Materiali trasparenti come il vetro o l'acrilico hanno un'ampia gamma di applicazioni nella produzione di beni di consumo e sono utilizzati nel settore industriale, sanitario e in molti altri. Ma la prototipazione o la produzione su scala ridotta di parti trasparenti può risultare un processo molto lungo e inefficiente se svolta con i metodi tradizionali, per questo ci si chiede: è possibile eseguire stampe 3D trasparenti? La risposta è sì, con la tecnologia e i materiali giusti.
La stampa 3D stereolitografica (SLA) consente di creare oggetti trasparenti che possono diventare otticamente limpidi se sottoposti a post-elaborazione. Le più recenti tra le stampanti 3D SLA di Formlabs, la compatta Form 3+ e la Form 3L di grande formato, portano la trasparenza a un livello superiore grazie al serbatoio resina flessibile che riduce le forze di distacco; ne risultano parti più trasparenti con un finitura superficiale liscia.
Per produrre parti stampate in 3D traslucide e trasparenti sono disponibili vari materiali:
- La Clear Resin è un materiale rigido che permette di levigare le parti fino a ottenere quasi una trasparenza ottica. Questa caratteristica la rende ideale per la fluidodinamica, lo stampaggio, l’ottica, il lavoro con la luce, le applicazioni che richiedono la visibilità dei particolari interni e qualsiasi altra parte traslucida.
- La BioMed Clear Resin è un materiale trasparente rigido per applicazioni biocompatibili che richiedono il contatto a lungo termine con la pelle o le membrane mucose.
- L’Elastic 50A Resin è un materiale morbido, elastico e parzialmente traslucido. È ideale per la prototipazione di parti normalmente prodotte in silicone.
- La Flexible 80A Resin è un materiale elastico più rigido, anch’esso parzialmente traslucido. È ideale per simulare la flessibilità di gomma o TPU.
In questa guida ti illustreremo vari metodi di finitura per creare parti trasparenti stampate in 3D da utilizzare in una varietà di applicazioni, dall'ottica ai tubi di luce e la fluidodinamica. I metodi vanno da soluzioni rapide che consentono di ottenere un'adeguata trasparenza, a tecniche di nicchia per la creazione di parti otticamente chiare.
Stampe 3D chiare e trasparenti sono ideali per creare parti di prototipi con visibilità delle cavità e dei dettagli interni, alloggiamenti di LED, finestre, modelli anatomici o dispositivi medici trasparenti. Noi di Formlabs e i nostri clienti abbiamo utilizzato la Clear Resin per creare una lente ottica trasparente per una macchina fotografica stampata completamente in 3D, piastrelle per un'installazione composta da lenti di Fresnel in Times Square, tubi di luce, prismi, dispositivi millifluidici e molto altro.
L'ingegnere per le applicazioni Amos Dudley di Formlabs ha progettato e stampato in 3D la lente per una macchina fotografica stampata completamente in 3D.
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Domande frequenti: è possibile stampare l'acrilico in 3D?
Sì, ma ad alcune condizioni. Il polimetilmetacrilato (PMMA), comunemente noto come acrilico, è una termoplastica trasparente usata come alternativa più resistente al vetro. Anche se è possibile stampare l'acrilico su stampanti 3D a modellazione a deposizione fusa (FDM), il processo non è molto intuitivo. Infatti il materiale stesso è tossico e soggetto alla deformazione, mentre le parti stampate in 3D risultano parzialmente traslucide per via della minore risoluzione delle stampanti FDM.
Per stampare in 3D parti interamente trasparenti come l'acrilico, consigliamo di usare una stampante 3D SLA con la Clear Resin e in seguito di eseguire la post-elaborazione, in modo da ottenere la piena trasparenza delle parti applicando uno dei metodi descritti in questo articolo. Uno dei metodi per garantire la trasparenza è l'applicazione di uno spray acrilico.
Metodi per la post-elaborazione delle stampe 3D trasparenti
Abbiamo testato diverse tecniche per la post-elaborazione di parti stampate in 3D con la Clear Resin. In questo articolo parleremo della levigazione a mano, del rivestimento trasparente e dell'immersione nella resina. Ciascuna opzione richiede diversi livelli di sforzo, a seconda del grado di trasparenza e della finitura superficiale richiesta dalla parte.
Levigazione e lucidatura a mano
Applicazioni: la levigazione e lucidatura a mano può essere efficace per forme semplici con pochi dettagli, ma è meno adatta alla finitura di modelli complessi. È molto difficile ottenere una trasparenza ottica completa con questo metodo.
Per rendere una parte trasparente a mano, devi continuare a levigare la superficie fino a utilizzare grane estremamente fini, ma con un po' di impegno, puoi levigare e lucidare le parti in modo che siano trasparenti come una lente d'ingrandimento. Tuttavia, è molto difficile eliminare completamente tutte le linee degli strati tramite la finitura manuale: se guardi la parte da un'angolazione ridotta rispetto alla luce, potrai notare dei piccoli graffi sulla superficie.
Istruzioni: utilizza una serie di grane incrementali di carta abrasiva per levigare la superficie, quindi lucida la parte con un detergente acrilico e un panno in microfibra.
Quando inizi a usare una grana da 3000, le parti stampate diventano lucide e lisce al tatto. Una volta raggiunta una grana di 12 000, la superficie diventa riflettente. Prova a utilizzare una gamma di carte abrasive e fogli in rete abrasivi con grane da 400 a 12 000, in incrementi di 200, passandoli lentamente e con attenzione per pulire le parti tra un livello di grana e l'altro ed eliminare i graffi del livello precedente prima di passare a quello successivo.
Il nostro sito di assistenza offre una semplice guida visiva passo dopo passo per la levigazione manuale, che include una finitura opzionale con spray acrilico.
Consiglio: se devi solo ottenere una semitrasparenza, usa semplicemente olio minerale per creare una finitura uniforme e nascondere eventuali macchie.
Abbiamo testato una varietà di metodi di lucidatura di stampe 3D trasparenti, dalla levigazione a mano al rivestimento a spruzzo e l'immersione nella resina.
Rivestimento a spruzzo
Applicazioni: il rivestimento a spruzzo è un modo semplice e veloce per aumentare la trasparenza delle parti senza ridurne eccessivamente i dettagli. Questo metodo è efficace per tutti i tipi di modelli, dato che è in grado di rivestire dettagli complessi che possono essere difficili da raggiungere con la normale levigazione e lucidatura.
Il rivestimento trasparente aiuta a nascondere le linee degli strati e a proteggere le parti dall'esposizione ai raggi UV, che possono causare ingiallimento e polimerizzazione post-stampa accidentale. Se desideri ottenere una finitura superficiale liscia e simile al vetro, esegui la levigazione e la lucidatura a mano prima di procedere con il rivestimento a spruzzo; maggiore è la levigatura prima dell'applicazione della vernice trasparente, migliore è la trasparenza. Questa fase aggiuntiva è ideale per la post-elaborazione di prototipi che assomigliano alla plastica completamente trasparente; ad esempio, imballaggi, bottiglie e microfluidici.
Istruzioni: ci sono diverse opzioni per il rivestimento trasparente, dagli spray economici ai prodotti che richiedono una stanza e strumenti dedicati.
- Vernici a spruzzo per rivestimento trasparente di uso generale: è disponibile un'ampia gamma di spray convenienti e di alta qualità. Noi consigliamo di usare una vernice trasparente 2K.
- Spray per il settore automobilistico: le vernici acriliche trasparenti a base di uretano ad alto contenuto di solidi offrono una brillantezza elevata e sono progettate per l'essiccazione all'aria e la cottura, ma richiedono una pistola a spruzzo e uno spazio dedicato per la spruzzatura, nonché un rivestimento di base.
Per il rivestimento a spruzzo, inizia con una parte pulita e asciutta già lavata in alcool isopropilico. Non eseguire la polimerizzazione post-stampa della parte prima della verniciatura, perché questo potrebbe causarne l'ingiallimento. Lascia asciugare la parte all'aria. Una volta asciutta, applica due o tre mani di vernice a spruzzo in un ambiente privo di polvere.
Consiglio: potresti anche pagare una carrozzeria per applicare il rivestimento con uno spray come Universal Clear di Lesonal. Nella maggior parte dei casi, le officine utilizzeranno un solvente leggero, come la nafta, per pulire e preparare la superficie del pezzo prima della verniciatura.
Per un'installazione in Times Square chiamata Window to the Heart, i team di Formlabs e di Aranda/Lasch hanno collaborato con una carrozzeria per rivestire tutte le piastrelle con Universal Clear di Lesonal.
Rivestimento di resina
Applicazioni: questo metodo è ideale quando sono necessarie parti molto trasparenti e funziona solo su superfici piatte o quasi piatte, come una lente o una finestra all'interno di una parte.
L'immersione nella resina consente di ottenere parti estremamente lisce, con riflessi superficiali chiari e nitidi.
Questa tecnica può essere utilizzata per ottenere una finitura ancora più liscia sulle parti stampate in altri materiali stereolitografici, anche se può ridurne i dettagli.
Istruzioni: applica delle gocce di Clear Resin sulla parte utilizzando una siringa oppure immergi la parte come desideri. La resina viscosa riempirà strati e graffi, formando una superficie completamente liscia.
Lo strato di resina deve essere il più sottile possibile, eliminando allo stesso tempo le linee dei livelli. Rimuovi eventuali bolle con una siringa. Sottoponi la parte a polimerizzazione post-stampa completa utilizzando le impostazioni appropriate, quindi ripeti il processo per l'altro lato: sia l'immersione, sia la polimerizzazione.
Tre stadi delle lenti immerse nella resina, con la lente finale sulla sinistra.
Nota: il processo di immersione modifica leggermente la lunghezza focale delle lenti. L'ingegnere per le applicazioni Amos Dudley di Formlabs ha progettato e stampato un dispositivo per testare le lenti da utilizzare con gli obiettivi per fotocamera stampati in 3D.
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