Prozorni materiali kot je steklo ali PMMA imajo v industriji, potrošniški uporabi in zdravstvu širok spekter uporab in aplikacij. Prototipiranje ali proizvodnja majhnih serij takih izdelkov pa je z uporabo tradicionalnih metod lahko drago in neučinkovito. Poraja se vprašanje: ali je možno 3D tiskati prosojne izdelke? Odgovor je da, seveda s pravo tehnologijo in materiali.
Pri 3D tiskanju s stereolitografijo (SLA) je možno ustvarjanje prosojnih izdelkov, ki jih s post-procesiranjem lahko naredimo prozorne. Formlabsova najnovejša SLA 3D tiskalnika, kompaktni Form 3+ in večji Form 3L uporabljata fleksibilen bazenček, zaradi česar pride do manjših sil pri tisku in posledično bolj prosojnih izdelkov z izjemno gladkimi površinami.
Formlabs ponuja več materialov, s katerimi lahko dosežemo prosojne in prozorne izdelkov:
- Clear Resin je tog material, ki ga je možno polirati do skoraj popolne prozornosti. Taki izdelki so idealni za fluidiko, izdelavo kalupov, optiko, svetila in ostale izdelke, kjer je zahtevana prozornost.
- BioMed Clear Resin je tog, transparenten material, primeren za biokompatibilne aplikacije, ki zahtevajo dolgoročen stik s kožo ali sluznico.
- Elastic 50A Resin je mehak in raztegljiv material, ki je delno prosojen. Je idealen za izdelavo izdelkov, ki so ponavadi izdelani iz silikona.
- Flexible 80A Resin je na dotik mehak material, ki je delno prosojen. Je idealen za simuliranje fleksibilnosti gum ali TPU.
V tem priročniku si bomo pogledali različne metode post-procesiranja za dosego prozornih 3D tiskanih izdelkov za širok spekter aplikacij, od optike do svetil in fluidike. Metode rangirajo od hitrih rešitev za skorajšnjo prozornost do nišnih tehnik za dosego popolne prozornosti.
Prozorni 3D natisnjeni izdelki so idealni za ustvarjanje prozornih prototipov, ki prikazujejo votline ali notranje detajle izdelkov, ohišij svetil, oken ali anatomskih prikazov. V sodelovanju s strankami je Formlabs ustvaril optično prozorno lečo za uporabo v 3D natisnjeni kameri, plošče za uporabo v Fresnelovi leči na Times Square, svetlobne cevke, prizme, izdelke za milifluidiko, in še več.
Slika 1: 3D natisnjena kamera
Metode za post-procesiranje prozornih 3D natisnjenih izdelkov
Testiranih je bilo več metod za post-procesiranje izdelkov, natisnjenih s Clear Resin. V tem priročniku si bomo pogledali ročno brušenje, sprej-prevleke in potapljanje v smolo. Vsaka od teh opcij zahteva različen nivo truda, odvisno od zahtev izdelka po nivoju prozornosti in kvaliteti površine.
Ročno brušenje in poliranje
Aplikacije: Ta metoda je učinkovita za preproste oblike z malo detajli, in manj učinkovita za izdelke s kompleksnejšo geometrijo. S to metodo je zelo težko doseči optično prozornost. Z uporabo vedno bolj finih brusnih papirjev je možno doseči zelo gladko površino, je pa izjemno težko doseči površino, kjer se ne bi videle mikro-praske.
Navodila: Uporabite postopno vedno bolj fine brusne papirje za dosego gladke površine, nato pa izdelek spolirajte z uporabo akrilnega čistila in krpe iz mikrovlaken.
Pri brusnem papirju P3000 transparentne površine postanejo svetleče in zelo gladke na otip, pri brusnem papirju P12000 pa postanejo reflektivne. Priporočena je uporaba brusnih papirjev od P400 do P12000 z inkrementom 200 ter počasno in previdno brušenje za odstranitev prask prejšnjih nivojev preden se pomaknete nivo višje.
Za uporabo te metode si lahko pomagate z vizualnim priročnikom.
Nasvet: V kolikor aplikacija zahteva le delno transparentnost, uporabite mineralno olje za dosego enakomerne površine.
Slika 2: Prikaz brušenih izdelkov
Nanos prevlek s sprejem
Aplikacije: Nanos prozornih lak prevlek s sprejem je preprosta, hitra metoda za izboljšanje prozornosti izdelkov brez vpliva na detajle. Ta metoda je primerna tudi za izdelke kompleksnih geometrij. Uporaba prevlek zakrije plasti in zaščiti izdelke pred UV svetlobo, ki lahko povzroči neželeno naknadno izgubo prozornosti. V kolikor želite zelo gladke površine, izdelke najprej ročno zbrusite in spolirajte in šele nato nanesite prevleko s sprejem.
Navodila: Nanosi prevlek rangirajo od sprejev po dostopnih cenah do produktov, ki zahtevajo ločene prostore in opremo.
- Prozorni lak spreji za splošno uporabo: Na trgu obstaja širok spekter visoko kvalitetnih sprejev po dostopnih cenah. Priporočena je uporaba 2K prozornega laka.
- Avtomobilski spreji: Visoko viskozni laki zagotavljajo zelo visok sijaj in so namenjeni za sušenje na zraku ali v peči. Pri uporabi teh sprejev je potrebna pištola za spreje, namenski prostor za barvanje in osnovni premaz.
Pri uporabi prevlek s sprejem začnite s čisto površino, očiščeno z IPA. Izdelkov po čiščenju ne strjujte z UV svetlobo, saj lahko izdelki postanejo rumenkasti. Ko se izdelek popolnoma posuši na zraku, nanesite 2-3 sloje laka v okolju brez prahu.
Nasvet: Nekatere avtomobilske delavnice vam proti plačilu lahko izdelke prevlečejo z visoko kvalitetnimi laki.
Slika 3: Uporaba laka v spreju
Potapljanje v prozorne smole
Aplikacije: Ta metoda je najbolj primerna, ko potrebujete zelo transparentne izdelke. Najbolje se obnese na ravnih ali rahlo ukrivljenih površinah, kot so leče ali okna. S potapljanjem v smole dobimo zelo gladke površine z jasnimi in ostrimi odboji. Metoda je uporabna tudi za izboljšanje površin izdelkov, natisnjenih z drugimi SLA materiali, čeprav lahko poslabša detajle.
Navodila: Nanesite Clear Resin ali epoksi smolo z brizgalko ali potapljanjem izdelka v smolo. Viskozna smola bo zapolnila razmike med sloji, da dobimo popolnoma gladko površino. Plast smole naj bo čim tanjša, mehurčke s površine odstranite z brizgalko. Nato z UV svetlobo utrdite površino in ponovite postopek še za drugo stran izdelka.
Slika 4: Potapljanje leče v smolo v 3 fazah
Opomba: Proces potapljanja v smolo rahlo spremeni goriščno razdaljo leč. Za nastavljanje 3D natisnjene leče je Formlabsov inženir Amos Dudley ustvaril in uporabil testirno napravo.
Za več informacij o Formlabs materialih in tiskalnikih obiščite: https://formlabs.ib-caddy.com/