Transparenter 3D-Druck: Was sind Ihre Optionen? (Update 2021)

Gepostet von Kat Plewa am 27. November 2019 |

Transparenz ist für viele Anwendungen und in einer Vielzahl von Branchen gefragt: von der Herstellung von Linsen für die Optik oder für medizinische Zwecke bis hin zur Fertigung ästhetisch ansprechender Gehäuse für Produkte.

Mit den jüngsten Fortschritten der additiven Fertigungstechnologie wird der 3D-Druck zunehmend zur Herstellung transparenter Objekte eingesetzt. In diesem Blogbeitrag erfahren Sie alles, was Sie über den transparenten 3D-Druck wissen müssen, welche Materialien und Fertigungsmöglichkeiten es gibt und wie Sie die mit dieser 3D-Drucktechnik verbundenen Herausforderungen meistern, um möglichst transparente Ergebnisse zu erzielen.

Was genau ist transparenter 3D-Druck?

Transparenter 3D-Druck bezieht sich auf 3D-gedruckte Objekte mit unterschiedlichen Graden der Transluzenz. Die erzielten Ergebnisse reichen von durchscheinend bis relativ transparent. Diese unterschiedlichen Ergebnisse sind auf mehrere Faktoren zurückzuführen, darunter die Art des 3D-Modells, die Art des verwendeten 3D-Druckers, die 3D-Druckeinstellungen, die Wahl des Materials und die Nachbearbeitung.

Es ist wichtig zu verstehen, dass das Erreichen vollständig transparenter Drucke eine Herausforderung sein kann, abhängig von der additiven Fertigungstechnologie und den gewählten Druckmaterialien.

Werfen wir nun einen Blick darauf, was Sie tun können, um die Transparenz Ihres 3D-Drucks vom ersten Schritt an zu maximieren; wenn Sie Ihr Stück oder Teil in 3D modellieren.

3D-Modellierung für maximale Transparenz

Wenn es um das 3D-Modell geht, das Sie 3D-drucken möchten, ist es wichtig, daran zu denken, dass komplexere Geometrien dazu neigen, das Licht stärker zu brechen und weniger wahrscheinlich sehr klar ausfallen. Dies gilt insbesondere für gebogene Designs, da Kurven das Licht umlenken.

Um die Lichtbrechung zu minimieren, empfiehlt es sich also, das Objekt mit möglichst dünnen Wänden zu modellieren. Denn dickere Wände streuen mehr Licht und führen zu einem undurchsichtigeren Erscheinungsbild, sobald das Objekt in 3D gedruckt ist. Beachten Sie jedoch die Konstruktionsrichtlinien und die von der Technologie geforderte Mindestwandstärke.

Welche 3D-Drucktechnologie eignet sich am besten für Ihr Projekt?

Wählen Sie das richtige 3D-Verfahren je nach Art Ihres Projekts. Arbeiten Sie an einem Prototyp? Oder brauchen Sie ein voll funktionsfähiges Endprodukt? Je nachdem, welchen Zweck Ihr 3D-Druckobjekt erfüllen soll, sollten Sie die gewünschte Technologie wählen. Jede der vorgestellten Technologien wird Ihre Produktion auf unterschiedliche Weise unterstützen. Schauen wir sie uns einmal genauer an!

FDM

Die 3D-Drucktechnologie ist eine der bekanntesten in der Branche. Dabei werden die 3D-Modelle mit Hilfe eines Filaments hergestellt. Das Filament wird in der Düse erhitzt und Schicht für Schicht in die Form Ihres Objekts gespritzt.

Durch die Art des FDM-Druckverfahrens können sich sehr kleine Lücken zwischen den Schichten bilden, die wiederum dazu beitragen, dass weniger Licht durch die Oberfläche des 3D-Druckobjekts dringt. Auch die Schichtlinien, die bei der Verwendung von FDM-3D-Druckern in der Regel besser sichtbar sind, streuen das Licht. Es ist diese Lichtbrechung, die die Transparenz beeinträchtigt, und ihre Minimierung durch den Entwurfs- und Produktionsprozess kann das Ergebnis erheblich verbessern.

Außerdem ist die Suche nach den optimalen Einstellungen für den transparenten Druck mit einem FDM-3D-Drucker ein schwieriger Prozess, da man auf Versuch und Irrtum angewiesen ist, um die besten Parameter für die Maschine und das gewählte Material herauszufinden. Zu den Einstellungen, die Sie anpassen müssen, gehören die Extrusionstemperatur und die Fließgeschwindigkeit des Materials, die Temperatur des Druckbetts, die Druckgeschwindigkeit, die Schichtdicke und der Düsendurchmesser.

SLA

SLA oder Stereolithografie verwendet fotochemische Prozesse, um Ihre Teile mit Polymerharzen herzustellen. Ein großer Vorteil dieses 3D-Druckverfahrens sind die sehr dünnen Schichten, die daher sehr gute Ergebnisse für den transparenten 3D-Druck liefern.

SLA hat sehr zufriedenstellende Ergebnisse, wenn es um die optische Transparenz geht. Dieses 3D-Druckverfahren eignet sich am besten für visuelle Anwendungen, bei denen eine glatte Oberfläche und eine hohe Detailgenauigkeit gefragt sind. Es ist jedoch zu beachten, dass SLA-3D-Drucke Stützstrukturen aufweisen, die in der Nachbearbeitungsphase entfernt werden müssen, was das endgültige Aussehen Ihres Objekts beeinträchtigen kann.

Polyjet-Technologie

Polyjet-3D-Druck gehört zu den fortschrittlichsten additiven Fertigungstechnologien. Er funktioniert, indem Harz auf die Bauplattform gespritzt wird. Das Harz härtet sofort Schicht für Schicht mit UV-Licht in der Form Ihres 3D-Modells aus.

Das Ergebnis sind sehr glatte Oberflächen, weshalb diese Methode besonders geeignet ist, wenn Sie eine hohe Maßgenauigkeit wünschen. Sie eignet sich sowohl für Werkzeuge, visuelle Prototypen als auch für fertige Produkte. Es ist die Technologie, die sich am besten für detaillierte 3D-Drucke eignet.

Die Ergebnisse ähneln sehr stark dem Spritzgießen, bieten aber alle Vorteile eines additiven Fertigungsverfahrens, das keine Form erfordert. Mehr über den Vergleich der beiden Herstellungsverfahren erfahren Sie in unserem Blogbeitrag Spritzguss vs. 3D-Druck.

Transparente Materialien für den 3D-Druck

Wenn Sie sich für eine 3D-Technologie entschieden haben, ist der nächste Schritt die Auswahl des richtigen Materials. Die Materialien sind für verschiedene Technologien unterschiedlich. Ihre Entscheidung sollte davon abhängen, welchen Zweck Ihr 3D-Objekt erfüllen soll und wie es verwendet werden wird. Ein Prototyp muss vielleicht nicht zu 100 % transparent sein, aber er muss vielen Tests standhalten. Ein dekoratives Element hingegen muss nicht so viel Stärke aufweisen, aber ästhetisch ansprechend sein.

Transparente Filamente für den FDM-3D-Druck

Obwohl das Fused Deposition Modeling (FDM) dank der Vielfalt der verfügbaren transparenten Filamenttypen die größte Auswahl an Materialien bietet, werden nicht die glattesten Oberflächen erzeugt, was wiederum das Licht streut und die Transparenz verringert.

Klare 3D-Druck-Filamente werden aus einer Vielzahl von Kunststoffen hergestellt, darunter die folgenden:

Polymilchsäure (PLA)-Filamente sind das am häufigsten verwendete FDM-3D-Druckmaterial. Ihre Transparenz hängt stark von ihrer Qualität ab. Allerdings haben PLA-Filamente in der Regel einen leichten Gelbstich, da sie aus einem natürlichen Rohstoff hergestellt werden und somit auch biologisch abbaubar sind.

Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) ist eher transluzent als transparent. Das liegt daran, dass es mit einem Zusatzstoff gemischt wird, um es durchsichtig zu machen, was es von Natur aus nicht ist. Für transparentere Ergebnisse muss es nach dem Druck veredelt werden.

PMMA lässt sich im Vergleich zu anderen Materialien relativ klar bedrucken und ist in einer Reihe von Farben erhältlich.

Polycarbonat (PC) ist ein klares und dennoch haltbares 3D-Druckfilament mit einem glänzenden Aussehen.

Polyethylenterephthalatglykol (PETG) ist wahrscheinlich das klarste 3D-Druckfilament auf dem Markt.

Transparentes Harz für SLA

SLA 3D-Druck erfordert die Verwendung von Harz. Es gibt viele Marken von transparentem Harz. Klare Harze sind vor der Nachbearbeitung nicht immer vollständig transparent, ermöglichen aber optisch brauchbare Teile. Mit dem Harz hergestellte Objekte können einen Blaustich aufweisen, der bei Teilen mit einer Dicke von 2 cm oder mehr stärker ausgeprägt ist. Dies hängt von dem verwendeten Harz ab, und transparentes SLA-Harz kann auch durch Zugabe von Pigmenten eingefärbt werden.

Durchsichtiges Harz

Die Polyjet-Technologie nutzt ebenfalls das Harz für den 3D-Druck. Bei diesem lichtempfindlichen Polymer handelt es sich um eine durchscheinende Flüssigkeit, die unter UV-Licht erstarrt und besonders präzise und glatte Oberflächen ergibt. Es hat eine gute Schlagzähigkeit und eine hohe Festigkeit, wodurch es sich sowohl für Prototypen als auch für Endprodukte eignet. Polyjet-Harz kann poliert werden, um die transparenteste Oberfläche zu erhalten.

Bei Sculpteo bieten wir VeroClear Resin an, das sich sowohl für Prototypen als auch für Endprodukte eignet. Seine Anwendungen reichen von einer widerstandsfähigeren Alternative zu Glaslinsen und Lichtleitern bis hin zur Herstellung klarer Abdeckungen. VeroClear ist außerdem wasser- und hitzebeständig (bis zu 45-50 °C). Die Oberflächen, die wir bei Sculpteo anbieten, um sicherzustellen, dass Ihr Produkt so transparent wie möglich ist, sind Translucide und Transparent. Erfahren Sie mehr über die Besonderheiten von VeroClear Resin und die Vorteile für Ihre Projekte auf der entsprechenden Materialseite.

Nachbearbeitung

Es gibt viele Nachbearbeitungsmöglichkeiten, um die Transparenz von 3D-Drucken zu verbessern, die mit mehr oder weniger klaren Materialien hergestellt wurden. Dazu gehören das Schleifen, das Eintauchen in Harz, das Sprühen und die Epoxidbeschichtung sowie das Glätten mit Aceton und das Polieren (bei Polyjet-Drucken).

Beim Schleifen eines 3D-Druckteils wird empfohlen, die Körnung des verwendeten Schleifpapiers schrittweise zu erhöhen. Polyjet-, SLA- und FDM-3D-Drucke können alle geschliffen werden. Obwohl diese Methode arbeitsintensiv ist, kann sie zu optisch transparenten Ergebnissen führen.

Die Sprüh- und Epoxidbeschichtung ist ebenfalls für SLA- und FDM-3D-Drucke geeignet. Es ist eine sehr beliebte Behandlung, aber in der Regel sind mehrere Anwendungen erforderlich.

Das Eintauchen in Harz ist eine Nachbehandlungsmethode, die nur für SLA-3D-Drucke verwendet wird. Es besteht darin, 3D-gedruckte Objekte in Harz zu tauchen, bevor sie zum Trocknen entfernt werden. Es ist nur für flache Objekte wie Linsen geeignet. Die Ergebnisse sind klar und sehr glatt.

Sind Sie bereit, Ihr nächstes transparentes 3D-Druckprojekt zu starten?

Wie in diesem Leitfaden für den transparenten 3D-Druck beschrieben, gibt es zahlreiche Möglichkeiten, Teile mit unterschiedlichen Transparenzgraden herzustellen. Mit der richtigen Materialwahl, den optimalen Druckeinstellungen und dem 3D-Modell sowie der besten Technologie für Ihre Bedürfnisse und etwas Nachbearbeitung können auch Sie Ihr optisch transparentes Objekt herstellen lassen.

Sie möchten ein transparentes Teil herstellen? Nutzen Sie den Online-3D-Druckservice von Sculpteo. Laden Sie einfach Ihre STL-Dateien hoch und wählen Sie unser VeroClear-Material. Sie können uns auch kontaktieren, falls Sie Fragen haben.

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