Läpinäkyvä 3D-tulostus: mitä vaihtoehtoja sinulla on? (Vuoden 2021 päivitys)

Posted Kat Plewa on Nov 27, 2019 |

Läpinäkyvyyttä haetaan monissa sovelluksissa ja monilla teollisuudenaloilla: optisen tekniikan tai lääketieteen linssien valmistuksesta tuotteiden esteettisesti miellyttävien koteloiden valmistukseen.

Viime aikoina additiivisen valmistustekniikan harppausten myötä 3D-tulostusta käytetään yhä useammin läpinäkyvien esineiden valmistukseen. Tässä blogikirjoituksessa käsittelemme kaikkea, mitä sinun on tiedettävä läpinäkyvästä 3D-tulostuksesta, saatavilla olevista materiaali- ja valmistusvaihtoehdoista sekä siitä, miten voit voittaa tähän 3D-tulostustekniikkaan liittyvät haasteet, jotta saat mahdollisimman läpinäkyvät tulokset.

Mitä läpinäkyvä 3D-tulostus tarkalleen ottaen on?

Läpinäkyvällä 3D-tulostuksella tarkoitetaan 3D-tulostettuja esineitä, joiden läpinäkyvyys vaihtelee. Saadut tulokset vaihtelevat läpikuultavasta suhteellisen läpinäkyvään. Tulosten erilaisuus voi johtua useista tekijöistä, kuten 3D-mallin luonteesta, käytetystä 3D-tulostimen tyypistä, 3D-tulostusasetuksista, materiaalin valinnasta ja jälkikäsittelystä.

On tärkeää ymmärtää, että täysin läpinäkyvien tulosteiden saavuttaminen voi olla haastavaa riippuen additiivisesta valmistustekniikasta ja valituista tulostusmateriaaleista.

Katsotaan nyt, mitä voit tehdä maksimoidaksesi 3D-tulosteesi läpinäkyvyyden heti ensimmäisestä vaiheesta alkaen; kun 3D-mallinnat kappaleen tai osan.

3D-mallinnus maksimaalisen läpinäkyvyyden aikaansaamiseksi

Kun on kyse 3D-mallista, jonka haluat 3D-tulostaa, on tärkeää muistaa, että monimutkaisemmilla geometrioilla on taipumus taittaa valoa enemmän, ja niiden lopputulos on epätodennäköisempi. Tämä pätee erityisesti kaareviin malleihin, koska käyrät ohjaavat valoa uudelleen.

Tästä huolimatta valon taittumisen minimoimiseksi on suositeltavaa, että 3D-mallinnat kohteen mahdollisimman ohuilla seinämillä. Tämä johtuu siitä, että paksummat seinämät hajottavat enemmän valoa ja johtavat läpinäkymättömämpään ulkonäköön, kun esine on 3D-tulostettu. Pidä kuitenkin mielessäsi tekniikan edellyttämät suunnitteluohjeet ja seinien vähimmäispaksuus.

Mikä 3D-tulostustekniikka on paras projektillesi?

Valitse oikea 3D-menetelmä projektisi luonteen mukaan. Työskenteletkö prototyypin parissa? Vai tarvitsetko täysin toimivan lopputuotteen? Kun otat huomioon 3D-tulostettavan esineesi käyttötarkoituksen, sinun on valittava haluamasi tekniikka. Kukin esitellyistä tekniikoista hyödyttää tuotantoasi eri tavalla. Katsotaanpa tarkemmin!

FDM

FDM 3D-tulostustekniikka on yksi alan tunnetuimmista. Se tuottaa 3D-mallisi filamentin avulla. Filamentti kuumennetaan suuttimessa ja ruiskutetaan läpi objektisi muotoon, kerros kerrokselta.

FDM-tulostusprosessin luonteen vuoksi kerrosten väliin voi muodostua hyvin pieniä aukkoja, mikä puolestaan vaikuttaa siihen, että 3D-tulostetun objektin pinnan läpi kulkee vähemmän valoa. Kerrosviivat, joilla on myös taipumus olla näkyvämpiä FDM-3D-tulostimia käytettäessä, hajottavat myös valoa. Juuri tämä valon taittuminen häiritsee läpinäkyvyyttä, ja sen minimointi suunnittelu- ja tuotantoprosessissa voi parantaa lopputulosta merkittävästi.

Lisäksi optimaalisten asetusten löytäminen läpinäkyvää tulostusta varten FDM-3D-tulostimella on haastava prosessi, koska olet riippuvainen kokeilusta ja erehdyksestä selvittääksesi sekä parhaat parametrit koneellesi että valitsemallesi materiaalille. Asetuksiin, joita sinun on säädettävä, kuuluvat materiaalin pursotuslämpötila ja virtausnopeus, tulostuspohjan lämpötila, tulostusnopeus, kerroskorkeuden paksuus ja suuttimen halkaisija.

SLA

SLA tai stereolitografia käyttää fotokemiallisia prosesseja osien valmistamiseen polymeerihartsien avulla. Tämän 3D-tulostusprosessin vahvana etuna ovat hyvin ohuet kerrokset, minkä vuoksi se tuottaa erittäin hyviä tuloksia läpinäkyvässä 3D-tulostuksessa.

SLA:lla on erittäin tyydyttävät tulokset optisen läpinäkyvyyden osalta. Tämä 3D-tulostusmenetelmä soveltuu parhaiten visuaalisiin sovelluksiin, joissa halutaan sileä pinta ja korkea yksityiskohtaisuus. On kuitenkin tärkeää huomata, että SLA-3D-tulosteissa on tukirakenteita, jotka on poistettava jälkituotantovaiheessa, ja tämä voi vaikuttaa kohteen lopulliseen ulkonäköön.

Polyjet-tekniikka

Polyjet 3D-tulostus on yksi edistyneimmistä additiivisista valmistustekniikoista. Se toimii suihkuttamalla hartsia rakennusalustalle. Hartsi kovettuu välittömästi UV-valolla 3D-mallisi muotoon kerros kerrokselta.

Tuloksena syntyy erittäin sileitä pintoja, ja siksi se on menetelmä, joka kannattaa ottaa käyttöön, jos halutaan saavuttaa suuri mittatarkkuus. Se soveltuu hyvin sekä työkaluihin, visuaalisiin prototyyppeihin että valmiisiin tuotteisiin. Se on tekniikka, joka soveltuu parhaiten yksityiskohtaisiin 3D-tulosteisiin.

Tulokset muistuttavat läheisesti ruiskuvalua, mutta niillä on kaikki ne edut, joita additiivinen valmistusprosessi, joka ei vaadi muottia, tarjoaa. Voit lukea lisää näiden kahden valmistusmenetelmän vertailusta ruiskuvalu vs. 3D-tulostus -blogikirjoituksestamme.

Transparentteja materiaaleja 3D-tulostukseen

Kun olet päättänyt 3D-teknologian valinnasta, seuraava askel on oikean materiaalin valinta. Materiaalit ovat erilaisia eri tekniikoille. Päätöksesi tulisi riippua 3D-esineesi käyttötarkoituksesta ja siitä, miten sitä tullaan käyttämään. Prototyypin ei ehkä tarvitse olla 100-prosenttisen läpinäkyvä, mutta sen on kestettävä paljon testejä. Koristeellisen elementin ei kuitenkaan tarvitse esittää niin paljon lujuutta, mutta sen on oltava esteettisesti miellyttävä.

Läpinäkyvät filamentit FDM 3D-tulostukseen

Vaikka FDM (Fused Deposition Modeling) tarjoaa laajimman materiaalivalikoiman saatavilla olevien läpinäkyvien filamenttityyppien moninaisuuden ansiosta, se ei kuitenkaan tuota kaikkein sileimpiä pintoja, mikä puolestaan hajottaa valoa ja heikentää avoimuutta.

Läpinäkyviä 3D-tulostusfilamentteja valmistetaan erilaisista muoveista, kuten seuraavista:

Polymaitohappofilamentit (PLA) edustavat yleisimmin käytettyä FDM 3D-tulostusmateriaalia. Niiden läpinäkyvyys riippuu suuresti sen laadusta. PLA-filamenteissa on kuitenkin yleensä hieman kellertävä sävy, koska ne on valmistettu luonnollisesta raaka-aineesta, mikä tekee niistä myös biologisesti hajoavia.

Akryylinitriilibutadieenistyreeni (ABS) on pikemminkin läpikuultavaa kuin läpinäkyvää. Tämä johtuu siitä, että siihen sekoitetaan lisäainetta, joka tekee siitä kirkkaan, mitä se ei luonnostaan ole. Läpinäkyvämmän lopputuloksen saamiseksi tarvitaan painatuksen jälkeistä viimeistelyä.

PMMA tulostuu muihin materiaaleihin verrattuna melko selvästi, ja sitä on saatavilla useissa eri väreissä.

Polykarbonaatti (PC) on kirkas mutta kestävä 3D-tulostusfilamentti, jossa on kiiltävä kiilto.

Polyeteenitereftalaattiglykoli (PETG) on mahdollisesti kirkkain saatavilla oleva 3D-tulostusfilamentti.

Transparent Resin for SLA

SLA 3D-tulostus vaatii hartsin käyttöä. Läpinäkyvää hartsia on saatavilla monia merkkejä. Läpinäkyvät hartsit eivät aina ole täysin läpinäkyviä ennen jälkituotantoa, mutta niillä onnistutaan tuottamaan optisesti toimivia kappaleita. Hartsilla valmistetuissa esineissä voi olla sinertävä sävy, joka korostuu kappaleissa, joiden paksuus on vähintään 2 senttimetriä. Tämä riippuu käytetystä hartsista, ja SLA:n läpinäkyvä hartsi voidaan myös värjätä lisäämällä siihen pigmenttiä.

Kirkas hartsi

Polyjet-tekniikka perustuu myös hartsiin kappaleiden 3D-tulostuksessa. Tämä valoherkkä polymeerineste edustaa läpikuultavaa nestettä, joka jähmettyy UV-valon avulla ja jolla saadaan aikaan erityisen tarkkoja ja sileitä pintoja. Sillä on hyvä iskunkestävyys ja se on vahvaa, mikä tekee siitä ihanteellisen sekä prototyyppeihin että lopputuotteisiin. Polyjet-hartsi voidaan kiillottaa läpinäkyvän pinnan aikaansaamiseksi.

Sculpteossa tarjoamme VeroClear-hartsia, joka sopii erinomaisesti sekä prototyyppitarkoituksiin että lopputuotteisiin. Sen käyttökohteet vaihtelevat siitä, että se tarjoaa kestävämmän vaihtoehdon lasilinsseille ja valoputkille, kirkkaiden kansien luomiseen. VeroClearilla on myös vedenkestävät ja lämmönkestävät (jopa 45-50 °C) ominaisuudet. Sculpteossa tarjoamamme viimeistelyt, joilla varmistetaan, että tuotteesi on mahdollisimman läpinäkyvä, ovat Translucide ja Transparent. Lue lisää VeroClear-hartsin erityispiirteistä ja siitä, miten se voi hyödyttää projektejasi asiaa käsittelevältä materiaalisivulta.

Jälkituotanto

On olemassa monia jälkikäsittelyjä, joilla voidaan parantaa enemmän tai vähemmän kirkkailla materiaaleilla valmistettujen 3D-tulosteiden läpinäkyvyyttä. Näitä ovat esimerkiksi hionta, hartsiin kastaminen, ruisku- ja epoksipinnoitus sekä höyryn tasoitus asetonilla ja kiillotus (polyjet-tulosteille).

Kun hiotaan 3D-tulostettua kappaletta, on suositeltavaa lisätä käytettävän hiekkapaperin karkeutta asteittain. Polyjet-, SLA- ja FDM-3D-tulosteet voidaan kaikki hioa. Vaikka tämä menetelmä on työläs, se voi johtaa optisesti läpinäkyviin tuloksiin.

Suihku- ja epoksipinnoitus sopii myös sekä SLA- että FDM-3D-tulosteisiin. Se on hyvin suosittu käsittely, mutta siihen tarvitaan yleensä useita käyttökertoja.

Hartsikastaminen on jälkikäsittelymenetelmä, jota käytetään vain SLA-3D-tulosteissa. Siinä 3D-tulostetut esineet upotetaan hartsiin ennen niiden poistamista, jotta ne voivat kuivua. Se soveltuu vain litteille esineille, kuten linsseille. Tulokset ovat kirkkaita ja hyvin sileitä.

Oletko valmis aloittamaan seuraavan läpinäkyvän 3D-tulostusprojektisi?

Kuten tässä läpinäkyvän 3D-tulostuksen oppaassa on kerrottu yksityiskohtaisesti, käytettävissä on useita mahdollisuuksia tuottaa eriasteisesti läpinäkyviä kappaleita. Oikealla materiaalivalinnalla, optimaalisilla tulostusasetuksilla ja 3D-mallilla sekä tarpeisiisi parhaiten soveltuvalla tekniikalla ja pienellä jälkikäsittelyllä sinäkin voit valmistaa optisesti läpinäkyvän kappaleen.

Haluatko valmistaa läpinäkyvän kappaleen? Varmista, että tutustut Sculpteon online 3D-tulostuspalveluun; se on yhtä yksinkertaista kuin STL-tiedostojen lataaminen ja VeroClear-materiaalimme valitseminen. Voit myös ottaa meihin yhteyttä, jos sinulla on kysyttävää.

Tilaa uutiskirjeemme ja seuraa meitä Facebookissa saadaksesi uusimmat 3D-tulostusuutiset!