Formlabs醫療應用:SLA 3D列印物件的染色與上色

醫療保健專業人員使用各種成像工具來測量與更好地了解診斷程序的細節。掃描器與螢幕視覺化工具,利用可實時操作的2D/3D圖像,來改變醫療的方式。即使螢幕視覺化工具對於醫療非常重要,但它們也有一定的局限性。根據腫瘤學年鑑中所發現的研究,來自不同中心的相同成像結果,可能會有技術或者解釋上的差異。其他的限制像是影像雜訊或統計差異等。這些都可能影響到影像結果。為了達到更精準的程度,醫療創新團隊開始針對光固化3D列印的物件進行染色/上色,進一步補強醫療的視覺化應用。

越來越多放射科醫生、外科醫生與生物醫學專業人員轉向3D列印來創造準確的3D解剖模型。這些3D模型被用在診斷過程中,且可以做為患者的教育工具,這也更加凸顯了3D列印解剖模型的高品質效果與後處理的重要性。

這篇文章我們將討論SLA 3D列印的醫療物件著色所需要的步驟。也會介紹適用於特定應用的各種著色技術,並向您展示如何獲得最佳的效果。

 

SLA 3D列印物件的四種上色方法

雖然SLA 3D列印的精度非常高,但當有「單一零件多種顏色」這方面的需求時,能做的就相當侷限。如果您是要使用單一色彩列印,可以透過 Formlabs 的 Color Kit 調配單一彩色進行列印。Color Kit 資訊歡迎參考下方影片。

可以多彩列印的Polyjet列印機,通常要價300萬以上,服務與維護成本也相對高昂。透過以下的簡單方法,您可以將 Formlabs 3D列印機整合到您的工作流程中,為您的醫療保健需求創建更多色彩豐富、細節精緻的模型!


用染色過的樹脂列印

這個流程將主要介紹如何使用Formlabs透明樹脂與酒精墨水來創立半透明的物件。利用染色樹脂來進行列印的第一個步驟就是選擇所需的酒精墨水來與透明樹脂進行混合,以獲得想要的顏色。酒精墨水可以完全溶解在透明樹脂中,這也讓它成為了理想的著色劑,可以在整個列印過程中,為您提供更加一致的顏色。這個流程您需要以下工具:

  • 10毫升酒精墨水
  • 一公升透明樹脂
  • 注射器
  • 防護手套

首先使用注射器量出約10毫升的酒精墨水,接著將染料從樹脂口注入透明樹脂中,徹底搖晃容器兩分鐘,以確保墨水已經完全混合到樹脂中,您可以倒出少量的樹脂來看看是否已經徹底混合。

剩下的列印過程就照常進行。將混合後的樹脂匣裝入列印機中,確認您的列印機上設定為「透明樹脂(Clear Resin)」,上傳您的列印物件,接著按下列印,並按照Clear Resin的說明使用Form Wash自動清洗機 與Form Cure恆溫光固機。

使用案例:列印特定物件作為組裝模型的一部分、列印單個器官、列印單個血管。

優點:設定簡單、染色均勻、無需額外的後處理。

缺點:必須使用整公升的樹脂,在Form Wash中可能染色,每次只能列印一種顏色。

請注意,將任何新物質添加到您的樹脂中都可能會增加列印失敗的可能性,且若因材料而造成的機器問題,保固範圍並不涵蓋。

我們不建議用彈性樹脂或柔性樹脂進行列印前染色,因為這種材料通常較難列印。

若您想對彈性獲柔性樹脂染色,可參考一下的另一種方法。


列印後對SLA物件進行染色

如果您不想將整匣材料混色,但仍想對物件進行染色,則可以在列印後使用染料。您可以輕鬆地將想要染色的區域浸入不同的染料溶液中,來獲得多色物件,以下是3D列印物件染色所需要的工具:

  • 透明樹脂、彈性50A樹脂、彈性80A樹脂物件
  • 10ml酒精墨水:1L IPA溶液、用於淺色物件
  • 20ml酒精墨水:1L IPA溶液、用於深色物件
  • Formlabs後處理組
  • 防護手套

列印物件完成後,請根據材料說明來使用 Form Wash。在清洗物件時,同時根據您想要的顏色飽和度,量酒精墨水跟 IPA 比例1:100或2:100的量。確保您量足足夠於完全覆蓋後處理組的溶液。將您的物件放入所需的零件中10分鐘左右。(經過測試,放置20分鐘跟放置30分鐘也沒有改變原本染色物件的顏色。在使用 Form Cure 前,取出物件並將其晾乾。固化您的物件不會導致顏色的流失。我們建議整個流程維持支撐材在上面,確保您的零件保持結構完整性,且在固化的過程中不會翹曲。

應用案例:將組合件的某些特定區域進行染色、針對單一器官模型進行染色、對血管模型進行染色。

優點:可以一次染色大量零件,不會在 Form Wash 中殘餘染劑、也不需要使用樹脂匣。

缺點:過程稍微混亂。


用壓克力顏料上色

對於具有複雜細節的模型,就建議用塗色的方式來為您的物件上色,雖然這個過程可能比較耗時,成品果也會取決於您的繪畫能力,不過它確實為用戶提供了更多的藝術可能性。細緻又詳細的手繪模型很適合用來做教育應用,其中每個血管或者器官都可以塗上不同的顏色,在課堂上展示也更加清楚。

使用底漆可能會導致一些小細節不見,因此我們建議使用壓克力顏料,它吸附在無孔材料—像是我們的樹脂—上的能力是挺不錯的。

繪製 SLA 零件時需要的工具包括:

  • 壓克力顏料
  • 軟刷、噴槍或噴霧罐
  • 手套和面具

使用壓克力顏料為SLA物件著色時,可按照以下步驟進行操作:

  1. 完成後處理,去除支撐,確保模型處於無塵狀態,將模型固定模型進行噴漆。
  2. 使用您喜歡的任何工具在模型表面均勻塗抹第一層塗層。推薦使用噴槍或噴霧罐。歡迎參考我們的物件上色指南。
  3. 根據您的需求去上多一層的顏料。
  4. 噴塗的方式讓您可以任意使用多種材料。對於彩色的模型,在噴塗時可以使用遮蔽交代去「遮住」物件其他位置。即是是使用噴霧罐或者噴槍,這也可以協助您繪製出清晰的線條。

提示:如果想獲得光澤感或者消光的效果,可以在著色完的3D列印物件表面上均勻圖上一層亮面透明塗層或消光透明塗層。

應用案例:複雜的醫學模型、外部區域需要上色的模型、多物件組合模型。

優點:能夠在特定區域塗所需的顏色。

缺點:會有點依賴美術能力,且只對模型的外在特徵有效。


對鏤空物件上色

如果您想凸顯模型中的內部結構,您可以使用以下的挖空與著色方法。透過挖空血管、腫瘤或者其他所需的區域,您可以用各種不同顏色的顏料來填充它們,輕鬆達到內部結構可視化。

這個過程包含將特定的區域挖空、製造空槍,並將選定的顏料注入挖空的空間。這樣的方式可以製作出類似器官內實際血管或辦膜的效果。不過若要使用這個方法,在後處理之前可能要做一些結構上的設定。

使用您的設計軟體,挖空所需的區域,確保留下足夠可以注入顏料的開口。在填充任何複雜區域的時候,可能會需要多一點開口發避面氣泡產生。接著遵循正常的列印與後處理程序進行,並確保空腔中完全沒有樹脂與IPA。

您的鏤空3D列印物件完成後,您會需要以下工具:

  • 壓克力顏料
  • 注射器或移液管
  • 手套

現在,您可以繼續以下步驟來為SLA物件進行上色:

  1. 以特定的角度握住零件,以確保顏料能夠達到每個腔體。
  2. 使用吸管注射器將油漆注入空腔,直接完全填充空腔或搖動物件讓顏料覆蓋腔壁(對於較小的腔體,您可以用少量的水稀釋油漆)
  3. 在塗完該區域的腔壁後,排出多餘的油漆,並靜置物件等待油漆乾燥。
  4. 乾燥後,應用所需的表面處理技術,來確保達到出色的表面處理。

應用案例:可視化內部血管、腫瘤或物件特定區域。

優點:能夠清楚地看到透明樹脂列印物件的內部區域。

缺點:程序稍微困難一些。


想了解更多關於 SLA 設備資訊,歡迎參考台灣天馬科技官方 Youtube!有許多應用影片與操作流程供您檢視!

連結:https://www.youtube.com/channel/UC5lhzvxHkmDeci-tHloc-fQ

 

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