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透明材料3D打印:您有什么选择?

透明材料3D打印:您有什么选择?

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【摘要】:
随着最近的各行业产业升级提速,3D打印技术取得了进步,研发人员逐渐习惯于将3D打印机用于生产透明物体的项目中。许多行业应用中都追求产品材料的透明性:从生产光学工程或医疗用途的镜片到制造美观的产品外壳。本文我们将介绍有关透明材料3D打印的知识,可用的3D打印材料和以及如何克服与3D打印技术相关的挑战,以便使您获得尽可能优化的结果。

随着最近的各行业产业升级提速,3D打印技术取得了进步,研发人员逐渐习惯于将3D打印机用于生产透明物体的项目中。许多行业应用中都追求产品材料的透明性:从生产光学工程或医疗用途的镜片到制造美观的产品外壳。本文我们将介绍有关透明材料3D打印的知识,可用的3D打印材料和以及如何克服与3D打印技术相关的挑战,以便使您获得尽可能优化的结果。

什么是透明3D打印

 

透明3D打印是指具有不同透明度的3D打印模型。最终的结果从半透明到相对透明。生成最终产品的多样性可以归因于众多因素,包括3D打印模型的性质,所用3D打印机的类型,3D打印设置,材料的选择以及后期处理。重要的是要理解,取决于3D打印技术和所选的打印材料,实现完全透明3D打印可能具有挑战性。

 

3D打印建模可最大程度地提高透明度

对于要进行3D打印的产品模型,重要的是要记住,越复杂的几何形状倾向于使光折射更多,并且变得非常清晰的可能性较小。对于弯曲的设计尤其如此,因为曲线会重定向光线。

话虽如此,为使光折射最小,建议您使用尽可能最薄的壁对打印模型进行3D建模。这是因为一旦对模型进行3D打印,较厚的壁将分散更多的光线并导致外观更不透明。但是,请记住设计准则以及使用该3D打印技术所需的最小壁厚。

哪种3D打印技术最适合您的项目?

 

 

根据项目的性质选择正确的3D打印方法。您正在制作原型吗?还是您需要功能齐全的最终产品?考虑到3D打印模型的用途,您应该选择所需的技术。每种提出的技术都会以不同的方式使您的生产受益。

FDM 3D打印技术

FDM 3D打印技术是3D打印界最著名的打印技术之一。它使用细丝线材制作您的3D打印模型。细丝在喷嘴中被加热,并以物体平面样式逐层喷出。

由于FDM 3D打印技术特性,在各层之间可能会形成很小的间隙,从而有助于减少穿过3D打印模型表面的光。使用FDM 3D打印机时往往也更容易看到的层线也会分散光。正是这种光折射干扰了透明性,并且在设计和生产过程中将其最小化可以显着改善结果。

此外,使用FDM 3D打印机寻找透明打印的最佳设置是一个具有挑战性的过程,因为您需要反复尝试才能确定出适用于机器和所选材料的最佳参数。在这些设置中,您必须调整以下参数:材料挤出温度和流速,打印平台温度,打印速度,层高厚度和喷嘴直径。

SLA 3D打印技术

 

 

SLA立体光刻技术使用光化学工艺来使用聚合物光敏树脂生产零件。这种3D打印过程的一个强大优势是非常薄的层,因此对于透明3D打印产生非常好的结果。

在光学透明性方面,SLA具有非常令人满意的结果。这种3D打印方法最适合追求平滑表面光洁度和高细节水平的视觉应用。但是,请务必注意,SLA 3D打印具有支持结构,需要在后期制作阶段将其移除,这可能会影响模型的最终外观。

用于3D打印的透明材料

 

确定3D打印技术后,下一步就是选择正确的材料。各种技术的材料不同。您的决定应取决于3D打印模型的用途及其使用方式。原型可能不需要100%透明,但必须经受大量测试。但是,装饰元素并不需要表现出足够的强度,而必须在美学上令人愉悦。

 

用于FDM 3D打印的透明线材

 

 

尽管熔融沉积建模(FDM)由于可用的透明线材类型的多样性而提供了最广泛的材料选择,但它不能产生最光滑的表面,进而会散射光并降低透明度。

透明3D打印线材由多种塑料制成,包括以下材料:

聚乳酸(PLA)丝是最常用的FDM 3D打印材料。它们的透明度在很大程度上取决于其质量。但是,PLA长丝通常由天然原料制成,因此略带淡黄色,这也使其可生物降解。

丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)是半透明的而不是透明的。这是因为它与添加剂混合在一起,以弄清它不是天然存在的。它要求进行印后整理以获得更透明的结果。

与其他材料相比,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的打印效果非常清晰,并且有多种颜色可供选择。

聚碳酸酯(PC)是透明但耐用的3D打印线材,具有光泽光泽。

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETG)可能是最清晰的3D打印线材。

 

3D打印后处理工作

 

 

有许多后期处理可以提高使用或多或少的透明材料制作的3D打印的透明度。 其中包括打磨,树脂浸渍,喷涂和环氧涂层,以及使用丙酮和抛光进行的蒸汽平滑(适用于多喷射打印)。

在打磨3D打印模型时,建议逐渐增加所用砂纸的粒度。SLA和FDM 3D打印件均可打磨。尽管劳动强度大,但是该方法可以提升模型光学透明度。喷涂和环氧涂层也适用于SLA和FDM 3D打印。这是一种非常流行的后处理方法,但通常需要反复喷涂。

树脂浸渍是仅用于SLA 3D打印的后处理方法。它包括将3D打印模型浸没在树脂中,然后再将其浸没,以使其干燥。它仅适用于平面物体,例如镜头。处理后模型表面清晰且非常平滑。

透明3D打印的未来

正如本文中介绍透明3D打印项目那样,有多种方式可以让3D打印模型具备不同程度的透明性。借助正确的材料选择,最佳的打印设置,以满足您的需求和某些后期处理的最佳技术,您也可以制造出具有特殊光学透明度的物体。