Formlabs透明樹脂列印物件及後處理指南

玻璃或丙烯酸等透明材質在消費品、工業用途、醫療保健等領域有廣泛的應用。然而，使用傳統方法製作原型或生產少量透明零件可能成本高昂且效率低下，這就提出了一個問題：您可以 3D 列印透明零件嗎？答案是肯定的，只要有合適的技術和材料。

雷射光固化 (SLA) 3D 列印 可以創建透明物體，透過一些後處理，可以使其光學透明。 Formlabs 最新的SLA 樹脂 3D 列印機 Form 4 透過使用可減少剝離力的複合式樹脂槽，進一步提高清晰度，從而生產出具有光滑表面光潔度的更清晰零件。

有多種材料可用於生產半透明和透明 3D 列印零件：

  • 透明樹脂 是一種剛性材料，可拋光至接近光學透明度，使其成為流體、模具製造、光學、照明、展示內部特徵以及任何需要半透明的零件的理想選擇。
  • 生醫透明樹脂 是一種剛性、透明的材料，適用於需要長期接觸皮膚或黏膜的生物相容性應用。
  • 柔性 50A 樹脂 是一種柔軟且有彈性的半透明材料。它非常適合通常用矽膠生產的零件原型製作。 
  • 柔性 80A 樹脂 是一種比 50A 更有硬度、觸感柔軟的材料，也是半透明的。它非常適合模擬橡膠或 TPU 的柔韌性。

在本指南中，我們將引導您完成各種精加工方法，為從光學到光管再到射流的各種應用創建透明的 3D 列印零件。方法範圍從獲得足夠透明度的快速解決方案到創建光學透明部件的利基技術。

 

透明3D列印的應用

清晰透明的 3D 列印非常適合創建清晰的原型零件、顯示內部空腔和細節、容納 LED、創建視窗或列印透視解剖模型和醫療設備。

Formlabs 和我們的客戶使用透明樹脂為全 3D 列印相機創建完全光學透明的鏡頭、 用於時代廣場菲涅爾透鏡 (Fresnel Lens) 安裝的瓷磚、光管、棱鏡、 微流體裝置等。

▲Formlabs 應用工程師 Amos Dudley  為全 3D 列印相機設計並 3D 列印了鏡頭。

 

透明 3D 列印件的後處理方法

我們測試了多種用於對透明樹脂 3D 列印零件進行後處理的技術。在這篇文章中，我們將介紹手動打磨、透明塗層和樹脂浸漬。每個後處理選項都需要不同程度的工作量，這取決於零件所需的透明度和表面光潔度。

手工打磨和拋光

應用：手工打磨和拋光可有效應對具有少量細節的簡單形狀，但不太適於複雜模型，也很難達到高光透明度。 
您必須用非常精細的砂粒打磨才能手工完成透明物件，只需花一點功夫，就可以將物件打磨和拋光至放大鏡的清晰度。然而，通過手工後處理完全消除所有層紋具有很大挑戰性(若將物件以較小角度置於燈光下時，可能會發現輕微划痕)。

說明：使用一系列磨粒增量的砂紙打磨物件表面，然後用丙烯酸清潔劑和超細纖維布擦亮部件。
 
以大約3000 磨粒強度打磨時，光固化(SLA) 列印物件變得有光澤，且非常光滑。12000 粒時，呈反光狀。嘗試使用一系列砂紙和微網拋光墊（磨粒從400 到12000 不等，增量為200）小心翼翼地打磨透鏡，逐次增加磨粒強度以消除殘留划痕，直至打磨完成。

手工打磨的簡易可視化步驟處哩，還包括使用丙烯酸噴霧進行後處理的方法。

如果您只需要半透明度，僅需使用礦物油就可創造均勻的光潔度，並隱藏物件上的所有光斑。

 
▲我們測試了拋光透明3D 列印物件的各種方法，包括手工打磨，噴塗，和樹脂浸漬。

 

噴塗

應用：噴塗是一種簡單、快速的方法，可以提高零件的清晰度，同時保留大部分細節。這種方法對所有類型的模型都有效，因為它能夠塗覆常規打磨和拋光難以達到的複雜細節。

單獨的透明塗層有助於隱藏層線並保護物件免受紫外線照射，這可能導致部件泛黃和意外後固化。如果您尋求光滑的玻璃狀表面處理效果，請在塗層前進行手工打磨和拋光；在透明塗層之前進行的打磨越多，清晰度越高。這個額外的步驟非常適用於後處理看似完全透明的塑料原型，例如包裝，瓶子和微流控裝置。

說明：透明塗層有多種選擇，有便宜的噴霧，也有需要專用空間和工具的產品。

  • 一般用途透明塗層噴塗塗料：品質適中且價格便宜的有Rust Oleum Painter's Touch 2X，價格實惠的高品質噴霧如Spray Max 2k Clear Glamour。
  • 汽車噴霧： Lesonal Universal Clear，一種高固含量丙烯酸聚氨酯透明漆，具有極高的光澤度，適用於風乾和烘烤，但需要噴槍和專用噴塗空間。而且Lesonal Universal Clear和類似的噴霧劑都需要底漆。

噴塗前，物件需用異丙醇(IPA) 清洗，並保持清潔，乾燥。但不要進行後固化，因其會導致物件變黃。待物件風乾，一旦完全乾燥，在無塵環境中塗抹兩到三層噴塗層。

汽車修理廠可以使用Lesonal Universal Clear 之類的噴霧為您塗層。大多數情況下，這些商店會使用輕溶劑（如石腦油），用於清潔部件以備噴塗。

▲對於時代廣場「心靈之窗」的鏡片瓷磚裝修，Formlabs 和 Aranda / Lasch 團隊與一家汽車修理廠合作，用 Lesonal Universal Clear 對每塊鏡片進行噴塗
 

樹脂塗層

應用：此方法最適用於創建極度透明的物件，但僅適用於平滑或近乎平滑的表面，例如透鏡或深入物件內部的窗口。樹脂浸漬可使部件表面變得非常光滑，具有清晰和銳利的表面反射。

這種技術可用於為其他 SLA 材料列印的物件創造更加均勻的光潔度，但可能會減少細節。

說明：使用注射器將透明樹脂滴液塗抹在物件上，或者根據需要浸漬物件。具有粘性的樹脂會填充物件上的層紋和刮痕，形成完全光滑的表面。

樹脂層應盡可能薄，但要足夠消除層紋。用注射器抽走所有氣泡。然後使用合適的後固化裝置將物件完全後固化，接下來在另一側重複該過程，包括浸漬和後固化。

▲樹脂浸漬透鏡的三個階段，左邊是最終的透鏡

注意：浸漬過程會略微改變透鏡的焦距。針對我們的3D列印相機鏡頭，Formlabs 應用工程師 Amos Dudley 設計並列印了一個鏡頭測試設備。

 

探索3D列印資源

▲透過 Form 4 SLA 3D 列印機，您可以經濟實惠地創建清晰且完全透明的 3D 列印件，並且只需最少的後處理。

如果你有更酷的透明樹脂應用想法，請聯繫下方的連絡資訊讓我們知道！

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