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指南

如何为 3D 打印部件上底漆与涂装(附有视频)

喷漆存在典型问题。常用于涂鸦、喷涂公共设施指示牌以及生锈汽车的修补,设计师通常将喷漆用于快速遮盖和平整表面,而不是为了精细的艺术效果。但是通过合适的技术,喷漆也能创造出光滑表面与饱满的颜色渐变效果。

本指南适用于工业设计师、数码艺术家、角色设计师或者模型建造师。您会了解使用任一台桌面级 3D 打印机,如何得到类似于汽车的光滑表面效果,将您的部件从简单的 3D 打印件转变为可用于展示的成品。

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桌面级立体光固化 (SLA) 3D 打印介绍

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如何涂装 3D 打印部件

后处理过程中有一步就是将 3D 打印物体转变为专业产品的关键。大多数新手忽略了这一步,但是所有经验丰富的模型建造师都会这样做它会使涂装过程毫不费力,也有助于得到完美的最终表面。这一步就是上底漆。

在部件上添加最后一层油漆涂层会产生表观效果与抛光效果。但是任何专业的 3D 打印模型设计师都知道油漆不能掩盖缺陷。未经过处理的部件,最终表面会出现小的台阶标记或支撑标记,以及 3D 打印网格中任何可见的大三角形网格。取决于所使用的 3D 打印工艺,也可能会存在清晰可见的层线。如果您的最终目标是制造一个十分出色的物体,那么底漆是必不可少的。

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上底漆的目的在于在涂装前创造一个干净的打印表面。底漆的中性灰色突出显示模型中的缺陷,可进行打磨或使用建模腻子填充。这会使得涂装过程更干净,并获得更专业的成品(尤其是表面有光泽)。

在上底漆前,部件表面必须光滑。尽管底漆会填充很小的裂纹和孔洞,但涂抹一层薄薄的油漆将保留表面细节。

对于 SLA 3D 打印机,这与去除支撑结构以及打磨支撑标记有关。对于 FDM 打印机,在打印大层高的 PLA 或 ABS 3D 打印件时,为确保层线不可见,涂装前可能需要打磨整个模型。厚底漆可替代打磨,但是会掩盖部件的一些复杂精细的细节。

在打磨和添加第一层底漆后,再次检查表面是否存在缺陷。大多数底漆在涂抹后都会使表面平整光洁,并在光线直射时,突出显示部件的复杂细节。涂抹最后一层底漆并在生产商指定的干燥时间后,可对部件进行涂装(快速的最终抛光是不错的主意)。

完成底漆后,喷涂 3D 打印模型会出乎意料的迅速(使用合适的技术)。若想达到光洁的表面效果,必须在预处理表面上喷涂多层薄且均匀的油漆。薄涂层可以让下方漆层显示出来,创造出层次丰富且饱满的色彩。要喷涂薄涂层,将油漆罐喷嘴十分靠近模型并快速移动。转动模型使涂层均匀。

在喷涂两层漆层中间,记得应打磨和抛光油漆表面。这可以使表面保持光滑,并在最终清漆层下具有光泽。

要得到最为丰富的色彩,添加内涂层或基底层。内涂层为有色油漆,可遮住底漆的中性颜色。通常需要 2 至 3 薄层才能完全覆盖表面。暗色调内涂层的流行颜色为黑色,亮色调则为白色。

两层涂层之间,用遮蔽胶带保留特定颜色的细节。请勿保留通用遮蔽胶带超过几天。油漆生产商 Tamiya 建议在一次性完成喷涂。

遮盖后,面漆添加最终颜色。将这些涂层想象成是内涂层上的亮色釉料。面漆越薄,则内涂层显露越多。在两次喷涂之间,静置油漆几分钟以查看颜色是否足够饱和。

在您对颜色感到满意时,则可以开始喷涂清漆涂层。喷涂 1 或 2 层薄且均匀的清漆。在抛光后的表面上,只需让所有清漆的微滴聚集到一起,从而在部件上形成有光泽的外壳。尽管没有必要,您可以使用超细研磨抛光布或巴西棕榈抛光蜡来抛光表面,以增加额外的保护层。

涂装后,等待一定时间使模型干燥。虽然没有硬性规定,但是可以静置模型至少一周以使油漆完全硬化。如果在这之前您需要移动模型,请佩戴手套并小心碰触以免损坏模型。

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逐步进行:为 3D 打印部件上底漆

材料

These tools of the trade will help make priming your part simple.

这些专业工具有助于简化您的部件喷涂底漆工作。

底漆

底漆是一种特殊的油漆,可以牢固附着于部件并为面漆提供均匀的附着表面。不同的底漆有不同的用途。喷涂式底漆是喷涂打印部件的最佳方式,因为其能快速覆盖表面并形成均匀涂层。可以采用刷涂底漆,但操作困难,更适合于精细修饰。为了得到最佳效果,应选择同一品牌且具有塑料相容性的底漆和油漆。我们偏好于 Krylon 和 Montana(尽管两者均采用厚重配方),但并不能和 Tamiya 品牌模型油漆相提并论,Tamiya 油漆非常薄且均匀,并能保留精细的表面细节。

旋转刀具

因为有时需要快速打磨。带有可换式钻头的旋转刀具为打磨和抛光部件提供多种选择。辊筒打磨钻头可以快速打磨支撑标记,而钢丝刷可磨平表面标记。旋转刀具打磨后表面较为粗糙,所以您还需要使用砂纸以获得光滑的表面效果。有许多不错的品牌:Dremel 和 Craftsman 在美国很受欢迎,Proxxon 则是欧洲的热门品牌。为避免烧焦部件,应将转速降低至最低(通常为 500–1000)并轻触。

手锉

手锉不像磨砂机那么笨重和随意。是一种更为优雅的工具......适合更文明的时代。

手锉是最简单有效的工具之一,既可以去除支撑机构也可以打磨表面。使用牢固的把手,您可以比使用旋转工具更可控地去除标记。在手边准备一把钢丝刷,并时常清理手锉的齿(否则塑料和橡胶会粘在齿上)。与旋转刀具一样,使用手锉打磨后表面仍粗糙,因此最好将其用于去除较大的支撑结构。

砂纸

作为商店里最单调乏味的工具,随着柔性砂纸的问世,在过去十年中砂纸实现了光速发展。在家装商店有售,柔性砂纸的使用寿命是纸质砂纸的 15 倍。它们不会卷曲、刺破或起皱,并且也可以湿用,有助于减少灰尘以及避免砂齿之间出现堆积。因为能弯曲,柔性砂纸可以轻松达到狭小的内部空间以及圆形表面。

除尘设备

即使在湿打磨后,表面还是会残留一些灰尘。用水和柔软的板刷(旧牙刷也有效)将堆积物去除。对于仔细的清理,使用廉价的超声波仪可以快速去除角落以及表面裂纹处的细小颗粒。如果您在硬水地区工作,使用去离子水或蒸馏水将避免涂层之间出现斑点。

除尘布

除尘布是柔软,稍有粘性的棉布,用于去除残存灰尘并保持表面干净以便涂装。模型干燥后方可使用除尘布—蜡质表面不适合用水清理。

喷涂块、销钉和电钻

这个简单的技巧可以使您在喷台工作时免受痛苦(当我们在 Adam Savage 的模具制作教程中看到这个技术时十分激动)。将您的 3D 打印件安装在销钉上(通常情况下,您可以使用部件中已有的孔),您就可以在喷涂时快速移动,可以接触到部件的所有侧面、角落以及缝隙,且不会留下任何指纹。这在您想要在模型的所有侧面增加均匀涂层时非常重要。我们建议您订购各种尺寸的销钉。为了使部件上的孔尺寸最小化,请从小尺寸开始逐步增大,直到模型可以牢固就位。在木块或 MDF 上钻出相对应的孔,并将部件通过销钉插入其中—现在您可以在喷涂模型时解放双手了。

安全设备

喷漆意味着在漂浮微粒和溶剂的空气中工作,这两种物质都会危害健康。记住要使用美国国家职业安全卫生研究所批准的口罩并在通风良好的工作区工作。在喷涂时,佩戴好丁腈手套以避免油漆喷到手部,同时也保护模型免受指纹的影响。

工具清单

上底漆的步骤

1. 从部件上去除支撑结构

使用一组平口剪钳以去除部分支撑,或用手剥离支撑结构。处理易碎零件,使用 Exacto 刀或剃刀片小心切掉支撑末端。

Step 1. Remove supports from your part

2. 磨光支撑标记。

使用旋转刀具、手锉或 #220 细砂纸,轻柔地从模型上去除支撑标记。

Step 2. Sand down support marks.

3. 打磨和光滑表面。

本步骤中表面的光滑程度将影响成品的光洁度。用 #220 或 #320 砂纸或柔性砂带开始轻柔打磨整个模型表面以去除任何锉痕或工具标记。使用 #400 或 #600 砂纸继续打磨。

Step 3. Sand and smooth surface.

4. 安装部件。

在不显眼的位置钻一个起动器孔,并将部件安装在一个细销钉上,然后将销钉插入喷涂块。

Step 4. Mount the part.

5. 清洗表面以去除灰尘。

使用刷子和水,冲洗灰尘。您可能偏向使用去离子水或蒸馏水(可在杂货店购买)来彻底清洗表面,且不留下任何斑点。

Step 5. Wash the surface to remove dust.

6. 用除尘布擦拭表面。

佩戴丁腈手套,用除尘布长时间轻柔擦拭模型表面(从头至尾)。尽量沿着连续方向进行擦拭,但不要忘记擦拭模型的小裂纹。

Step 6. Wipe down the surface with a tack cloth.

7. 混合油漆。

以打圈形式,轻轻搅拌喷涂底漆 2 至 3 分钟。避免摇晃,因为这会将推进剂与溶剂混合,导致喷涂时在涂层中出现气泡。目的是使颜料完全溶解在溶剂中。搅拌一分钟后,您会听到搅拌球(称为“豌豆”)在罐内平稳滚动,表明所有油漆已混合均匀。

Step 7. Mix the primer.

8. 喷涂第一层底漆。

距离部件 6 至 8”,短而快地进行喷涂。从部件前方开始喷涂至部件后方结束。快速移动,喷涂时转动部件,以避免喷雾聚集在部件上—最好从非常薄的打底涂层开始,慢慢增加不透明度。

Step 8. Spray the first coat of primer.

9. 检查第一层涂层。

喷涂底漆后,检查是否有区域需要额外进行打磨或修整。如有必要,使用细砂纸 (> #600) 返工并抛光部件。如果需要打磨,在重新喷涂前,一定要重复步骤 5–6 以清理灰尘。

Step 9. Inspect the first coat.

10. 喷涂最后一层底漆。

快速喷涂另一层油漆,确保涂层薄并在颜色不透明时就停止喷涂。过量的油漆会填充细节,所以一定要避免添加过厚的涂层。

Step 10. Spray the final coat of primer.

添加最后一层底漆后,就可以准备涂装部件了!本指南的下一部分中,我们将要介绍如何添加光滑模型的油漆任务并以添加清漆进行保护来结束任务。

逐步进行:为 3D 打印部件涂装

材料

Materials to paint 3D printed parts

油漆

选择易于控制的薄油漆。五金商店的油漆(甚至是为粗糙表面设计的美术用油漆)不是您所需要的。它们都容易结块并形成厚且粗糙的涂层。这是因为它们专为快速一次性应用而设计。为了得到最佳细节效果,我们推荐 Tamiya 喷漆。其颜色范围广,包括乳白色和闪光效果。这些油漆很薄且具有较大的覆盖范围。Tamiya 油漆可在亚马逊以及专卖店买到。TS 系列合成漆适用于 Formlabs resin,并用作清漆或甚至可以用于手工涂绘亚克力。

磨光棒

指甲磨光棒适用于已上好底漆并打磨后部件的抛光表面。在任何药店都可以买到。确保购买 3 级系统类型—跳过最大粒度并直接选择磨光和抛光棒。

纤维型抛光纸

抛光纸是最近的创新产品,粒度与砂纸相似,但比砂纸更细。您可以弯曲或折叠纤维型抛光纸,其细砂更适合抛光面漆与清漆。

除尘布

除尘布是一块带有蜡质涂层的棉布,用于在涂装前清除表面上的灰尘和头发。用折叠的除尘布,长时间轻柔并沿同一方向擦拭表面。

遮蔽胶带

对于大多数单次涂装任务,标准蓝色油漆胶带最为合适。确保使用塑料部件(如信用卡)固定边缘以免油漆渗入下方部件。

清漆

清漆无法修复底漆不佳的表面,但它有助于平整表面缺陷,并能为您提供光滑或哑光表面两种选择。使用 Tamiya 清漆保证与您的油漆层相兼容。如果您正在使用另一种喷漆,请向生产商询问其推荐的清漆。

安全设备

喷漆意味着在漂浮微粒和溶剂的空气中工作,这两种物质都会危害健康。记住要使用美国国家职业安全卫生研究所批准的口罩并在通风良好的工作区工作。在涂装时,佩戴定睛手套以免油漆喷到手上(以及模型上)。

工具清单

涂装步骤

1. 在已上好底漆并安装好的部件上开始涂装。

如果您尚未去除支撑结构以及打磨表面,请在本指南中的底漆教程中获取所有详细信息

Step 1: Start with a primed and mounted part.

2. 擦亮并抛光底漆表面。

使用指甲磨光棒,以先用 #2 档(锉)再用 #3 档(磨)的方式轻轻抛光表面。之后,表面将具有光泽。

Step 2: Buff and polish the primed surface.

3. 清理灰尘。

使用除尘布轻柔擦拭模型表面以去除任何残留灰尘。沿表面同一方向轻轻擦拭。

Step 3: Clean off the dust.

4. 准备涂装。

佩戴口罩与手套。轻轻转动油漆罐内部的混合珠(称为“豌豆”),搅拌 2 到 3 分钟。目的在于轻柔混合颜料而不会晃动气体推进剂,否则会在喷漆中产生气泡。

Step 4: Get ready to paint.

5. 喷涂内涂层。

始终在模型上开始和结束喷涂,以获得最为均匀的表面。保持喷嘴在距离模型 6‘’ 位置处,并在围绕模型旋转喷涂方向的同时在表面上快速移动。前几层应该是透明的。一旦涂层不再透明,静置已涂装的模型 20 到 30 分钟以便干燥薄油漆层。2 到 4 层会形成均匀涂层。 

Step 5: Spray on the undercoat.

6. 层间抛光。

使用最细的砂纸和抛光棒,轻柔处理油漆涂层之间的模型。这将进一步细化表面。从现在开始每个步骤之间都要进行此操作。

Step 6: Polish between layers - Wet, buffing and sanding
Step 6: Polish between layers - After wet sanding

7. 遮盖住您想要在内涂层保留的区域。

用剪刀或 X-Acto 刀剪/割下遮蔽胶带。将之牢牢粘在需要保留内涂层的部分。请适当按压胶带边缘,以避免油漆渗入下面的部件。

Step 7: Mask off areas you want to preserve in the undercoat.

8. 喷涂面漆(可选)

通过应用对比色,您可以创造渐变色或丰富的色彩混合。如果您想要显示出内涂层,减少油漆用量—1 到 2 薄层就可以了。

Step 8: Apply the topcoat (optional).

9. 以喷涂清漆结束。

如果您已经在每一步之间完成了模型抛光,那么 1 到 2 层清漆薄层就会使表面具有光泽(抛光后,面漆几乎本身就是有光泽的)。可以选择哑光涂层,将会保护您的模型多年。

Step 9: Finish with clearcoat.
Painting 3D printed parts - Beetles

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感谢我们的朋友兼同事 Brian Chan (@chosetec) 提供优秀的全关节锹形甲虫以及全关节稚龟模型。在 Shapeways 商店支持他的设计。