Содержание
Суть вопроса
Впервые покупая и заряжая в принтер прозрачный пластик, например PETG или SBS без красителей, вы наверняка ожидаете, что ваша модель получится практически “стеклянной”. Но, как это часто бывает, реальность далеко не всегда совпадает с ожиданиями. Получившуюся деталь скорее можно будет назвать белой или молочно-полупрозрачной, у которой сквозь мутные стенки лишь немного просматривается внутренняя структура.
Более-менее прозрачными язык поворачивается назвать разве что детали, напечатанные в “режиме вазы”, то есть стенкой толщиной в одну линию без швов. Да и то результат получается не сказать чтобы идеальный. Внешние неровности слоев и микроскопические пузырьки между ними создают помеху прямому течению света и ваза выглядит довольно дымчато.
Возможно ли в принципе создать на FFF принтере что-то стеклоподобное? К радости, да, но, к сожалению, идеала достичь не получится, к нему можно лишь лишь приблизиться. Совершенная прозрачность подразумевает не только полное отсутствие примесей и пузырьков в пластике, но и абсолютно ровную, глянцевую его поверхность. Если первое, в особо удачных пластиках, специально предназначенных производителем для этой цели, почти что удалось, то со вторым, ввиду базовых особенностей самой технологии FFF, возникает существенная проблема. Неизбежные слои делают поверхность бугристой и портят всю картину с перспективой.
Однако стремиться к лучшему можно и нужно. Используя несложные приемы в печати, а также правильную постобработку, вполне можно добиться довольно неплохих результатов, и ваша деталь будет издали похожа на штампованную или даже литую.
Как сделать 3D модели максимально прозрачными?
Дадим несколько советов, которые помогут напечатать деталь с максимально возможной степенью прозрачности. Что должно этому способствовать? Минимум помех и искажений светового потока, то есть модель по структуре должна приближаться к литой. Как этого добиться на практике? Давайте рассуждать.
Первое - выбор пластика. Относительно прозрачных видов пластика для 3D печати не так уж много, если не считать редкую и дорогую экзотику, о которой мало что известно. В нашем распоряжении бесцветные PETG, SBS и NYLON. Остальные популярные материалы могут лишь пропускать рассеянный свет с разной степенью успешности.
Прозрачность нейлона весьма условна и сильно зависит от его влажности. Сухой качественный нейлон, особенно в небольших объемах, действительно похож на стекло.
Однако, в зависимости от влажности окружающей среды, рано или поздно мутнеет, становясь начала полупрозрачным, а потом и вовсе белым как слоновая кость.
Если нам нужен длительный устойчивый результат, то нейлон отметаем.
Из ближайшего родственника PETG делают бутылки для воды, посуду, корпуса приборов и много еще чего прозрачного. Материал действительно интересный и перспективный для нашей задачи. К тому же он не гигроскопичен, влагостоек, прочен и долговечен. Прозрачные версии выпускаются как в натуральном, бесцветном виде, так и с цветными оттенками, что расширяет возможности его применения в декоративном деле. Оставляем его в качестве достойного кандидата.
SBS имеет еще большее светопропускание, чем PETG, и даже позиционируется некоторыми производителями как единственный действительно прозрачный пластик для 3D печати. Он более гибок, так же безвреден для здоровья и равнодушен к воде, как PETG. Рекомендуется для изготовления корпусов и абажуров световых приборов, посуды и декоративных изделий. SBS - кандидат номер один на успешное “бутылочное” применение по мнению большинства опытных печатников.
Разумеется, материал для печати должен быть максимально подготовленным, сухим и чистым. Малейшая влага внутри или на поверхности прутка разрушит все планы на прозрачную печать. Обязательно пользуйтесь услугами сушилки и фильтра прутка, они сэкономят уйму вашего времени и, возможно, уберегут от разочарований.
Второе - линейное стопроцентное заполнение в одном направлении. Стандартное для большинства моделей заполнение 20-30%, придуманное для облегчения, ускорения и экономии материала, не подходит для прозрачных изделий, если только вы не хотите сделать учебное пособие для демонстрации разновидностей сеток заполнения. Имитация монолита должна создаваться как монолит.
Где происходит искажение света, делающее материал мутным? Правильно, на границе сред. Значит, чем меньше пузырьков в толще модели, даже исключительно прозрачных самих по себе, тем лучше. А где образуются пузырьки? Подавляющее большинство - на стыках между линиями. Стыков больше и они крупнее в том случае, если линии соединяются под разными углами, поэтому для минимизации пузырьков следует соблюдать несколько правил печати. Первое из них - все линии должны тянуться в одном направлении, как волосы за гребешком.
Третье - максимально широкая и низкая линия. В продолжение темы пузырьков, напрашивается логичное наблюдение - чем меньше стыков, тем меньше у пузырьков шансов на рождение. Очевидно, что более широкая полоса дает меньше стыков на той же ширине модели.
С высотой логика другая - чем ниже линия, тем меньше места, где может зародиться зловредный пузырек. А если и зародится, то, скорее всего, тут же лопнет и исчезнет. Высоту рекомендуется задавать минимальную - до 0.1 мм. Таким образом, из тех, что на картинке ниже, самым прозрачным окажется образец, расположенный в нижнем левом углу таблицы.
Четвертое - низкая скорость печати. Чем медленнее движется головка, тем предсказуемее форма струи, укладываемой на поверхность. Пластик не растягивается, не деформируется, успевает полностью растечься по предыдущему слою и хорошенько с ним слиться в единое целое. Это то, что нам нужно.
Пятое - высокая температура печати. Чем теплее струя пластика, тем прочнее она соединяется с предыдущим и соседними слоями, образуя с ними монолит. Чем горячее материал, тем жиже его консистенция, что помогает быстрому и полному вытеснению воздуха из линий и промежутков между ними. Комбинация высокой температуры с малой скоростью печати как ничто другое способствует прозрачности. Для PETG рекомендуется завышать температуру до 260 ℃, при норме 235-245 ℃, для SBS - 240 ℃ и выше. При этом, не забывайте, что перегретый PETG становится хрупким, почти как искомое нами стекло.
Шестое - отключенный обдув. Принудительное охлаждение вынуждает пластик застывать быстрее, что вредит выполнению нашей задачи. Пузырьки не успевают уйти, а слои спечься как следует. Если модель небольшого размера и не успевает застывать естественным путем, размещайте на столе две и более модели, чтобы увеличить время печати слоя.
Седьмое - убираем верхний и нижний слой крышек. Слайсер закатывает модель сверху и снизу особым способом, как правило зигзагообразным. В любом случае, структура заливки будет нарушена несовпадением линий, что приводит к искажениям световых лучей. Нам этого не надо, делаем количество верхних и нижних слоев равным нулю.
Восьмое - минимальная толщина стенок. Желательно оставить 1 линию по той же причине, что и с верхними-нижними слоями - чем меньше структура линий отличается между собой внутри модели, тем лучше. Обратите внимание, в примерах показаны настройки для слайсера Prusa, в других слайсерах они могут называться иначе, но имеются обязательно.
Девятое - постобработка. Весьма спорный совет, нуждающийся в многочисленных дополнительных исследованиях и подборах параметров.
Механическая обработка в виде шлифования и полирования для материалов вроде PETG и SBS противопоказана, вязкие пластики ее не любят и плохо ей подвергаются.
Химическая, в виде нанесения кистью или напыления растворителя ДХМ (ДХЭ), требует осторожности, так как агрессивная жидкость быстро и глубоко проникает внутрь материала, смягчая его, деформируя и меняя структуру. Обрабатывать следует очень тонкий слой, буквально десятые и сотые доли миллиметра, но как равномерно нанести столь мизерное, но достаточное количество растворителя на поверхность - тема для отдельной научной диссертации.
Термическая, в виде обдува паяльным или техническим феном, тоже потребует немалого опыта и мастерства. Чуть зазевался и модель поплыла. А вообще, обдув - операция полезная, часто помогает легко и быстро избавиться от нитей и “соплей”, которыми так любит обвешаться PETG.
В любом случае постобработка - дело весьма хлопотное и опасное, советовать что-то конкретное остережемся. Но правильно подобранные и проверенные манипуляции могут очень резко улучшить готовый результат. Если дело того стоит, запаситесь терпением и расходными материалами, а потом не забудьте поделиться наработками с нами.
Заголовок
Самое главное, это красиво. Некоторые декоративные изделия могут стать более привлекательным и, как следствие, востребованными, будучи прозрачными или хотя бы полупрозрачными.
Другой части изделий требуется пропускать максимум света по определению, например абажурам светильников, рассеивателям освещения, крышкам индикаторов и так далее.
Некоторые приборы нуждаются в смотровых окнах, которые не всегда можно сделать из куска органического или обычного стекла. Иногда правильнее напечатать “окно” нужной формы и размера, затем вклеить его на заранее подготовленное место. Или же сделать все изделие прозрачным, одним сплошным смотровым окном, хороший пример чему - бутылка, ваза или любая другая емкость под жидкость.
Пластик используют как безопасную имитацию стекла везде, где это возможно. В том числе в театре и кино.
Здесь хотелось бы рассказать об оптических приборах, но увы, задача напечатать приличного качества линзу или, на худой конец, призму, доступна лишь для более точных принтеров, начиная с фотополимерных LCD.
Вывод
К сожалению, добиться кристальной прозрачности от моделей, изготовленных по технологии FFF, пока что не получается и вряд ли получится в ближайшем будущем. При помощи описанных выше техник мы можем лишь уменьшить искажение и потерю светового потока. Но даже такие несложные методы способны дать неплохой результат для массы практических применений, что следует знать, учитывать и чем следует пользоваться при необходимости.
FAQ
В чем преимущество фотополимерной печати перед FFF с точки зрения прозрачности моделей?
Толщина слоя фотополимерной печати начинается с 30 микрон, что в десятки и сотни раз меньше, чем самый тонкий слой, на который способен FFF принтер. Благодаря этому поверхность фотополимерной модели в те же десятки и сотни раз ровнее, а значит гораздо меньше искажает свет. Слой в фотополимернике печатается весь одновременно, что исключает искажения на стыках линий заполнения и стенок, которых просто нет. По вертикали слои спекаются тоже абсолютно монолитно, без пузырьков и разницы оптической плотности (если принтер исправен и смола не просроченная, конечно же). Прозрачную смолу можно выбрать максимально твердую и запросто отполировать ее после печати и засветки механически, как обычное стекло. Таким образом на фотополимерном принтере не без труда, но можно получать даже линзы разных размеров и форм.
Бывает ли прозрачный PLA и ABS?
Натуральный и без красителей PLA неплохо пропускает свет, но назвать его прозрачным в полном смысле слова нельзя. Он молочно-белый, матовый, полупрозрачный. То же самое можно сказать про натуральный ABS. Изредка можно встретить в продаже прозрачные версии этих пластиков, но, скорее всего, это смеси неизвестного состава, легированные непонятно чем. Впрочем, никто не мешает их попробовать, вдруг они даже лучше чем SBS?
Видел в Интернете пример идеального качества печати прозрачным пластиком. Результат визуально не отличается от стекла. Разве такое возможно?
Тут два варианта: или печатники овладели невиданными высотами в печати и постобработке, или это заведомый фейк с целью продать пластик или незаслуженно прослыть великими гуру. Мы склоняемся ко второму варианту, но будем рады, если нас переубедят и счастливы, если научат делать так же.
