清晰透明3D打印完整指南

魔猴君  知識堂   88天前

產(chǎn)品設計師需要清晰透明的瓶子原型，牙醫(yī)看重清晰的3D打印手術指南，而透明度是3D打印燈具、建筑模型和眼鏡的珍貴特質。

如今，材料的進步比以往任何時候都更加明顯，甚至可以用3D打印處方鏡片和顯示器來實現(xiàn)增強現(xiàn)實技術。

有多種3D打印方法可以實現(xiàn)透明部件，從價格實惠的透明線材和一些后處理步驟到先進3D打印機上的工業(yè)級樹脂材料。還有豐富的3D打印服務提供透明部件。

下面我們將介紹如何使用FDM、樹脂和其他3D打印技術實現(xiàn)不同程度的透明度。

圖片1：Yorken使用Cults3D模型3D打印的透明燈罩（來源：Cults3D）

可用于3D打印的半透明材料有很多種，幾乎都是塑料。3D打印玻璃和硅材料已經(jīng)取得了進展，但聚合物是最容易獲得的材料。

在這里，我們將重點介紹真正透明（即完全透明）材料的日益普及。首先，我們將介紹透明3D打印的主要方法（SLA和FDM），然后再介紹獲得高質量結果的最佳實踐。最后，我們將提供可用于透明3D打印的細絲和樹脂列表。

盡管您會在本文中找到許多技巧，但許多3D打印機可能無法打印出完美無瑕的透明部件。除了自己打印部件，您還可以隨時使用3D打印服務，例如Craftcloud的價格比較服務，以快速找到最優(yōu)惠的價格的最佳服務。

現(xiàn)在，讓我們探索打印清晰透明3D部件的可用方法。

圖片2：Nexa3D出品的用于透明部件的透明樹脂（來源：Nexa3D）

透明部件的樹脂3D打印

圖片3：打印機制造商3D Systems提供SLA和材料噴射3D打印機，可生產(chǎn)用于工業(yè)原型的透明部件（來源：3D Systems）

基于樹脂的打印方法（立體光刻，SLA；數(shù)字光處理，DLP；液晶顯示器，LCD）顯然是透明部件的首選，因為層線比基于細絲的方法更不明顯。這些方法無需太多后期處理即可提供近乎清晰的結果。

透明樹脂在紫外線下固化后，可以制作出透明的部件，但有一些技巧可以獲得最清晰的打印件，例如以100%填充密度打印。這個技巧肯定會增加打印時間，但它可以制作出晶瑩剔透的部件，甚至是功能齊全的相機鏡頭。

圖片4:用于Lithoz 3D打印機的Glassomer的LithaGlass材料（來源：Lithoz）

微樹脂3D打印技術可以生產(chǎn)用于研究或醫(yī)療應用的微型、精細的物體，也可以實現(xiàn)透明。微立體光刻(μSLA)可以打印微型部件，分辨率在2微米(μm)到50微米之間。它需要專用樹脂、精密激光器和聚焦透鏡，從而產(chǎn)生幾乎令人難以置信的小光點。雙光子聚合(TPP)是一種與μSLA類似的技術，但尺寸更小。TPP目前用于研究、醫(yī)療應用和微型部件制造，例如微型電極和光學傳感器。

陶瓷3D打印公司Lithoz與德國玻璃制造商Glassomer合作，推出了另一項基于樹脂的技術。該產(chǎn)品名為“LithaGlass”，首先使用石英玻璃基漿料，可實現(xiàn)3D打印的靈活性和熔融石英玻璃的性能。后處理包括在高達1,300°C的烤箱中燒結打印件，以熔化聚合物粘合劑并將玻璃顆粒熔合成固體透明件。盡管材料熔化，但該公司聲稱，零件在各向同性（各個方向均等）收縮后仍能保持其形狀。截至2024年，該材料在Lithoz網(wǎng)站上仍被歸類為“預系列材料”研究項目。

圖片5：Stratasys Polyjet 3D打印機的VeroClear樹脂可作為概念建模和各種其他應用的玻璃替代品（來源：Stratasys）

材料噴射是另一種基于樹脂的方法，其中紫外線固化樹脂逐滴沉積在表面上，并通過紫外線立即固化。Polyjet是3D打印機制造商Stratasys開發(fā)的材料噴射方法。要使用Polyjet獲得清晰的打印件，您需要從透明樹脂（例如Stratasys的VeroClear）開始。為了獲得最佳效果，Polyjet部件通常必須使用漆、拋光或光漂白工藝進行精加工。

3D打印機制造商Mimaki的專有技術也是一種材料噴射技術。它使用噴墨打印技術將白色、透明和CMYK的紫外線固化液體樹脂以及可溶解的支撐材料逐層沉積在床上。每層都通過紫外線固化。

用于透明部件的FDM 3D打印

圖片6：PETG獨特的半透明性使其與眾不同（來源：Rygar1432 via PrusaPrinters）

熔融沉積成型(FDM)可讓您使用透明絲作為起始材料來制作透明部件。此過程會在成品部件的邊緣留下可見的脊線，但通過后處理和我們下面詳細介紹的一些技巧，幾乎可以完全去除它們。

您不必局限于一種透明塑料。透明塑料可以用PLA、PETG、聚丙烯和多種其他聚合物制成，從經(jīng)濟型和裝飾型到工業(yè)型和生物相容型。

如果您要打印大型物品，例如燈或標牌，使用顆粒狀透明材料（與顆粒材料擠出系統(tǒng)一起使用）更經(jīng)濟。透明顆粒通常與注塑成型中使用的材料相同，與長絲材料相比，透明顆粒的種類更多，但通常不會少量出售。

玻璃擠壓3D打印技術正在興起，但考慮到工業(yè)設備和溫度，它主要應用于科學實驗室和藝術工作室。它尚未在商業(yè)上廣泛應用。

獲得最清晰的3D打印效果的打印技巧

圖片7：采用Detax的Freeprint Ortho樹脂制作的牙科手術導板（來源：Detax）

對于樹脂透明3D打印，實現(xiàn)真正透明度的最佳實踐主要發(fā)生在后期處理中，我們將在下面介紹，但在打印過程中可以嘗試的一個技巧是在透明樹脂中添加一點藍色染料，以抵消固化過程中紫外線的黃化過程-盡管這可能會導致打印件模糊不清，并且需要進行一些實驗。

使用材料擠出或FDM進行打印時，某些打印設置可以提高打印質量。例如，您應該使用更高的熱端溫度、更大的層高和較低的填充。這些步驟將確保透明材料適當熔化、間隔開并足夠空心，以實現(xiàn)最佳透明度。

還要考慮部件方向。您需要垂直于Z軸的透明度、XY平面的透明度還是完全透明度？要制作透明花瓶，您很可能只需要X軸和Y軸（橫跨它）的透明度。要制作平面窗口，您只需要通過Z軸的透明度。要完全透明，您需要所有軸的透明度。

要實現(xiàn)X軸和Y軸的透明度，需要相對于所用噴嘴尺寸較大的層高。層高越大、球形度越高，折射的光線越少，因此3D打印部件越透明。根據(jù)材料制造商Taulman3D的說法，以噴嘴直徑的70%-90%進行打印可獲得更透明的打印件。

提高透明度的最佳FDM打印設置：

打印速度較慢（為正常打印速度的25%-30%）

使用更大的噴嘴打印更厚的層

以噴嘴直徑的70%-90%進行打印，以獲得折射較少光線的結構

使用燈絲范圍內的最高噴嘴溫度（確保塑料熔合）

使用高于100%的流量（例如108%）

單一方向填充

禁用風扇或打印冷卻

獲得最清晰樹脂打印件的后處理技巧

圖片8：在水中打磨透明樹脂部件可去除表面劃痕、層線和瑕疵（照片：Christopher Daniels）

對于大多數(shù)3D打印來說，后期處理是實現(xiàn)預期效果的必要條件。透明打印也不例外。事實上，大部分實際透明度都是在這里實現(xiàn)的。

盡管樹脂可以直接從打印機中生產(chǎn)出真正令人驚嘆的透明部件，但一旦將這些部件經(jīng)過標準的樹脂清洗和固化，您通常會得到渾濁的不透明部件。別擔心，您可以通過一些后處理將它們恢復到透明狀態(tài)。

首先，必須清潔樹脂部件或清除任何樹脂殘留物。通常使用異丙醇進行清潔。然后在紫外線下固化。避免過度固化以防止變黃。最后，必須對部件進行打磨、拋光，并涂上透明涂層或清漆。

為了獲得最佳效果，打磨應從400目開始，逐漸增加到12,000目，此時零件會變得反光。打磨和拋光后，噴上透明涂層可產(chǎn)生漂亮的表面效果，同時防止紫外線照射導致變黃。也可以將零件浸入樹脂中以獲得真正光滑的表面（盡管這對鏡片來說并不理想）。

獲得最清晰的FDM部件的后處理技巧

當涉及FDM打印時，需要打磨掉上面樹脂部分中所述的層線。

在花了一些時間從3D打印部件上去除表面材料后，就該添加材料了。透明涂層經(jīng)常被忽視，但它仍然是一種簡單、有效且快速的方法，可以平滑、填補缺陷并提高透明部件的清晰度。

透明涂層和清漆有不同的表面效果，從啞光、緞面到半光和光澤。雖然有用于3D打印部件的涂層，但用于透明汽車部件的清漆同樣有效。

噴涂時，從約30厘米遠的地方開始，左右移動以確保涂層均勻，避免過度噴涂。根據(jù)具體噴涂情況，您可能需要在室溫下等待至少24小時，然后再處理部件。

干燥后，再次用高目數(shù)砂紙(1000+)打磨，以去除涂層中的任何瑕疵，例如散落的灰塵顆粒、過度噴涂或“橘皮”。打磨后，用清水沖洗部件，確保部件干燥且無灰塵，然后再涂另一層。

根據(jù)表面粗糙程度，您可能需要涂上額外的漆層。但需要注意的是，不要涂上厚厚的一層漆，因為這會導致表面發(fā)粘，似乎永遠都干不了。

一些基于絲材的3D打印部件可以用溶劑處理，但請注意，溶劑并非適用于所有FDM打印材料。例如，在ABS部件上使用溶劑會導致令人不快的渾濁效果。

例如，PolySmooth線材專為透明模型而設計。PolySmooth可以用乙醇完成，將乙醇噴灑在打印件上，然后晾干幾天。多次重復使用會使部件變透明。但是，由于溶劑的作用，部件可能會失去尺寸穩(wěn)定性。

編譯整理：ALL3DP