей.
Прототипы изделий. Прозрачная 3D-печать полезна для тестирования корпусов, дизайна упаковки или потребительских товаров.
Жидкостные приборы и инженерные модели. Прозрачные детали помогают визуализировать движение жидкостей, газов и работу внутренних механизмов приборов, что делает их полезными для машиностроения и научных исследований.
Освещение и светодиодные корпуса. Полупрозрачные детали, изготовленные по технологии FDM, хорошо рассеивают свет, обеспечивая мягкое освещение без резких теней.
Ограничения технологий 3D печати прозрачными материалами
Детали, несущие механическую нагрузку. Прозрачные смолы часто более хрупкие, чем стандартные конструкционные фотополимеры. Если деталь должна выдерживать большие нагрузки или многократные удары, целесообразно использовать прочный непрозрачный материал.
Высокотемпературные среды. Большинство прозрачных смол и прозрачных пластиков обладают меньшей термостойкостью, чем такие материалы, как поликарбонат или PEEK.
Использование на открытом воздухе. Прозрачные модели со временем могут пожелтеть под воздействием солнечных лучей. Если требуется устойчивость к ультрафиолетовому излучению, необходимо использовать спрей или покрытие, защищающее от УФ света, для продления срока службы изделия.
Применения, требующие мгновенного получения прозрачности. В случае невозможности затрат на пост-обработку (шлифовку, полировку, нанесения покрытий) 3D-печать является не самым эффективным инструментом. В отличие от литых прозрачных пластмасс, прозрачные детали, напечатанные на 3D принтере, требуют дополнительной обработки.
3D принтеры для печати прозрачных изделий
SLA 3D принтеры Zongheng3D
Фотополимерные 3D принтеры Zongheng3D обеспечивают высокую точность печати, до 50 микрон, что позволяет изготавливать сложные детали с мелкими элементами и тонкими стенками. Напечатанные модели отличаются детализацией и гладкой поверхностью.
Оборудование поддерживает работу с прозрачными фотополимерными смолами, которые обеспечивают наилучшую пропускную способность света и подходят для большинства возможных применений прозрачной 3D печати.
В линейке производителя представлены как профессиональные SLA 3D принтеры с областью печати до 400х400х350 мм, так и промышленные машины с рабочей камерой до 1700х850х650 мм.
FDM 3D принтеры CreatBot
FDM 3D принтеры CreatBot – экономичное решение для печати полупрозрачных изделий. Главными преимуществами в сравнении с фотополимерной печатью являются небольшие инвестиции в оборудование и расходные материалы, а также возможность установки 3D принтера в обычном офисном помещении.
3D принтеры CreatBot обладают всеми необходимыми характеристиками для печати полупрозрачных изделий из инженерных пластиков с высокой точностью и повторяемостью – закрытым корпусом, активно подогреваемой рабочей камерой, камерой для сушки материала.
Модельный ряд CreatBot включает в себя бюджетные 3D принтеры настольного плана с областью печати 300х300х400 мм. А также промышленные установки с рабочей камерой до 1000х1000х1000 мм, предназначенные для печати крупногабаритных моделей или мелкосерийного производства, например, корпусов осветительных приборов.