Особенности переработки стирольных пластиков. Полировка и обработка изделий из PLA, ABS, HIPS

Уважаемые друзья!

В данной рубрике представлены советы специалистов нашей компании в области 3D печати, а также наших постоянных клиентов, на темы как улучшить, облегчить и возможно открыть для себя что-то новое в работе с 3D принтером.

Надеемся, что эта информация будет для Вас интересной и полезной.

Если у вас есть хорошие идеи, как улучшить 3D печать, присылайте их нам, и мы разместим их у нас на сайте.

1. Если Вы только приобрели принтер и занялись 3D-печатью и у Вас что-то не получается – не отчаивайтесь. Пробуйте, и результат превзойдет все Ваши ожидания.
2. Перед приобретением 3D-принтера обязательно необходимо проконсультироваться со специалистами. Принтер, как и расходный материал необходимо выбирать исходя из Ваших целей.
3. Если у Вас никак не получается печатать, не стоит ругать производителей принтеров и расходных материалов. Внимательно изучите и руководствуйтесь инструкциями по использованию принтера, ПО и расходных материалов, прежде чем начать пользоваться принтером.
4. Каждый материал имеет свои особенности, это нужно обязательно учитывать при 3D-печати. Новичкам в 3D-печати советуем начать с материала PLA. С этим материалом работать проще всего.
5. Обязательно пройдите обучение по работе с 3D-принтером. О возможности такого обучения Вы можете узнать в компании, которая реализует это оборудование.
6. Также стоит пообщаться с коллегами, почитать о преимуществах и недостатках принтеров, о проблемах с которым сталкиваются пользователи в 3D печати. Различные статьи на эти темы сегодня публикуются не только модераторами, а также опытными пользователями принтеров.
7. Перед началом использования принтера убедитесь, что Вы выполнили следующие действия: - загрузили материал и поставили соответствующие настройки (приблизительные настройки для разного типа материала); - настроили принтер (откалибровали платформу/стол, отрегулировали зажим механизма подачи, ремни хорошо затянуты, сопло очищенно).
8. Необходимо помнить, что пластики одинакового типа, но разного цвета, требуют различных настроек параметров печати. Понимание этого вопроса приходит с опытом вместе с качеством работ. За информацией можно обратиться в компанию, где Вы приобретали принтер.
9. Постоянно следите за чистотой рабочего стола принтера. Перед печатью, особенно после перемещения принтера или рабочей поверхности, обязательно проверяйте калибровку стола.
10. Всегда следите за печатью ваших моделей.
11. Снимайте готовую деталь только со снятого стекла или печатного столика, а не внутри самого принтера на закрепленном столе (стекле).
12. Никогда не размещайте принтер у окна, особенно открытого, а также в помещениях где есть сквозняки. Малейший сквозняк или ночное понижение температуры могут вызвать коробление детали при печати ABS-пластиком.
13. Если возникают различные проблемы с печатью, если у Вас остановилась подача пластика, печать принтера, возникли механические/технические проблемы, всегда обращайтесь в техническую поддержку компании, где Вы приобретали принтер.

1. Если Вы только начинаете знакомиться с 3D-печатью, и у Вас совсем нет опыта, то купите PLA-пластик. С его помощью Вам будет достаточно легко понять основные принципы 3D-печати. Данный полимер часто выбирают для обучения детей основам 3D-печати, а также он подойдет для использования в 3D-ручках. Полимер обладает достаточной прочностью для решения большинства бытовых задач.
2. В случае использования PLA-пластика, рекомендуемая температура сопла составляет 190-210°C в зависимости от других параметров печати. Рекомендуемая температура стола в зависимости от используемого адгезива составляет от 20 до 70°C. Для повышения адгезии, пожалуй, одним из самых распространенных способов является использование синего молярного скотча 3M, для которого достаточно температуры 35°C.
3. Механическая обработка напечатанных изделий из PLA-пластика с помощью наждачной бумаги возможна, но, по сравнению с изделиями из ABS-пластика, затруднительна. Такой тип обработки может быть использован лишь в совокупности, например, с химической обработкой. PLA-пластик достаточно хорошо поддается химической обработке. Наиболее распространенным растворителем является хлористый метилен (дихлорметан). Обработку производят путем погружения модели в растворитель на несколько секунд.
   Необходимо помнить, что при использовании растворителей необходимо соблюдать соответствующие меры безопасности.
   Для обработки изделий из PLA-пластика также можно использовать полиэфирные шпатлевки, акриловые грунты и краски.
   Как правила, изделия, напечатанные PLA-пластиком, имеют качественные финиш

1. ABS-пластик является наиболее дешевым материалом для 3D печати. Для работы с ABS-пластиком необходимо наличие опыта работы на 3D принтере и понимание основных процессов, происходящих с полимером во время печати.
2. В связи с тем, что для ABS-пластика характерна определенная степень усадки и слабая адгезия к чистому алюминию и стеклу, то перед началом работы с этим полимером необходимо подобрать подходящий адгезив. Существует достаточно большое количество способов повышения адгезии к печатному столу. Выделим некоторые из них: клей БФ-2, раствор ABS-пластика в ацетоне и столярный клей PVA. Для удобства работы рекомендуем иметь в наличии сменные стекла под размеры стола Вашего принтера и, впоследствии, все адгезивы наносить именно на них. Стоит помниить, что не все способы могут работать в каждом конкретном случае из-за совокупности многих факторов. При использовании вышеперечисленных адгезивов, рекомендуемая температура стола должна составлять порядка 110°С. Данная температура позволит повысить адгезию расплава полимера и снизить напряжение, возникающее на плоскости контакта из-за процесса усадки. Повышению адгезии к столу также способствует установление более высокой температуры расплава для первого слоя, его большая толщина, меньшая ширина экструзии первого слоя, хорошая калибровка стола, печать брима.
3. Рекомендуемые температуры печати для ABS-пластика составляют от 245 до 260°С. Высокая скорость печати требует более высокую температуру сопла, так как ключевым моментом здесь является температура расплава. В данном диапазоне температур будет наблюдаться наилучшее сплавление слоев, которое, в свою очередь, будет зависеть и от таких факторов, как температура потока воздуха, интенсивность обдува модели, наличие сквозняков. В частности, по этим причинам настоятельно рекомендуется печатать ABS-пластиком в термокамере. Стоит отметить, что термистор (или термопара) экструдера должны быть откалиброваны и отображать реальную температуру сопла.
4. ABS-пластик легко поддается механической и химической обработке. В качестве растворителя при химической обработке используют ацетон. В результате воздействия паров ацетона или обработки смоченной тканью поверхность модели сглаживается. Для обработки также используются полиэфирные шпатлевки, акриловые грунты и краски. Используйте все способы обработки и добивайтесь впечатляющих результатов!

На что стоит обратить внимание при печати, в сравнении с ABS, PLA, HIPS:

• Потребуется уменьшить глубину ретракта и снизить скорость втягивания прутка, что связано с пониженной жесткостью и твердостью материала.
• Может потребоваться регулировка прижимного ролика толкающей шестерни.
• Температура печати может варьироваться от 225 до 240°С в зависимости от скорости и диаметра сопла.
• Возможна печать на чистом стекле без использования адгезивов, на силу адгезии будет влиять температура стекла, калибровка стола, ширина экструзии первого, предварительное обезжиривание поверхности с помощью спирта или ацетона.
• При печати необходимо использовать обдув модели, но излишнее охлаждение может снизить межслойную адгезию.

На что стоит обратить внимание при печати прозрачных изделий:

• Прозрачность достигается химической обработкой модели, при этом ключевым условием является печать стенки в один периметр, что позволяет обработать слой с помощью растворителя с обеих сторон.
• При печати ваз, во избежание швов на поверхности, необходимо использовать функцию Spiral vase для плавного перехода от слоя к слою. При этом, для корректной работы этой функции, модель не должна содержать никаких внутренних поверхностей, внутри модель должна быть монолитной (без полости).
• Наибольшая прозрачность модели после химической обработки будет наблюдаться у моделей с большей высотой слоя; например, для сопла 1,5 мм будет достаточно толщины слоя 0,35 мм
• При отсутствии сопла необходимого диаметра, ширину экструзии можно нарастить при помощи увеличения коэффициент подачи (текучесть, flow, extrusion multiplier), толстая стенка может понадобиться для имитации стеклянной бутылки

Видео-советы. Это интересно!

• Введение
• Снятие поддержек
• Шлифование
• Холодная сварка
• Заполнение промежутков
• Полировка
• Грунтовка и покраска
• Обработка парами растворителя (Ацетон для ABS)
• Погружение в растворитель
• Покрытие эпоксидной смолой
• Покрытие металлом

Введение

Представляем подробное руководство, описывающее различные варианты последующей обработки для печатных моделей при FDM печати. FDM 3D-печать лучше всего подходит для простых прототипов, изготовленные которых занимает достаточно короткое время. При FDM печати преобладают ровные линии, что делает постобработку важным шагом, особенно если требуется ровная поверхность. Некоторые методы постобработки могут улучшить результат после FDM печати. В этой статье будут рассмотрены наиболее распространенные методы обработки распечатанных 3D-моделей и пластик 3D принтера подходящий для данных целей.

Обработанные FDM-модели (слева направо): холодная сварка; заполнение зазоров; необработанная, шлифованная, полированная, окрашенная и с эпоксидным покрытием поверхности

Снятие поддержек

Удаление поддержек является первым этапом последующей обработки при сложной печати. Поддержки бывают двух типов: растворимые и нерастворимые. В отличие от других методов постобработки, обсуждаемых в этой статье, удаление поддержек является обязательным процессом, хотя и не служащим гарантией улучшением качества поверхности.

Удаление нерастворимой поддержки

Напечатанная модель без снятия поддержек, плохое снятие поддержек и качественное удаление поддержки (слева направо).

Набор инструментов:

• Плоскогубцы
• Набор зубных щеток

Процесс: Материал поддержек обычно можно удалить, приложив небольшие усилия, а очистка материала в труднодоступных местах (например, отверстиях или углублениях) может быть достигнута с помощью зубных щеток и плоскогубцев. Хорошо размещенные конструкции подложки и правильная ориентация печати могут значительно снизить эстетическое негативное воздействие материала поддержки на окончательный результат.

Не изменяет общую геометрию детали

Очень быстрый способ

Оставляет на поверхности печати следы

Несущие конструкции оставляют после себя остатки материала из-за чего точность и внешний вид печати ухудшается

Удаление растворимой подложки

Набор инструментов:

• Контейнер
• Растворитель

Процесс: Стандартные растворяющиеся материалы модели удаляются при помещении ее в ванну с соответствующим растворителем до тех пор, пока материал поддержки полностью не растворится. Подложка обычно печатается из следующих материалов:

• HIPS пластик (обычно используется с ABS пластиком)
• PVA пластик (обычно используется с PLA пластиком)

Стеклянные контейнеры, напрмер, стеклянная банка, - наиболее подходящие емкости для растворения материала. Для растворения в воде подойдет любой контейнер из непористого материала. Для печати HIPS/ABS нужно приготовить жидкость в соотношении 1:1 из лимонной кислоты и изопропилового спирта, которые очень хорошо работают при быстром снятии поддержки. Многие другие вспомогательные материалы, такие как PVA (используется с пластиком PLA) и HydroFill (с пластиками PLA и ABS), очень легко растворяются в простой воде.

Совет! Ускорить время растворения материала поддержки можно с помощью ультразвукового очистителя и замены растворителя, как только он станет насыщать материал модели. Использование теплого (не горячего) растворителя также ускорит время, необходимое для растворения материала (если ультразвуковой очиститель недоступен).

Позволяет создавать детали со сложной геометрией в случаях, где стандартное удаление поддержки невозможно

Отличный результат на гладких поверхностях, где подложка плотно контактирует с деталью

Неправильное применение растворителя в моделях может привести к эффекту отбеливания и деформации печати

Оставляет на поверхности детали следы и пятна.

Может привести к небольшим отклонениям или образованию раковин, если растворимый материал попадет на объект во время печати.

Шлифование

Отшлифованная модель из ABS пластика

Набор инструментов:

• Наждачная бумага с зернистостью 150, 220, 400, 600, 1000 и 2000
• Ткань
• Зубная щетка
• Респиратор

Процесс: После того, как подложка удалена или растворилась, можно выполнить шлифование модели, чтобы сгладить шероховатости и неровности, а также удалить явные недостатки, такие как неровности или остатки поддержки. Начальный размер зернистости наждачной бумаги зависит от толщины слоя и качества печати: для толщины слоя 200 микрон и ниже шлифование можно начинать с зернистости 150. Если присутствуют явные дефекты или объект был напечатан при высоте слоя 300 микрон или выше, можно использовать для шлифования меньшую зернистость – 100.

Шлифование должно продолжаться до зернистости 2000, после общих ступеней шлифования (первый подход – зернистость 220, второй – 400, третий – 600, четвертый – 1000 и, наконец, 2000). Рекомендуется намочить модель, чтобы уменьшить трение и поддерживать чистоту наждачной бумаги. Модель должна быть очищена зубной щеткой и мыльной водой, а затем тканью между всеми элементами детали, где проходило шлифование, - что важно для удаления образовавшейся пыли. Для получения гладкой и блестящей поверхности детали напечатанной на 3д принтере можно шлифовать наждачной бумагой с зернистостью до 5000.

Совет! Шлифуя наждачной бумагой, совершайте небольшие круговые движения равномерно по всей поверхности детали. Может возникнуть соблазн использовать ее строго перпендикулярно ил параллельно печатным слоям, однако это может привести к образованию глубоких царапин на детали. Если деталь обесцвечивается или если есть много мелких царапин при шлифовании, то можно использовать тепловой пистолет для мягкого нагрева поверхности, чтобы убрать некоторые из дефектов.

Обеспечивает чрезвычайно гладкую поверхность

Сделать дополнительную постобработку (например, окраску, полировку и эпоксидное покрытие) очень просто

Трудности при использовании для сложных поверхностей и при шлифовании небольших деталей

При слишком интенсивном шлифовании (если удалено много материала) может пострадать точность печати

Холодная сварка

Две части моделей распечатанных из ABS пластика, соединенные холодной сваркой

Набор инструментов:

• Ацетон (для ABS)
• Клей (для PLA)

Процесс: Когда размер печатаемой модели превышает максимальный объем принтера, модель часто разбивают на более мелкие детали, которые затем собирают вместе после печати. Для PLA пластика и других материалов сборка может выполняться с использованием клея марки Bond-O или другого клея, соответствующего типу пластика. При использовании ABS пластика компоненты могут быть «сварены» с использованием ацетона. Поверхности, которые необходимо соединить, следует слегка смазать ацетоном, и прочно удерживать вместе (или зажать в тисках), до тех пор, пока большая часть ацетона не испарится. В процессе этого части модели соединятся друг с другом в процессе химической реакции.

Совет! Увеличение площади поверхности нанесения ацетона приведет к увеличению прочности соединения. Это можно сделать, включив в конструкцию взаимоблокирующие (замковые) соединения.

Ацетон не изменяет цвет поверхности модели так же, как и применяемые клеи

После высыхания соединение сохранит все свойства ABS, что благотворно скажется на дальнейшей обработке, делая ее более простой

Соединение, образованное «сваривающимися» частями ABS вместе с ацетоном, не такое же прочное, как печать цельной модели

Избыточное использование ацетона может интенсивно растворять деталь и отрицательно влиять на итоговую модель

Заполнение промежутков

Модель их ABS пластика, покрытая заполнителем с последующей шлифовкой

Набор инструментов:

• Эпоксидная смола (только для небольших неровностей)
• Заполнение наполнителем (для больших неровностей и соединений)
• Пластик ABS и ацетон (только для небольших неровностей и ABS печати)

Процесс. После шлифовки печатных моделей или растворения поддержек нередко возникают пробелы в печати. Во время печати нередко формируются промежутки (свободное пространство между слоями), когда слои являются неполными из-за неисправности 3D принтера или плохих настроек. Небольшие промежутки и пустоты могут быть легко заполнены эпоксидной смолой и могут не требовать дополнительной обработки. Большие зазоры или пустоты, образовавшиеся в результате склейки деталей, могут быть успешно заполнены специальным наполнителем, что потребует дополнительной шлифовки после высыхания. При данной процедуре используется подходящий для этой цели наполнитель, который может быть легко отшлифован и окрашен после полного застывания. Он очень прочен и не ослабляет соединение. Напротив, части, соединенные наполнителем, как правило, более прочные, чем родной пластик.

Зазоры при печати ABS пластиком также могут быть заполнены при помощи суспензии, состоящей из пластика ABS и ацетона, которая, вступая в химическую реакцию, реагирует с моделью ABS и проникает в любые пустоты на ее поверхности. Рекомендуемое соотношение: 1 часть ABS к 2 частям ацетона, что в свою очередь не будет оказывать существенного влияния на чистоту поверхности в районе зазора при правильном ее применении.

Совет! Если при шлифовке появляются следы, заполните пробелы клеем Bond-O или эпоксидной смолой, затем дайте высохнуть. Это значительно сократит общее время, необходимое для получения гладкой поверхности.

Эпоксидная смола легко шлифуется и грунтуется

Суспензия ABS будет того же цвета, что и модель, (если используется подходящая нить) поэтому не будет обесцвечивания поверхности

Наполнитель или другой эпоксидный полиэфир при высыхании могут приобретать оттенок, отличающийся от основной детали

Для достижения приемлемого результат требуется дополнительное шлифование

Если удалено слишком много материала при интенсивном шлифовании может пострадать точность печати

Полировка

Набор инструментов:

• Полирующий состав
• Наждачная бумага 2000 зернистости
• Ткань
• Зубная щетка
• Полировочный диск или салфетка из микрофибры

Процесс: После шлифовки модели можно наносить полирующий состав для получения зеркальной поверхности на стандартных пластиках, таких как ABS и PLA. После того, как модель будет отшлифована 2000-ой наждачной бумагой, необходимо удалить образовавшуюся пыль тканью, затем очистить ее в теплой воде при помощи зубной щетки. Дайте достаточно времени модели для высыхания и затем отполируйте ее полировочным составом (например Blue Rouge) при помощи шлифовального круга или салфетки из микрофибры. Blue Rogue – это разновидность ювелирной полироли, разработанной специально для пластика и обеспечивающей максимальную защиту поверхности. Другие полироли (например, для автомобильных фар), также неплохо работают, но некоторые из них могут включать химические вещества, которые могут повредить материал модели.

Совет! Прикрепите полировочный диск к Dremel (или другому подходящему электроинструменту) для полировки мелких деталей. Шлифовальный станок можно использовать для полировки более крупных деталей, но важно помнить, что во избежание расплавления пластика нельзя полировать одно место слишком долго.

Полировка производится без использования каких-либо растворителей, которые могут деформировать модель и ухудшать конечный результат

Позволяет получить зеркальную отделку (при соблюдении правил полировки), по качеству не уступающую поверхностям, получаемым методом литья

Для получения отличного результата требуется совсем немного полироли, что делает этот метод очень экономичным

Перед полировкой модель должна быть тщательно отшлифована, если требуется зеркальное покрытие, в противном случае можно получить неудовлетворительный результат

Отполированную поверхность нельзя грунтовать и красить

Грунтовка и покраска

Деталь из PLA пластика, окрашенная в черный цвет

Набор инструментов:

• Ткань
• Зубная щетка
• Наждачная бумага с зернистостью 150, 220, 400 и 600
• Аэрозоль для пластиковых поверхностей
• Краска
• Полировальные палочки
• Полировальная бумага
• Малярная лента (если используется несколько цветов)
• Одноразовые перчатки и маска для лица

Процесс: После того, как модель будет отшлифована (достаточно наждачной бумаги с 600 зернистостью), деталь можно грунтовать. Грунтование выполняется специальной аэрозольной грунтовкой двумя слоями. Аэрозольная грунтовка, предназначенная для окраски моделей, обеспечивает равномерное покрытие финишного слоя и является достаточно тонкой, чтобы поверхность модели не была затемнена до начала окраски. Другие виды грунтовки могут требовать значительного шлифования. Распылите первый слой аэрозольной грунтовки короткими, быстрыми движениями с расстояния 15-20 см от детали, чтобы избежать подтеков и наплывов. Дайте грунтовке высохнуть и удалите все излишки при помощи 600-ой наждачной бумаги. Нанесите финишный слой грунтовки короткими, быстрыми движениями и попытайтесь избежать нанесения чрезмерного количества материала.

Как только грунтовка будет завершена, можно приступать к окраске. Покраска может быть выполнена с использованием акриловых красок, специальных кистей, аэрографа или аэрозоля, что обеспечит более гладкую поверхность. Обычная краска из строительного магазина более вязкая и более сложная в нанесении, поэтому лучше использовать краски, специально разработанные для окраски 3D-моделей. Загрунтованную поверхность следует хорошенько отполировать (полировальными палочками, специальными салфетками, которые можно приобрести в интернете), затем очистить поверхность с помощью ткани. Начинать покраску модели лучше легкими мазками. После нанесения 2-4 слоев краска станет непрозрачной и поэтому следует сделать 30-минутный перерыв для того, чтобы дать нанесенным слоям высохнуть. Осторожно отполируйте поверхность полировальными палочками. Повторите этот процесс для каждого отдельного цвета.

Совет! Отдельные части 3D-модели можно обернуть малярной лентой для сохранения первоначального цвета, если это необходимо. Как только все слои краски будут нанесены, удалите ленту и отполируйте поверхность детали полировальной бумагой.

Позволяет получить хорошую деталировку мелких деталей

Обеспечивает максимально полное соответствие визуального восприятия полученной копии с образцом, независимо от используемого материала

Окрашивание и грунтование добавляют придают визуальный объем, что может вызвать проблемы, если деталь является частью модели

Приобретение высококачественной аэрозольной краски или аэрографа может увеличить стоимость

Обработка парами растворителя

Обработанная черная полусфера из ABS пластика

Набор инструментов:

• Ткань
• Герметичный контейнер
• Растворитель
• Бумажные полотенца
• Алюминиевая фольга (или другой устойчивый к действию растворителя материал)
• Маска для лица
• Химически стойкие перчатки

Процесс: Выстелите дно контейнера и по возможности боковые стенки бумажными полотенцами. Крайне важно, чтобы пар не испортил саму камеру. Рекомендуется использовать стеклянные и металлические контейнеры. Добавьте достаточное количество растворителя, чтобы слегка увлажнить, но не намочить полностью бумажные полотенца. В то же время растворителя должно быть достаточно, чтобы полотенце прилипло к боковым стенкам контейнера. Ацетон хорошо известен своей способностью «сглаживать» ABS пластик. При работе с любым растворителем, пожалуйста, ознакомьтесь с правилами техники безопасности при работе с химическими веществами, и всегда соблюдайте соответствующие меры предосторожности. Небольшую подложку из алюминиевой фольги или другого подходящего материала следует поместить в середину контейнера, выложенного бумажным полотенцем. Поместите модель на подложку и закройте крышку контейнера. Для полировки парами растворителя требуется определенное количество времени, поэтому периодически проверяйте деталь. Чем выше температура в контейнере, тем выше скорость сглаживания, но следует соблюдать осторожность, чтобы концентрация паров растворителя не привела к возгоранию.

Совет! Вынимая модель из камеры старайтесь не прикасаться к ней, чтобы не оставить отпечатки, а просто удалите ее из контейнера. Неосторожные прикосновения к модели могут способствовать к возникновению дефектов на размягченной поверхности модели. Постарайтесь убрать все остатка растворителя на модели при помощи мягкой ткани.

Внимание! Многие аэрозольные растворители являются легко воспламеняющимися/взрывоопасными, а их пары вредны для здоровья человека. Будьте предельно осторожны при нагревании растворителей и всегда используйте/храните растворитель в хорошо проветриваемом помещении.

Сглаживает много мелких дефектов модели без необходимости в дополнительной работе

Создает очень гладкую поверхность

Доступные и недорогие материалы

Невозможно полностью устранить изъяны в печати

Процесс сглаживания «растворяет» внешнюю оболочку детали и поэтому может сильно повлиять на итоговый результат

Отрицательно влияет на прочность модели из-за изменения свойств материала

Погружение в растворитель

Набор инструментов:

• Безопасный контейнер
• Растворитель
• Крючок или небольшой винт
• Проволока
• Маска для лица и химически стойкие перчатки

Процесс: Убедитесь, что используемый контейнер достаточно широкий и достаточно глубокий для полного погружения модели в растворитель. Заполните контейнер соответствующим количеством растворителя, соблюдая осторожность, чтобы свести к минимуму разбрызгивание. Как и при сглаживании парами, ацетон следует использовать для погружения пластика типа ABS, а растворители типа MEK или THF можно использовать для погружения деталей из PLA пластика. PLA довольно устойчив к воздействию растворителя, поэтому может потребоваться несколько попыток, чтобы достичь желаемого результата. Подготовьте модель для погружения, завинтив крючок или небольшой винт на незаметную поверхность модели. Проденьте проволоку через ушко крючка или вокруг винта, чтобы модель могла быть опущена в контейнер. Если проволока слишком тонкая, будет сложно удержать модель при погружении.

Как только деталь будет подготовлена, быстро погрузите ее полностью в растворитель не более чем на несколько секунд при помощи проволоки. Через несколько секунд вытащите модель из контейнера и подвесьте ее за проволоку для сушки. Важно, чтобы растворитель полностью испарился с поверхности. Деталь можно осторожно встряхнуть после вынимания из контейнера, чтобы ускорить сушку.

Совет! Если после сушки модель имеет непрозрачный белый цвет, ее можно на некоторое время подвесить над контейнером с растворителем. Это позволит получить нормальный цвет и обеспечить блеск.

Сглаживает поверхность модели намного быстрее, чем полировка парами растворителя.

Образуется меньше паров растворителя, что лучше с точки зрения безопасности

Очень интенсивно воздействует на поверхность модели, поэтому итоговый результат может быть неудовлетворительным

Слишком долгое погружение может привести к полной деформации модели и существенному изменению свойств материала

Покрытие эпоксидной смолой

Модель из черного ABS , показывающая наполовину покрыта эпоксидной смолой и наполовину необработанна

Набор инструментов:

• 2-компонентная эпоксидная смола (например, XTC-3D)
• Аппликатор для нанесения смолы
• Контейнер для смешивания
• Наждачная бумага с зернистостью 1000 и выше

Процесс. После того, как модель будет отшлифована (начальное шлифование даст лучшие конечные результаты), тщательно очистите ее тканью. Смешайте смолы и отвердители в правильном соотношении (как указано в инструкции). Эпоксидные смолы обладают экзотермическими свойствами, поэтому не рекомендуется использовать стеклянные контейнеры и контейнеров, состоящих из материалов с низкой температурой плавления. Рекомендуются контейнеры, специально предназначенные для смешивания эпоксидных смол. Неправильное соотношение увеличивают время высыхания, и эпоксидная смола никогда не высохнет полностью, и будет иметь липкую поверхность. XTC-3D - это специализированное покрытие, предназначенное для 3D-печати, но любая двухкомпонентная эпоксидная смола будет хорошо работать в том случае, если она приготовлена правильно. Тщательно перемешайте смолу и отвердитель в соответствии с инструкцией, плавными круговыми движениями, чтобы минимизировать количество пузырьков воздуха. Учтите, что даже для небольшого количества эпоксидной смолы требуется достаточно много времени для полимеризации.

Нанесите первый слой эпоксидной смолы тонким слоем, используя аппликатор, и попытайтесь свести к минимуму выравнивания выпуклых и вогнутых частей модели. Как только модель будет достаточно покрыта, дайте эпоксидной смоле полностью высохнуть согласно инструкции производителя. После нанесения первого слоя модель должна быть отшлифована мелкой наждачной бумагой (1000-ой или выше), чтобы устранить все недостатки. Удалите пыль с помощью мягкой ткани и нанесите второй слой эпоксидной смолы, следуя той же процедуре. Количество слоев зависит от качества печати.

Тонкий слой эпоксидной смолы способствует тому, внешний вид копии был идентичен оригиналу

Обеспечивает образование прочной защитной оболочки вокруг модели

Линии поверхностного слоя все еще будут видны под слоем эпоксидной смолы

Применение слишком большого количества эпоксидной смолы может привести к «объединению» деталей модели и кромок, придавая поверхности неприглядный внешний вид

Покрытие металлом

Никелированный структурный элемент из FDM платиска с использованием технологии RepliKote

Набор инструментов (для покрытия в домашних условиях):

• Раствор для электроформования - раствор для электроформования можно сделать путем смешивания соли металла с кислотой и водой, но, если нет возможности обеспечить точные пропорции, сложно получить качественную отделку. Покупка готового раствора (например, раствор Midas) обеспечит решение этой проблемы
• Анод - материал анода должен соответствовать металлу раствора для электроформирования, поэтому если в растворе используется сульфат меди, то необходимо использовать медный анод. Можно использовать любой объект из металлического покрытия (например, медный провод) или можно приобрести тонкую полоску металла, предназначенную специально для этих целей
• Проводящая краска или ацетон с графитом - поверхность модели должна быть проводящей для покрытия, что можно обеспечить путем нанесения токопроводящей краски или раствора графита с ацетона в пропорции 1:1. Токопроводящая краска будет работать по любому печатному материалу, но раствор графита с ацетоном работает только по ABS пластику.
• Блок питания – как вариант можно использовать аккумуляторную батарею, но батарея не так эффективна и не будет давать результаты так быстро, как при использовании блока питания. Блок питания также является более безопасным вариантом, так как его можно проще отключить в случае необходимости
• Проводящий винт или крюк
• Непроводящая емкость
• Свинец
• Диэлектрические перчатки и защитные очки - электроформирующие растворы могут вызвать повреждение глаз, поэтому необходимо использовать защитные очки. Они также могут раздражать кожу и проводят электрический ток в процессе гальванирования, поэтому всегда следует использоваться токонепроводящие перчатки.

Процесс: Металлическое покрытие может быть выполнено с помощью гальванирования в домашних условиях или на производстве. Качественное металлическое покрытие требует профессиональных навыков и специального оборудования. Для профессиональной отделки и более широкого выбора вариантов покрытия, в том числе хромирования, обратиться в специализированную компанию – лучший вариант. Ниже будет описан процесс гальванирования медью.

Гальванирование в домашних условиях может быть выполнено с использованием меди или никеля в качестве базового слоя, который затем может быть покрыт другим металлом. Крайне важно, чтобы поверхность модели была максимально гладкой до нанесения покрытия, так как любые неровности и шероховатости проявляться на поверхности после гальванирования. Подготовьте очищенную и отшлифованную модель, покройте пластик тонким слоем токопроводящей краски или раствором ацетона с графитом (для моделей из ABS пластика). Дайте токопроводящему покрытию полностью высохнуть и при необходимости отполируйте его, чтобы обеспечить гладкую поверхность. Крайне важно минимизировать контакт с моделью в этот момент или одеть перчатки, так как, выделяемый кожный жир попадет на поверхность детали и ухудшить конечный результат.

Вставьте винт или крючок в малозаметную часть модели и присоедините к одному из выводов блока питания. Он будет служить катодом и должен быть подключен к отрицательной клемме блока питания. Прикрепите медный анод к положительной клемме. Заполните выбранную емкость достаточным количеством раствора для гальванирования, чтобы полностью покрыть модель. Опустите анод в емкость и включите блок питания. После этого поместите модель в емкость, чтобы она не контактировала с анодом в любой точке (будьте очень осторожны, если модель находится в емкости, система электропокрытия работает и любой контакт с раствором или анодом/катодом может привести к травме). Установите регулятор на напряжение 1-3 вольта и дождитесь, пока модель не будет полностью покрыта. Напряжение можно увеличить, чтобы ускорить время нанесения, но не более 5 вольт. Выключите блок питания, выньте модель и протрите ее салфеткой из микрофибры. Можно покройте модель лаком, чтобы защитить ее от окисления.

Металлическое покрытие увеличивает прочность пластиковой детали, что значительно расширяет возможности ее применения и использования

Наружное металлическое покрытие имеет очень тонкий слой, поэтому чтобы модель долго имела привлекательный внешний вид, нужно соблюдать технологию

Создает красивую поверхность, которая, если все сделано правильно, будет выглядеть гораздо привлекательней, чем необработанный трехмерный печатный объект

Гальванирование – более затратный способ постобработки деталей. Для получения профессиональных результатов требуется наличие специального оборудования

Гальванирование в домашних условиях может привести к травмам, если не соблюдаются меры безопасности

Считается, что с помощью 3D-печати пластиком нельзя получить изделий с гладкими поверхностями. Слоистость, вызванная особенностями построения по технологии FDM , не позволяет использовать их в качестве конечных изделий в случаях, когда эстетика объекта является важной. Однако современные способы пост-обработки пластиковых изделий позволяют придать готовым изделиям, изготовленным на 3D-принтере, нужные качества.

Шлифовка

Процесс шлифования поверхности - один из самых доступных и распространенных вариантов пост-обработки пластиковых изделий. Различные методы шлифовки используются для подготовки прототипов к презентации, проверки собираемости конструкций, обработки готовых изделий.

Шлифование может производится как вручную так и с применением ленточных шлифовальных машин (аналогично, например, деревянным деталям). Это простой, дешевый и эффективный способ придать вашим пластиковым деталям нужные свойства по качеству поверхностей.

Обычно шлифованию хорошо поддаются любые поверхности, кроме очень мелких элементов. Когда речь идет об очень точных изделиях, важно понимать, сколько материала вы удалите в процессе обработки. Снятие слишком большого слоя изменит конструкционные особенности объекта. Поэтому перед началом шлифования рекомендуем произвести контрольные замеры и определиться с используемым инструментом и интенсивностью для максимальной точности.

Дробеструйная обработка

Процесс обработки поверхности потоком пластиковой (или металлической) дроби под воздействием сжатого воздуха. Оператор направляет сопло устройство на различные участки изделия для ликвидации слоистости и придания поверхностям равномерного матового оттенка.

Обработка дробью подходит для большинства FDM-материалов. Использование мелкой пластиковой дроби дает прекрасный результат и не вредит изделиям. Обычно на обработку одной детали уходит не более 5-10 минут. Одним из минусов этого способа пост-обработки является ограничение по размеру изделия. Поскольку процесс происходит в закрытой камере, максимальный размер изделия обычно не должен превышать 30-40 см.

Пескоструйная обработка

Пескоструйная обработка отличается от дробеструйной только используемым для воздействия на объект материалом. Песчинки песка позволяют произвести обработку быстрее. Однако из-за особенностей геометрии частиц они не гарантируют такого «деликатного» подхода к воздействию на поверхность, как в случае с пластиковой дробью.

Обработка парами ацетона

Изделие опускается в закрытый резервуар, на дне которого находится небольшое количество жидкого ацетона. Затем резервуар нагревается, заставляя ацетон испариться. Пары взаимодействуют с поверхностью объекта, растворяя около 2 микрон. Это позволяет сделать поверхность пластиковой детали гладкой и блестящей всего за несколько секунд.

Этот способ пост-обработки обеспечивает быстрое и равномерное сглаживание поверхности (при этом не нарушая геометрии изделия). Его широко применяют при производстве потребительских товаров, медицинских инструментов, различных прототипов. Однако, как и дробеструйная обработка, сглаживание парами имеет ограничение по размеру изделия.

Массовая механизированная пост-обработка пластиковых деталей

Существуют также автоматизированные способы массовой поточной обработки поверхности пластиковых изделий. Например, для этого используется различное промышленное шлифовальное оборудование.

Хотите узнать больше о возможностях пост-обработки пластиковых изделий, изготовленных на 3D-принтерах? Позвоните по телефону +7 495 646-15-33 , и специалисты компании Globatek.3D ответят на все ваши вопросы.

Процесс 3D-печати отличается сложностью и дороговизной, к тому же готовые трехмерные объекты часто получаются не самой приятной наружности. Как правило, при печати по технологии FDM внешние поверхности готовых изделий оказываются ребристыми. Чтобы этого избежать, требуется качественная финишная обработка. Как она выполняется?

Проекты RepRap

Практически сразу с момента появления этого проекта стали придумываться способы обработки готовых изделий в 3D, чтобы сгладить их поверхности. Основной акцент делался на отличительных особенностях термопластиков: способности плавиться под высокими температурами и размягчаться при контакте с химикатами. Как правило, в ходе термообработки регулировать степень нагревания поверхности просто невозможно, поэтому пластика может вскипеть, просесть или просто выделять токсичные пары.

Более перспективной считается обработка химикатами, правда, и тут есть свои сложности, в первую очередь технологические. Кроме того, разные пластики по-разному вступали в реакции с реагентами, и результат трудно предугадать. Например, ацетон отлично растворяет пластик ABS, а в случае с PLA-пластиком он бессилен. Лимонен действует полностью наоборот. Именно поэтому химическое сглаживание применяется в основном по отношению к ABS-пластику, который более популярен и доступен с точки зрения цены.

Типичным растворителем для этого вида пластика является ацетон . Благодаря хорошей растворяющей способности его можно использовать и как клеевой состав, когда требуется создание моделей из ABS-пластика. Такой же клей целесообразно применять для ремонта расслоений детали или при появлении трещин на ней. Особенность процесс сглаживания в повышении не только эстетичности детали, но и ее прочности: благодаря монолитной внешней оболочке модель становится прочнее и герметичнее.

Обработка вручную

Ручная обработка деталей 3d возможна благодаря инструменту Makeraser . Изначально дизайнеры стремились обработать детали простой кисточкой, но этот процесс требовал определенных умений, поскольку размягченный пластик легко деформировался под воздействием щетинок. Соответственно, на детали могли остаться следы, которые не всегда выравнивались. С другой стороны, можно было нанести ацетон лишь выборочно, благодаря чему не подвергались сглаживанию острые углы. Из-за слишком больших трудностей и был создан инструмент Makeraser, являющийся по сути простым фломастером с резервуаром. Он наполняется посредством ацетона или ацетонового клея, после чего встроенным скребком снимает модели с рабочей поверхности. Это практичный и универсальный инструмент, правда, его рационально использовать, если нужно склеить части модели или нанести ABS-пластик или ацетоновый клей на поверхность рабочего стола.

Погружение в ацетон

Этот метод обработки поверхности деталей считается перспективным. ABS-пластик следует выдержать в этом растворе не больше 10 секунд – этого времени вполне достаточно, чтобы растворился внешний слой изделия. Однако конкретное время на выдержку детали варьируется в зависимости от того, какого качества модель и какова концентрация ацетона. После выдержки модель должна полежать на воздухе, чтобы ацетон испарился. Этот метод обработки поверхности 3D-деталей прост и удобен, но регулировать его нелегко. Если передержать модель, слои просто будут растворяться, а мелкие детали ее потеряются. Если ацетон загрязнится пластиком одного цвета, при обработке другой модели могут возникнуть разводы пятен. А потому более удобным и контролируемым процессом является обработка деталей посредством ацетоновых паров.

С помощью погружения в ацетон можно эффективно обработать детали из популярного ABS-пластика с глянцевой поверхностью. Суть метода в следующем: модель помещается в тару, в которой налито небольшое количество ацетона. Сам трехмерный объект не должен соприкасаться с растворителем, поэтому его нужно поставить на платформу или подвесить над тарой. При этом важную роль играет материал платформы. Например, дерево не подходит, поскольку оно будет склеиваться с нижней поверхностью модели, и потом ее нельзя будет отделить. Лучше всего взять подставку из металла.

После того, как модель размещена, емкость подогревается, повышая тем самым температуру ацетона. Он начнет медленно испаряться. Помните о том, что кипятить ацетон нельзя, поскольку на модели будет скапливаться конденсат, который затем выльется в разводы на поверхности. Идеальной температурой является максимум 56 градусов. Готовая модель должна проветриться, пока не затвердеет внешняя поверхность. При обработке парами нужно учесть толщину стенок трехмерной модели. Оболочка должна иметь оптимальную толщину, чтобы выдержать потерю внешнего слоя, поскольку тонкие черты могут просто раствориться в составе.

Соблюдаем технику безопасности

Ацетон – это не самое опасное вещество, однако надо быть осторожным при работе с ним. Дыхание паров может привести к тому, что в легких образуется отек, который запросто может перерасти в воспаление. Первый признак отравления – неприятные ощущения с головокружением, раздражение слизистых оболочек. В идеале работу с ацетоном нужно вести с перчатках и очках. Ацетон – воспламеняемое вещество, а если его концентрация будет выше 13% в воздушной смеси, может возникнуть и взрыв. Если работы ведутся с парами ацетона, помещение должно хорошо и вовремя проветриваться. Для нагревания химиката нельзя использовать открытый огонь, поскольку по мере вытеснения воздуха из сосуда ацетон будет охлаждаться и вступит в контакт с огнем.

Finishing Touch

Кроме бесплатных вариантов инструментов, на основе которых могут обрабатываться 3D-детали, существуют коммерческие проекты. Один из них создан компанией Stratasys и называется Finishing Touch . Ее отличительная особенность – в возможности обработки любых вариаций ABS-пластика высокого качества. Процесс обработки легкий и простой, поскольку имеется система рециркуляции, а это дает возможность сэкономить на растворителе и не загрязнять воздуха вредными парами. Разработчики устройства обещают, что оно будет совместимо с пластиком ABS и PLA. Но при этом обработка все-таки будет вестись с применением ацетона, несмотря на то, что полилактид (PLA), растворяется в нем плохо.

Механическая и химическая

Кроме химической обработки требуется и механическая обработка готовых трехмерных деталей. Чаще всего деталь подвергается шлифовке, пескоструйной обработке и обработке парами растворителя. Несмотря на то, что различные методы 3D-печати позволяют получать высокоточные модели, без их финишной обработки не обойтись. Связано это с тем, что в некоторых случаях появляются трещины на деталях или расслаиваются слои. Для придания детали эстетичного облика применяется метод ошкуривания, который позволяет убрать видимые дефекты с поверхности моделей.

Этот процесс играет важную роль, например, при создании ювелирных изделий или экспонатов на выставку.

Созданные на 3D-принтере модели могут обрабатываться и наждачной бумагой. Это делается для получения гладкой поверхности, чтобы не были заметны места стыковки слоев. Чтобы их убрать, потребуется незначительная доводка наждачной шкуркой. Пластиковые детали также могут быть обработаны на шлифовальном станке, правда, использование наждачной бумаги и ошкуривания более рационально и удобно, поскольку можно контролировать каждый сантиметр модели. Наждачная бумага идеально подходит для обработки мелких деталей, чтобы убрать с них незначительные дефекты. При применении этих методов следует учитывать, что слои материала при ошкуривании, например, будут уменьшаться. И очень важно сохранить первоначальную форму трехмерного объекта.

Пескоструйная обработка

Этот способ предполагает управление оператором соплом, через которое на деталь распыляется мелкодисперсный материал. Процесс пескоструйной обработки оперативный – всего 10 минут, при этом деталь становится эстетичнее и аккуратнее. Суть метода в том, чтобы поместить готовую деталь в камеру, куда будет направляться поток мелких частиц. Они по мере воздействия будут обеспечивать гладкость поверхности 3D-детали.

При пескоструйной обработке на деталь, помещенную в закрытую камеру, направляется поток мелких пластиковых частиц, в результате чего через 5-10 минут поверхность становится гладкой. Метод хорош тем, что на его основе можно работать с любым материалом, к тому же процесс обработки простой.

Наиболее популярными методами доводки распечатанных 3D-объектов являются шлифовка, пескоструйная обработка и обработка парами растворителей.

Это заблуждение, что при 3D-печати нельзя получить такие же гладкие и отполированные объекты, как с помощью традиционных промышленных технологий. На такие заявления можно возразить простой наждачкой, и эта техника доводки очень распространена.

То, какая техника доводки используется, во многом зависит от геометрии и материала детали. Эти факторы определяют и уровень эстетичности, который удастся достичь, и ее функциональность, потому что разные методы позволяют добиваться разных текстур и внешнего вида. Одни методы лучше подходят для прототипов и выставочных моделей, другие - для деталей механизмов.

Ошкуривание

Несмотря на то, что системы послойного наплавления созданы, чтобы получать высококачественные детали непосредственно из принтера, линии соединения слоев остаются видны, а конечному пользователю этого совсем не надо, особенно, если речь идет о решении, в котором эстетический вид является приоритетом. Ошкуривание позволяет устранить эти недостатки и может быть использовано для моделей, торговых образцов или концептов, полнофункциональных прототипов и узлов и механизмов конечного уровня.

Многим высококачественным объектам, изготовленным на 3D-принтере, для придания гладкости и для того, чтобы избавиться от линий в местах наложения слоев, достаточно доводки наждачной шкуркой.

Процесс ошкуривания всем известен. Пластиковые детали обрабатывают руками или на шлифовальном станке, как это делается с деревянными или металлическими элементами. Ошкуривание недорого и эффективно, кроме того, это проверенный метод, с помощью которого можно достичь качественной отделки. По сути, это наиболее распространенный способ доводки распечатанных на 3D-принтере объектов.

Наждачкой можно обработать все, кроме самых маленьких деталей. А большими они могут быть сколько угодно, хотя вручную добираться до мелких дефектов и неровностей бывает сложно. В типовых ситуациях процесс относительно быстр. При послойном наплавлении речь обычно идет о борьбе со ступенчатыми поверхностями. Ступеньки на детали размером где-то с пульт ДУ зачищаются примерно за 15 минут, притом что покраска такой же детали из-за дополнительных шагов, таких как подготовка и сушка, длится 2 часа.
Когда деталь должна быть в первую очередь точной и долговечной, очень важно учитывать, сколько материала будет удалено при ошкуривании. Если его будет удалено много, нужно до печати внести изменения в дизайн, сделать стенки более толстыми. Требования, предъявляемые к детали, определяют также, какая именно техника ошкуривания будет применена, ручная или механическая, и какой будет задействован инструмент.

Пескоструйная обработка

Вторым по распространенности методом доводки является пескоструйная обработка. В этом случае оператор управляет соплом, из которого на деталь, чтобы скрыть на ней следы от слоев, под напором распыляется мелкодисперсный материал. Процесс быстрый, занимает 5-10 минут, результат выглядит цельно.

При на деталь, помещенную в закрытую камеру, направляется поток мелких пластиковых частиц, в результате чего через 5-10 минут поверхность становится гладкой.

Данная технология легко модифицируется, ее можно использовать с большинством материалов. Применяется она и в период разработки и изготовления детали, на любом этапе - от прототипирования до производства. Такого рода гибкость обусловлена тем, что обработка обычно производится мелкими частицами тонко переработанного термопластика. Именно такой «песок», абразивные характеристики которого при распылении находятся в пределах от средних до высоких. Очень хорошо работает пищевая сода, поскольку она не слишком агрессивна. С ней, однако, работать несколько сложнее, чем с пластиком.

Одно из ограничений пескоструйной обработки — размер объекта. Поскольку процесс производится в закрытой камере ограниченного объема, обычно речь идет о габаритах примерно до 60 x 80 x 80 см. Пескоструйная обработка осуществляется вручную, поэтому за один раз доводится только одна деталь и ни о каком «массовом производстве» речи не идет.

Обработка парами

Третий по популярности метод доводки называется обработкой парами или паровая обработкой. В этом случае деталь находится в атмосфере испарений вещества, доведенного до точки кипения. Частицы испаряющегося вещества вплавляются в обрабатываемую поверхность на глубину примерно 2 микрона, делая ее гладкой и блестящей всего за несколько секунд. Те, кто предпочитают матовую поверхность, могут подвергнуть деталь пескоструйной обработке после обработки парами, когда деталь уже сглажена и механическое контактное напряжение снято.

В результате обработки ABS-пластика парами ацетона, поверхность становится гладкой и глянцевой, единственный минус такой технологии — склаживаются углы и мелкие детали.

Поскольку поверхность получается очень гладкой, обработка парами широко применяется для предметов широкого спроса, прототипов и в медицинских приложениях. Метод не сказывается существенно на точности детали. После пескоструйной обработки объект готов для нанесения пленочного, защитного или декоративного слоя. Такие покрытия обычно наносятся на более прочные материалы, к которым предъявляются высокие требования.

К сожалению, как и у пескоструйки, у технологии обработки парами есть ограничения по размерам деталей. В отличие от ошкуривания и пескоструйной обработки, обработка парами имеет ограничения и по материалам. Для обработки используется ацетон. При обработке PLA-пластика используется . Обработанные материалы достаточно практичны и прочны, созданные изделия сохраняют свою изначальную прочность и гибкость.