Используемое для полимеров, напечатанных на 3D-принтере, с целью выравнивания их поверхностей и придания им более эстетичного вида, разглаживание парами ацетона особенно полезно в технологии FDM (послойное наплавление), где часто встречаются неровности.
В этой статье мы подробно разберем, как именно работает этот метод, сам процесс и материалы, с которыми его можно использовать.
Что такое разглаживание парами ацетона?
Разглаживание парами ацетона — это один из видов постобработки, применяемый для устранения дефектов поверхности на деталях, только что сошедших с 3D-принтера. Глянцевое и гладкое покрытие достигается за счет расщепления самого внешнего слоя совместимого материала. К таким материалам относятся ABS, ASA, PMMA, HIPS, PC и любые другие пластики, растворимые в ацетоне (на PLA, нейлон, PETG или TPU этот метод практически не влияет).
Это быстрый и простой способ, который подходит для сложных деталей, где другие методы обработки бессильны из-за невозможности равномерно снять слои. Метод также экономит время и средства, так как воздействует на все участки детали одновременно, а не по отдельности. Это также позволяет равномерно распределить прочность материала.
Как упоминалось во введении, этот метод часто применяется для деталей, напечатанных на FDM-принтерах. Это связано с тем, что такие детали известны своей нестабильностью: их механические свойства меняются в зависимости от направления приложенной нагрузки. Сглаживание парами ацетона помогает частично решить эту проблему. Техническая причина заключается в том, что процесс создает больше связей по оси Z, при этом несколько снижая прочность по осям X и Y.
На изображении ниже представлен наш напечатанный на 3D-принтере логотип после обработки парами ацетона.
Какие типы материалов для 3D-печати совместимы с разглаживанием парами ацетона?
Разглаживание парами ацетона работает с любым материалом, который поддается растворению ацетоном. Некоторые типы филаментов, которые не реагируют на ацетон подобным образом, могут быть повреждены в процессе или вовсе остаться без изменений. Пять наиболее распространенных материалов для 3D-печати, которые выигрывают от обработки ацетоном:
- ABS (акрилонитрилбутадиенстирол)
- ASA (акрилонитрилстиролакрилат)
- PMMA (полиметилметакрилат / акрил)
- HIPS (высокопрочный полистирол)
- PC (поликарбонат)
Как работает разглаживание парами ацетона?
Если вы заинтересованы в том, чтобы самостоятельно провести процедуру разглаживания, вы можете следовать этим шагам:
1. Подготовка
Для подготовки используйте чистый напильник или наждачную бумагу: отшлифуйте вашу 3D-модель и удалите все грубые неровности, включая следы от поддержек. Затем вам нужно найти оптимальный способ размещения детали в контейнере так, чтобы пар мог одновременно охватывать все нужные поверхности, а крышка при этом плотно закрывалась. Важный совет: убедитесь, что у детали есть основание (подставка), которое не растворяется в ацетоне. Металлическая фольга обычно хорошо подходит для этих целей.
2. Генерация паров ацетона
Самый простой способ получить пар — налить ацетон в прозрачную и химически стойкую емкость (например, стеклянную), а затем накрыть её (не герметично), чтобы ацетон мог испаряться. Чтобы ускорить процесс, можно смочить бумажное полотенце в ацетоне и поместить его внутрь контейнера так, чтобы оно не касалось самой детали.
3. Подвешивание объекта
Поместите деталь внутрь контейнера, следя за тем, чтобы она не соприкасалась с жидким ацетоном или смоченным бумажным полотенцем. Если контакт произойдет, точка соприкосновения растворится гораздо быстрее, что испортит поверхность.
4. Воздействие паром
Оставьте деталь в контейнере и постоянно наблюдайте за ней. Не существует установленного времени или формулы для расчета того, сколько именно деталь должна находиться внутри. Это зависит от нескольких факторов: скорости испарения ацетона, объема контейнера, размера детали и исходной шероховатости поверхности.
5. Процесс разглаживания
Пока деталь находится в контейнере, «процесс идет», но не спускайте с неё глаз. Поскольку точного времени нет, ориентироваться придется «на глаз». Слишком долгое пребывание детали в парах может привести к потере мелких деталей и геометрии — как только поверхность покажется вам достаточно гладкой, деталь можно вынимать.
6. Проветривание и сушка
Заключительный шаг — осторожно извлечь деталь (не допуская касания бумажных полотенец) и оставить её в хорошо проветриваемом месте для просушки. Это может занять от нескольких часов до пары дней.
Каковы преимущества разглаживания парами ацетона в 3D-печати?
Разглаживание парами ацетона является отличным выбором по нескольким причинам. Основные преимущества рассмотрены ниже:
1. Качество поверхности
Этот метод значительно улучшает качество поверхности напечатанных деталей. По своей природе детали, созданные на 3D-принтере, имеют шероховатую поверхность из-за послойного наплавления. Ацетоновая баня — эффективный способ уменьшить эту шероховатость, в первую очередь для достижения эстетических целей.
2. Экономия времени и средств
По сравнению с другими методами постобработки (использование наждачной бумаги, строительного фена или шпатлевки), обработка парами ацетона проходит быстрее и дешевле. Другие методы требуют ручного воздействия на каждый участок детали по отдельности, что делает их трудоемкими. Пары ацетона, напротив, воздействуют на все области модели одновременно, что повышает общую производительность.
3. Обработка сложных геометрических форм
Разглаживание парами ацетона превосходит другие методы в работе со сложной геометрией, так как позволяет равномерно уменьшить шероховатость во всех углублениях. Другие способы часто не справляются с равномерным удалением или добавлением слоя материала в труднодоступных местах.
4. Прочность и целостность
До обработки FDM-принты обладают выраженной анизотропией. Это означает, что их механические свойства различаются в зависимости от направления нагрузки, что считается серьезной проблемой технологии FDM. Сглаживание помогает выровнять эту направленность, приближая детали к изотропному состоянию.
Вкратце: пары ацетона создают больше связей по оси Z (перпендикулярно печатному столу), но несколько снижают прочность по осям X и Y (параллельно столу). Это может быть преимуществом, если ваша деталь будет подвергаться нагрузкам именно по оси Z.
Как разглаживание ацетоном влияет на толщину или материал объекта?
Разглаживание парами ацетона не влияет на общую толщину 3D-печатного объекта. Процесс лишь оплавляет микро-неровности поверхности. Это не приводит к уменьшению толщины стенок или изменению основных геометрических параметров готового изделия.
Каковы лучшие методы применения ацетонового разглаживания?
Выбор метода зависит от требуемого времени и размера детали. В целом выделяют три основных способа:
- Нанесение кистью: Ацетон наносится кисточкой вручную. Этот метод требует много ручного труда и редко дает идеально ровное глянцевое покрытие.
- Погружение: Деталь полностью окунается в жидкий ацетон. Однако этот процесс дает непредсказуемые результаты и может быстро испортить деталь.
- Ацетоновая баня: Использование паров, которые образуются либо при естественном испарении, либо при небольшом нагреве ацетона. Этот метод считается лучшим для создания равномерного глянцевого финиша.
Можно ли улучшить края 3D-печатных изделий с помощью разглаживания парами ацетона?
Да, любые края и грани 3D-печатной детали можно улучшить с помощью этой технологии, если деталь изготовлена из материала, восприимчивого к ацетону. Наибольший эффект заметен на изделиях с большой высотой слоя. Детали с малой высотой слоя или напечатанные с использованием других технологий 3D-печати получат менее выраженный эффект, но всё равно, скорее всего, станут более гладкими, чем до обработки.
Подходит ли разглаживание парами ацетона лучше для определенных материалов?
Да, одни материалы выигрывают от обработки ацетоном, а другие — нет. К подходящим материалам относятся: ABS, ASA, PMMA, HIPS и поликарбонат. С другой стороны, некоторые пластики могут разрушиться при контакте с ацетоном, а другие останутся совершенно нетронутыми. Примеры материалов, для которых эта постобработка бесполезна: PLA, PETG, нейлон и TPU.
В чем разница между другими методами постобработки и разглаживанием парами ацетона?
Разглаживание парами ацетона — это лишь один из видов постобработки. Другие методы включают: шлифовку, пескоструйную обработку, использование эпоксидных смол (например, XTC-3D), специальных клеев (3D Gloop), использование филамента Polymaker PolySmooth PVB, химическое разглаживание и использование строительного фена.
Эти методы различаются по способу применения и целевым материалам:
- PolySmooth и химическое разглаживание похожи на ацетоновую баню, так как используют химическую реакцию для растворения внешнего слоя. Разница в том, что для PolySmooth требуется запатентованный филамент и специфический растворитель, а для химического разглаживания PLA используются другие вещества, например, этилацетат.
- Шлифовка и пескоструйная обработка — это чисто абразивные техники, которые стачивают выступы на поверхности детали.
- XTC-3D и 3D Gloop используют наполнители, которые наращивают внешний слой, заполняя неровности и придавая поверхности гладкий и глянцевый вид.
В чем разница между разглаживанием ацетоном и разглаживанием PLA?
Принципиально это один и тот же метод: оба процесса частично растворяют поверхностные слои материала. Однако PLA (полилактид) реагирует на этилацетат, а не на ацетон. Ацетон не даст нужного эффекта на PLA, а этилацетат не сработает с ABS и другими «ацетоновыми» пластиками.
