Transparentní 3D tisk: jaké jsou vaše možnosti? (Aktualizace pro rok 2021)

Posted by Kat Plewa on Nov 27, 2019 |

Transparentnost je žádaná pro mnoho aplikací a v široké škále průmyslových odvětví: od výroby čoček pro optické inženýrství nebo lékařské účely až po výrobu estetických obalů na výrobky.

S nedávným skokem, který udělala technologie aditivní výroby, se 3D tisk stále častěji používá k výrobě průhledných předmětů. V tomto příspěvku na blogu se budeme věnovat všemu, co potřebujete vědět o transparentním 3D tisku, o dostupných možnostech materiálů a výroby a o tom, jak překonat problémy spojené s touto technikou 3D tisku, abyste dosáhli co nejprůhlednějších výsledků.

Co přesně je transparentní 3D tisk?

Transparentní 3D tisk označuje 3D tištěné objekty s různým stupněm průsvitnosti. Dosažené výsledky se pohybují od průsvitných až po relativně průhledné. Tuto různorodost výsledků lze přičíst více faktorům, včetně povahy 3D modelu, typu použité 3D tiskárny, nastavení 3D tisku, volby materiálu a postprodukční úpravy.

Je důležité si uvědomit, že dosažení zcela průhledných výtisků může být náročné v závislosti na technologii aditivní výroby a zvolených tiskových materiálech.

Podívejme se nyní na to, co můžete udělat pro maximalizaci průhlednosti vašeho 3D tisku od prvního kroku; při 3D modelování vašeho kusu nebo dílu.

3D modelování pro maximální průhlednost

Pokud jde o 3D model, který chcete vytisknout, je důležité si uvědomit, že složitější geometrie mají tendenci více lámat světlo a je méně pravděpodobné, že budou velmi průhledné. To platí zejména pro zakřivené návrhy, protože křivky přesměrovávají světlo.

Z toho vyplývá, že pro minimalizaci lomu světla se doporučuje modelovat 3D objekt s co nejtenčími stěnami. Silnější stěny totiž rozptýlí více světla a po vytištění 3D objektu povedou k jeho neprůhlednějšímu vzhledu. Mějte však na paměti konstrukční pokyny a minimální tloušťku stěn požadovanou danou technologií.

Která technologie 3D tisku je pro váš projekt nejlepší?

Vyberte si správnou metodu 3D tisku podle povahy vašeho projektu. Pracujete na prototypu? Nebo potřebujete plně funkční finální výrobek? S ohledem na účel vašeho 3D tištěného objektu byste měli zvolit požadovanou technologii. Každá z představených technologií bude pro vaši výrobu přínosná jiným způsobem. Pojďme se na ni podívat blíže!

FDM

Technologie 3D tiskuFDM je jednou z nejznámějších v oboru. Vyrábí vaše 3D modely pomocí filamentu. Vlákno se zahřívá v trysce a stříká se do tvaru vašeho objektu, vrstvu po vrstvě.

Vzhledem k povaze procesu tisku FDM mohou mezi vrstvami vznikat velmi malé mezery, což následně přispívá k menšímu průchodu světla povrchem vytištěného 3D objektu. Čáry vrstev, které také bývají při použití 3D tiskáren FDM viditelnější, také rozptylují světlo. Právě tento lom světla narušuje průhlednost a jeho minimalizace v procesu návrhu a výroby může výrazně zlepšit výsledek.

Najít optimální nastavení pro transparentní tisk pomocí 3D tiskárny FDM je navíc náročný proces, protože při zjišťování nejlepších parametrů pro váš stroj i zvolený materiál jste závislí na metodě pokusů a omylů. Mezi nastavení, která musíte upravit, patří teplota a rychlost vytlačování materiálu, teplota tiskového lože, rychlost tisku, tloušťka výšky vrstvy a průměr trysky.

SLA

SLA neboli stereolitografie využívá fotochemické procesy k výrobě vašich dílů pomocí polymerních pryskyřic. Silnou výhodou tohoto procesu 3D tisku jsou velmi tenké vrstvy, které proto poskytují velmi dobré výsledky pro transparentní 3D tisk.

SLA má velmi uspokojivé výsledky, pokud jde o optickou průhlednost. Tato metoda 3D tisku je nejvhodnější pro vizuální aplikace, kde je požadována hladká povrchová úprava a vysoká úroveň detailů. Je však důležité si uvědomit, že 3D výtisky SLA mají podpůrné struktury, které je třeba v postprodukční fázi odstranit, což může ovlivnit konečný vzhled vašeho objektu.

Polyjet technologie

Polyjet 3D tisk patří mezi nejpokročilejší aditivní výrobní technologie. Funguje na principu tryskání pryskyřice na konstrukční platformu. Pryskyřice je okamžitě vytvrzena UV zářením do tvaru vašeho 3D modelu, vrstvu po vrstvě.

Vede k velmi hladkým povrchům, a proto je to metoda, kterou je vhodné použít, pokud chcete dosáhnout vysoké rozměrové přesnosti. Hodí se jak pro nástroje, tak pro vizuální prototypy a hotové výrobky. Je to technologie nejvhodnější pro detailní 3D výtisky.

Výsledky se velmi podobají vstřikování, ale se všemi výhodami, které nabízí aditivní výrobní proces, který nevyžaduje formu. Více informací o srovnání obou výrobních metod najdete v našem příspěvku na blogu Vstřikování vs. 3D tisk.

Transparentní materiály pro 3D tisk

Pokud jste se rozhodli pro 3D technologii, dalším krokem je výběr správného materiálu. Materiály se pro různé technologie liší. Vaše rozhodnutí by mělo záviset na účelu vašeho 3D objektu a způsobu jeho použití. Prototyp třeba nemusí být 100% průhledný, ale musí vydržet mnoho testů. Dekorativní prvek však nemusí představovat takovou pevnost, ale musí být estetický.

Transparentní filamenty pro 3D tisk FDM

Přestože technologie FDM (Fused Deposition Modeling) poskytuje nejširší škálu materiálů na výběr díky rozmanitosti dostupných typů transparentních filamentů, nevytváří nejhladší povrchy, což zase rozptyluje světlo a snižuje transparentnost.

Průhledná vlákna pro 3D tisk se vyrábějí z rozmanitých plastů, včetně následujících:

Vlákna kyseliny polymléčné (PLA) představují nejčastěji používaný materiál pro 3D tisk FDM. Jejich průhlednost velmi závisí na jeho kvalitě. PLA vlákna však mají obvykle mírně nažloutlý nádech, protože jsou vyrobena z přírodní suroviny, díky čemuž jsou také biologicky odbouratelná.

Akrylonitrilbutadienstyren (ABS) je spíše průsvitný než průhledný. Je to proto, že je smíchán s přísadou, aby byl průhledný, což přirozeně není. Pro dosažení průhlednějších výsledků vyžaduje dodatečnou úpravu po tisku.

PMMA tiskne ve srovnání s jinými materiály poměrně zřetelně a je k dispozici v řadě barev.

Polykarbonát (PC) je průhledné, ale odolné vlákno pro 3D tisk s lesklým leskem.

Polyethylentereftalát glykol (PETG) je pravděpodobně nejprůhlednější dostupný filament pro 3D tisk.

Transparentní pryskyřice pro SLA

SLA 3D tisk vyžaduje použití pryskyřice. K dispozici je mnoho značek průhledné pryskyřice. Průhledné pryskyřice nejsou před postprodukcí vždy zcela průhledné, ale dokáží poskytnout opticky životaschopné kusy. Objekty vyrobené v pryskyřici mohou mít namodralý nádech, který je výraznější u kusů o tloušťce 2 cm a více. To závisí na použité pryskyřici a transparentní pryskyřici SLA lze také obarvit přidáním pigmentu.

Čirá pryskyřice

Technologie Polyjet se při 3D tisku dílků spoléhá také na pryskyřici. Tato fotocitlivá polymerní kapalina představuje průsvitnou kapalinu, která tuhne pomocí UV světla a jejímž výsledkem jsou mimořádně přesné a hladké povrchy. Má dobrou odolnost proti nárazu a je pevná, takže je ideální pro prototypy i konečné výrobky. Polyjetovou pryskyřici lze leštit, aby získala co nejprůhlednější povrch.

Ve společnosti Sculpteo nabízíme pryskyřici VeroClear, která je ideální pro účely prototypů i konečných výrobků. Její použití sahá od nabídky odolnější alternativy skleněných čoček a světelných trubic až po vytváření průhledných krytů. VeroClear se může pochlubit také voděodolnými a žáruvzdornými vlastnostmi (až do 45 – 50 °C). Povrchové úpravy, které ve společnosti Sculpteo nabízíme, aby byl váš výrobek co nejprůhlednější, jsou Translucide a Transparent. Více informací o specifikách pryskyřice VeroClear a o tom, jak může být pro vaše projekty přínosná, najdete na stránce věnované tomuto materiálu.

Postprodukce

Existuje mnoho postprodukčních úprav pro zlepšení průhlednosti 3D výtisků vyrobených pomocí více či méně průhledných materiálů. Patří mezi ně broušení, máčení v pryskyřici a stříkání a epoxidové lakování, stejně jako vyhlazování par pomocí acetonu a leštění (u polyjetových výtisků).

Při broušení 3D výtisku se doporučuje postupně zvyšovat zrnitost použitého brusného papíru. Brousit lze 3D výtisky polyjet, SLA i FDM. Tato metoda je sice pracná, ale může vést k opticky průhledným výsledkům.

Pro 3D výtisky SLA i FDM je vhodný také nástřik a epoxidové lakování. Jedná se o velmi oblíbenou úpravu, ale obvykle je zapotřebí více aplikací.

Máčení pryskyřicí je metoda následné úpravy používaná pouze pro 3D výtisky SLA. Spočívá v ponoření 3D vytištěných objektů do pryskyřice před jejich vyjmutím, aby mohly vyschnout. Je vhodná pouze pro ploché objekty, jako jsou čočky. Výsledky jsou čiré a velmi hladké.

Jste připraveni zahájit svůj další projekt transparentního 3D tisku?

Jak je podrobně popsáno v tomto průvodci transparentním 3D tiskem, existuje více možností, jak vyrobit díla s různým stupněm průhlednosti. Se správnou volbou materiálu, optimálním nastavením tisku a 3D modelu, stejně jako s nejlepší technologií pro vaše potřeby a trochou následného zpracování můžete i vy nechat vyrobit opticky průhledný objekt.

Chcete vyrobit průhledný díl? Určitě prozkoumejte online službu 3D tisku společnosti Sculpteo; je to tak jednoduché, jako nahrát soubory STL a vybrat náš materiál VeroClear. Můžete nás také kontaktovat v případě jakýchkoli dotazů.

Přihlaste se k odběru našeho newsletteru a sledujte nás na Facebooku, abyste získali nejnovější informace o 3D tisku!