Átlátszó 3D nyomtatás: milyen lehetőségei vannak? (2021-es frissítés)

Posted By Kat Plewa on Nov 27, 2019 |

Az átlátszóságot számos alkalmazásban és az iparágak széles körében keresik: az optikai mérnöki vagy orvosi célú lencsék gyártásától kezdve az esztétikus termékek esztétikus burkolatának előállításáig.

Az additív gyártástechnológia közelmúltbeli ugrásainak köszönhetően a 3D nyomtatást egyre gyakrabban használják átlátszó tárgyak előállítására. Ebben a blogbejegyzésben kitérünk mindenre, amit az átlátszó 3D nyomtatásról tudni kell, a rendelkezésre álló anyag- és gyártási lehetőségekre, valamint arra, hogyan lehet leküzdeni az ezzel a 3D nyomtatási technikával kapcsolatos kihívásokat annak érdekében, hogy a lehető legátláthatóbb eredményeket érje el.

Mi is pontosan az átlátszó 3D nyomtatás?

Az átlátszó 3D nyomtatás a különböző mértékben áttetsző 3D nyomtatott tárgyakra utal. A kapott eredmények az áttetszőtől a viszonylag átlátszóig terjednek. Az eredmények ilyen változatossága több tényezőnek tulajdonítható, többek között a 3D modell jellegének, a használt 3D nyomtató típusának, a 3D nyomtatási beállításoknak, az anyagválasztásnak és a gyártás utáni kezelésnek.

Nagyon fontos megérteni, hogy a teljesen átlátszó nyomatok elérése az additív gyártási technológiától és a kiválasztott nyomtatási anyagoktól függően kihívást jelenthet.

Most nézzük meg, mit tehetünk annak érdekében, hogy a 3D-nyomtatás átláthatóságát már az első lépéstől kezdve maximalizáljuk; amikor 3D-modellezzük a darabot vagy alkatrészt.

3D modellezés a maximális átláthatóságért

A 3D nyomtatni kívánt 3D modellnél fontos megjegyezni, hogy az összetettebb geometriák hajlamosak jobban megtörni a fényt, és kevésbé valószínű, hogy nagyon tiszta lesz. Ez különösen igaz az ívelt mintákra, mivel a görbék átirányítják a fényt.

Ezek alapján a fénytörés minimalizálása érdekében ajánlott, hogy a tárgyat a lehető legvékonyabb falakkal 3D modellezze. Ennek oka, hogy a vastagabb falak több fényt szórnak szét, és a tárgy 3D nyomtatása után átlátszatlanabb megjelenést eredményeznek. Tartsa azonban szem előtt a tervezési irányelveket és a technológia által megkövetelt minimális falvastagságot.

Melyik 3D nyomtatási technológia a legjobb az Ön projektjéhez?

A projekt jellegétől függően válassza ki a megfelelő 3D módszert. Prototípuson dolgozik? Vagy teljesen működőképes végtermékre van szüksége? Figyelembe véve a 3D nyomtatott tárgy célját, ki kell választania a kívánt technológiát. A bemutatott technológiák mindegyike más-más módon előnyös az Ön gyártásához. Nézzük meg közelebbről!

FDM

Az FDM 3D nyomtatási technológia az egyik legismertebb az iparágban. Ez egy szál segítségével állítja elő a 3D modelljeit. A filamentet a fúvókában felmelegítik, és rétegről rétegre az Ön tárgyának alakjában spriccelik át.

A FDM nyomtatási folyamat jellegéből adódóan nagyon kis rések alakulhatnak ki a rétegek között, ami viszont hozzájárul ahhoz, hogy kevesebb fény hatoljon át a 3D nyomtatott tárgy felületén. A rétegvonalak, amelyek az FDM 3D nyomtatók használatakor szintén hajlamosak jobban láthatóvá válni, szintén szétszórják a fényt. Ez a fénytörés az, ami zavarja az átláthatóságot, és ennek minimalizálása a tervezési és gyártási folyamat során jelentősen javíthatja az eredményt.

Az FDM 3D nyomtatóval történő átlátszó nyomtatáshoz szükséges optimális beállítások megtalálása ráadásul kihívást jelentő folyamat, mivel mind a gép, mind a kiválasztott anyag számára a legjobb paraméterek kitalálása a próbálgatásra és a tévedésre támaszkodik. A beállítások között, amelyeket be kell állítania, szerepel az anyag extrudálási hőmérséklete és áramlási sebessége, a nyomtatóágy hőmérséklete, a nyomtatási sebesség, a rétegmagasság vastagsága és a fúvóka átmérője.

SLA

A SLA vagy sztereolitográfia fotokémiai eljárásokat használ az alkatrészek előállításához polimer gyantákkal. Ennek a 3D nyomtatási eljárásnak nagy előnye a nagyon vékony rétegek, ezért nagyon jó eredményeket produkál az átlátszó 3D nyomtatásban.

SLA nagyon kielégítő eredményekkel rendelkezik, ha az optikai átláthatóságról van szó. Ez a 3D nyomtatási módszer a legjobb olyan vizuális alkalmazásokhoz, ahol sima felületre és nagyfokú részletességre van szükség. Fontos azonban megjegyezni, hogy az SLA 3D nyomtatásnak vannak olyan tartószerkezetei, amelyeket a gyártás utáni fázisban el kell távolítani, és ez befolyásolhatja a tárgy végső megjelenését.

Polyjet technológia

A polijet 3D nyomtatás a legfejlettebb additív gyártási technológiák közé tartozik. Úgy működik, hogy gyantát spriccel az építőplatformra. A gyanta azonnal, rétegről rétegre UV-keményedik a 3D-modell formájára.

Ez nagyon sima felületeket eredményez, ezért ez az a módszer, amelyet akkor érdemes alkalmazni, ha nagy méretpontosságot szeretne elérni. Jól alkalmazható szerszámok, vizuális prototípusok és késztermékek készítéséhez egyaránt. Ez a technológia a legalkalmasabb a részletes 3D nyomatokhoz.

Az eredmények nagyon hasonlítanak a fröccsöntéshez, de minden olyan előnnyel, amelyet egy szerszámot nem igénylő additív gyártási eljárás nyújt. A két gyártási módszer összehasonlításáról többet megtudhat a fröccsöntés vs. 3D nyomtatás blogbejegyzésünkben.

Átlátszó anyagok 3D nyomtatáshoz

Ha már döntött a 3D technológia mellett, a következő lépés a megfelelő anyag kiválasztása. A különböző technológiákhoz különböző anyagok tartoznak. A döntésednek a 3D-s tárgyad céljától és felhasználási módjától kell függenie. Egy prototípusnak talán nem kell 100%-ban átlátszónak lennie, de sok tesztnek kell ellenállnia. Egy dekoratív elemnek viszont nem kell olyan nagy szilárdságot felmutatnia, de esztétikusnak kell lennie.

Átlátszó szálak FDM 3D nyomtatáshoz

Az Fused Deposition Modeling (FDM) az elérhető átlátszó szálak sokféleségének köszönhetően ugyan a legszélesebb anyagválasztékot kínálja, de nem a legsimább felületeket eredményezi, ami viszont szétszórja a fényt és csökkenti az átláthatóságot.

Az átlátszó 3D nyomtatási szálak sokféle műanyagból készülnek, többek között a következőkből:

A polimájsav (PLA) szálak képviselik a leggyakrabban használt FDM 3D nyomtatási anyagot. Átlátszóságuk nagymértékben függ a minőségétől. A PLA szálak azonban általában enyhén sárgás árnyalatúak, mivel természetes nyersanyagból készülnek, ami egyben biológiailag lebomlóvá is teszi őket.

Az akrilnitril-butadién-sztirol (ABS) inkább áttetsző, mint átlátszó. Ez azért van, mert egy adalékanyaggal keverik, hogy átlátszóvá tegyék, ami természetes módon nem az. Az átlátszóbb eredmény érdekében nyomtatás utáni utókezelésre van szükség.

Az

PMMA más anyagokkal összehasonlítva meglehetősen tisztán nyomtatható, és számos színben kapható.

A polikarbonát (PC) egy átlátszó, mégis tartós 3D nyomtatási filament, amely fényes csillogással rendelkezik.

A polietilén-tereftalát-glikol (PETG) valószínűleg a legtisztább 3D nyomtatási filament.

Átlátszó gyanta SLA

A SLA 3D nyomtatáshoz gyanta használata szükséges. Számos márka átlátszó gyanta áll rendelkezésre. Az átlátszó gyanták nem mindig teljesen átlátszóak az utólagos gyártás előtt, de sikerül optikailag életképes darabokat szolgáltatni. A gyantából gyártott tárgyak kékes árnyalatúak lehetnek, ami a legalább 2 centiméter vastagságú daraboknál szembetűnőbb. Ez a felhasznált gyantától függ, és az SLA átlátszó gyanta pigment hozzáadásával színezhető is.

Tiszta gyanta

A polijet technológia is a gyantára támaszkodik a darabok 3D nyomtatásához. Ez a fényérzékeny polimer folyadék egy áttetsző folyadékot jelent, amely UV-fény hatására megszilárdul, és különösen pontos és sima felületeket eredményez. Jó ütésállósággal rendelkezik és erős, így ideális prototípusokhoz és végtermékekhez egyaránt. A Polyjet gyanta polírozható, hogy a legátlátszóbb felületet kapja.

A Sculpteónál VeroClear gyantát kínálunk, amely prototípusgyártási célokra és végtermékekhez egyaránt ideális. Alkalmazásai az üveglencsék és fénycsövek ellenállóbb alternatívájától kezdve az átlátszó burkolatok létrehozásáig terjednek. A VeroClear vízálló és hőálló (45-50°C-ig) tulajdonságokkal is büszkélkedhet. A Sculpteo-nál kínált kivitelek, amelyekkel biztosíthatjuk, hogy terméke a lehető legátláthatóbb legyen, a következők: Translucide (áttetsző) és Transparent (átlátszó). Tudjon meg többet a VeroClear gyanta sajátosságairól és arról, hogy milyen előnyökkel járhat projektjei számára az erre szolgáló anyagoldalon.

Az utólagos gyártás

Számos utólagos kezelés létezik a többé-kevésbé átlátszó anyagok felhasználásával készült 3D nyomatok átláthatóságának javítására. Ezek közé tartozik a csiszolás, a gyantába mártás, a spray és epoxi bevonat, valamint a gőzsimítás acetonnal és a polírozás (polyjet nyomatok esetében).

A 3D nyomtatott darab csiszolásakor ajánlott fokozatosan növelni a használt csiszolópapír szemcseméretét. A polyjet, SLA és FDM 3D nyomatok mind csiszolhatók. Bár munkaigényes, ez a módszer optikailag átlátható eredményt eredményezhet.

A szórásos és epoxi bevonat szintén alkalmas mind az SLA, mind az FDM 3D nyomatok esetében. Ez egy nagyon népszerű kezelés, de általában többszöri alkalmazásra van szükség.

A gyantába mártás egy olyan utókezelési módszer, amelyet csak SLA 3D nyomatoknál alkalmaznak. Ez abból áll, hogy a 3D nyomtatott tárgyakat gyantába merítik, mielőtt eltávolítják őket, hogy megszáradhassanak. Csak lapos tárgyakhoz, például lencsékhez alkalmas. Az eredmény tiszta és nagyon sima.

Készen áll arra, hogy elkezdje a következő átlátszó 3D nyomtatási projektjét?

Az átlátszó 3D nyomtatásról szóló útmutatóban részletezettek szerint többféle lehetőség áll rendelkezésre különböző fokú átlátszóságú darabok előállítására. A megfelelő anyagválasztással, az optimális nyomtatási beállításokkal és 3D modellel, valamint az Ön igényeinek legmegfelelőbb technológiával és némi utófeldolgozással Ön is elkészíttetheti optikailag átlátszó tárgyát.

Átlátszó alkatrészt szeretne előállítani? Feltétlenül fedezze fel a Sculpteo online 3D nyomtatási szolgáltatását; ez olyan egyszerű, mint feltölteni az STL fájlokat és kiválasztani a VeroClear anyagunkat. Bármilyen kérdés esetén is felveheti velünk a kapcsolatot.

Iratkozzon fel hírlevelünkre, és kövessen minket a Facebookon, hogy értesüljön a legfrissebb 3D nyomtatási hírekről!