Как грунтовать и окрашивать модели, напечатанные на 3D-принтерах (с видео)

Один из этапов процесса отделки — это ключ к превращению объектов, напечатанных на 3D-принтере, в профессиональное изделие. Большинство новичков пропускают его, в отличие от опытных изготовителей моделей. Он облегчает покраску и способствует созданию безупречной окончательной поверхности. Этот этап — грунтовка.

Добавление последнего слоя краски на модель создает эффект присутствия и полировки. Но все, кто зарабатывает на жизнь созданием 3D-моделей, знают, что краска не скрывает недостатков. Без обработки на окончательной поверхности будут видны маленькие ступенчатые отметки или следы крепления поддерживающих конструкций, а также большие треугольники, видимые в сетке 3D-печати. В зависимости от используемой технологии 3D-печати также могут быть хорошо видны линии слоев. Если вы хотите создать сногсшибательную модель, то без грунтовки не обойтись.

Первое интегрированное решение для смешивания цветов полимеров, Color Kit , позволяет выполнять стереолитографическую 3D-печать в различных цветах без необходимости в последующей ручной обработке и покраске. Воспользуйтесь Color Kit, чтобы быстрее выполнять полевые испытания концепций изделий с помощью 3D-моделей высокого разрешения, которые внешний вид которых соответствует области применения.

Грунтовка предназначена для создания безупречной печатной поверхности перед покраской. Нейтральный серый цвет грунтовки подчеркивает недостатки модели и готовит их к шлифовке или заливке специальным герметиком. Это делает процесс окрашивания намного чище, а результат —более профессиональным (особенно при работе с глянцевыми поверхностями).

Грунтовку следует наносить на гладкую поверхность. Грунтовка заполняет очень маленькие трещины и отверстия, а нанесение тонкого слоя краски сохранит детали на поверхности.

В моделях, напечатанных на стереолитографических 3D-принтерах, нужно удалить поддерживающие конструкции и отшлифовать места их крепления. При покраске 3D-моделей с большой высотой слоя, напечатанных из PLA- или ABS-пластика на FDM-принтерах, может потребоваться предварительная шлифовка всей модели для удаления линий слоев. Вместо шлифовки можно использовать тяжелую грунтовку, но она может затушевать мелкие детали вашей модели.

После шлифовки и нанесения первого слоя грунтовки осмотрите поверхность на наличие дефектов. Большинство грунтовок формируют чрезвычайно тонкую отделку, которая подчеркивает мелкие детали при направленном освещении. Нанесите последний слой грунтовки. После указанного производителем времени высыхания, модель готова к покраске (при этом хорошей идеей будет выполнить быструю окончательную полировку).

После грунтовки покраска 3D-моделей аэрозольной краской проходит удивительно быстро (при условии применения правильной техники). Для получения глянцевой отделки нужно нанести несколько равномерных тонких слоев краски на предварительно обработанную поверхность. Тонкие слои позволяют проступать предыдущим слоям, создавая насыщенный и глубокий цвет. Чтобы распылить тонкий слой, держите сопло баллона с краской очень близко от модели, двигаясь быстро. Поворачивайте модель для создания равномерного покрытия.

Не забудьте отшлифовать и отполировать поверхность между нанесением слоев краски. Это позволяет обеспечить гладкую поверхность, которая будет отлично выглядеть благодаря нанесению последнего слоя лака.

Чтобы получить самый насыщенный цвет, добавьте промежуточный или базовый слой. Промежуточный слой — это цветная краска, которая замещает нейтральный цвет грунтовки. Как правило, для полного покрытия поверхности нужно 2–3 тонких слоя. Черный цвет часто используют как промежуточный слой для темных тонов, а белый идеально подходит для светлых цветов.

Для сохранения цветов отдельных деталей, между нанесением слоев применяют временное покрытие. Оставляйте малярный скотч общего назначения не более чем на несколько дней. Производитель краски Tamiya рекомендует завершать аэрозольную покраску в один прием.

После нанесения временного покрытия, верхние слои добавляют окончательный цвет. Представьте эти слои как легкую глазурь над промежуточным слоем. Чем тоньше верхний слой, тем больше проявляется нижний. В перерывах между нанесением дайте краске несколько минут для оседания и убедитесь, что цвет достаточно насыщен.

Когда вы будете довольны цветом, можно переходить к нанесению прозрачного покрытия. Нанесите лак в 1–2 равномерных тонких слоя. Для получения полированной поверхности нужно, чтобы все микрокапли лака стекали вместе, образуя глянцевую оболочку. Хотя в этом нет необходимости, вы можете отполировать поверхность салфеткой для полировки со сверхтонкой зернистостью или обработать ее карнаубским воском для формирования дополнительного защитного слоя.

После окрашивания модель должна высохнуть. Здесь нет жестких правил, но если оставить модель хотя бы неделю, то краска полностью затвердеет. Если до истечения этого времени вам нужно переместить модель, наденьте перчатки и соблюдайте особую осторожность, чтобы избежать повреждений.

Грунтовка

Грунтовка — это специальная краска, которая сильно прилипает к детали и обеспечивает равномерное сцепление краски с поверхностью. Существуют различные грунтовки, предназначенные для различных целей. Аэрозольная грунтовка — это лучший способ покраски деталей, напечатанных на 3D-принтере, так как она быстро покрывает поверхность равномерным слоем. Есть грунтовки и для нанесения кистью, но с ними сложно работать, и они лучше подходят для тонкой отделки. Для получения оптимальных результатов выбирайте совместимые с пластмассами грунтовку и краску от одного производителя. Нам нравятся марки Krylon и Montana (хотя они густые), но краска Tamiya не имеет аналогов — она формирует очень тонкий и равномерный слой, сохраняя все незначительные особенности поверхности.

Вращающийся инструмент

Иногда нужно закончить шлифовку быстро. Использование сменных насадок для вращающихся инструментов позволяет осуществлять шлифовку и полировку моделей различными способами. Барабан позволяет быстро шлифовать следы от поддерживающих конструкций, а стальная проволока хорошо чистит следы на ровных поверхностях. Вращающиеся инструменты предназначены для грубой очистки, поэтому вам понадобится наждачная бумага, чтобы сделать поверхность гладкой. Существует много отличных марок: в США популярны Dremel и Craftsman, а в Европе — Proxxon. Чтобы не обжечь свою модель, уменьшите обороты до минимума (обычно 500–1000) и не надавливайте на инструмент.

Плоские напильники

Эти инструменты не такие неуклюжие и неточные, как ручная шлифовальная машинка. Изящный инструмент… для более цивилизованной эпохи.

Плоский напильник — это один из самых простых, но при этом эффективных инструментов, который позволяет эффективно удалять поддерживающие структуры и шлифовать поверхности. Крепко держа его в руке, можно удалять следы с большей точностью, чем с помощью вращающегося инструмента. Держите проволочную щетку под рукой и регулярно очищайте полотно напильника (в противном случае в нем может застревать пластмасса и полимер). Как и вращающийся инструмент, плоский напильник оставляет шероховатую поверхность, поэтому его лучше использовать для удаления крупных недостатков.

Наждачная бумага

Наждачная бумага — самый неприглядный инструмент в мастерской. За последнее десятилетие она совершила настоящий прорыв благодаря выпуску гибких шлифовальных листов. Гибкие шлифовальные листы можно купить в хозяйственных магазинах. Они служат в 15 раз дольше, чем бумажные. Они не скручиваются, не прокалываются и не сгибаются, и их можно использовать влажными, что уменьшает количество пыли и предотвращает образование налета. Благодаря своей гибкости они легко достигают небольших внутренних пространств и округлых поверхностей.

Удаление пыли

Даже после шлифовки влажным инструментом остается небольшое количество пыли. Удаляйте налет водой и мягкой щеткой (для этих целей вполне подойдет старая зубная щетка). Для серьезной очистки можно взять недорогой ультразвуковой аппарат, который быстро удалит мелкие частицы, попавшие в углы и трещины на поверхности. Если вы работаете в регионе с жесткой водой, использование деионизированной или дистиллированной воды поможет предотвратить появление пятен между нанесением слоев.

Пылесборная салфетка

Пылесборная салфетка представляет собой кусочек мягкой и слегка липкой хлопчатобумажной ткани и предназначена для удаления оставшейся пыли и обеспечения чистой поверхности для покраски. Дайте вашей модели высохнуть, прежде чем использовать пылесборную салфетку: из-за вощеной поверхности ее эффективность на влажных поверхностях понижается.

Брусок, штифты и сверло

Эта маленькая хитрость избавит вас от неприятностей в окрасочной кабине (мы были в восторге, когда увидели эту технику в видеоролике с практическими рекомендациями Адама Сэвиджа). Установив модель на штифт (часто можно использовать уже готовое отверстие в детали), вы можете быстро маневрировать во время распыления и окрашивать модель со всех сторон, проникая в труднодоступные места и не оставляя отпечатков пальцев. Если вы хотите нанести на модель равномерный слой со всех сторон, это очень важно. Рекомендуем заказать штифты разных размеров. Чтобы сделать отверстие в детали минимальным, начните с малого размера и увеличивайте его, пока модель не будет установлена прочно. Просверлите соответствующее отверстие в деревянном бруске или ДСП и установите на нее модель с помощью дюбеля — теперь вам не придется удерживать модель руками во время распыления.

Средства защиты

Распыление краски предполагает работу с аэрозолями и растворителями, которые представляют опасность для здоровья. Обязательно используйте респиратор, одобренный Национальным институтом США по профессиональной безопасности и санитарии на производстве (NIOSH), и работайте в хорошо проветриваемом помещении. Во время покраски используйте нитриловые перчатки, чтобы краска не попадала на руки, а также чтобы не оставлять на модели отпечатки пальцев.

• Грунтовка Tamiya
• Вращающийся инструмент
• Плоские напильники
• Наждачная бумага или гибкие шлифовальные ленты (зернистость 220/320, 400/600)
• Вода
• Мягкая щетка с тонкими щетинками
• Пылесборная салфетка
• Деревянный брусок (немного больше самой модели)
• Сверло и коловорот
• Штифты для фиксации модели
• Средства защиты: перчатки и маска
•  

1. Удалите с модели поддерживающие конструкции
Используйте кусачки или сделайте это вручную. При работе с тонкими деталями можно аккуратно отрезать поддерживающие конструкции в местах крепления канцелярским ножом или бритвенным лезвием.

2. Отшлифуйте следы крепления поддерживающих конструкций.
Аккуратно удалите следы крепления поддерживающих конструкций с модели, воспользовавшись вращающимся инструментом, напильником или даже мелкой наждачной бумагой с зернистостью 220.

3. Отшлифуйте поверхность, сделав ее гладкой.
Степень сглаживания поверхности на этом этапе повлияет на отделку готовой модели. Взяв для начала наждачную бумагу или гибкие шлифовальные ленты с зернистостью 220 или 320, осторожно отшлифуйте всю поверхность модели, чтобы удалить следы от напильника или инструментов. Затем возьмите бумагу с зернистостью 400 или 600.

4. Зафиксируйте модель.
Просверлите начальное отверстие в незаметном месте и установите свою модель на тонкий штифт, а затем вставьте штифт в брусок.

5. Промойте поверхность, чтобы удалить с нее пыль.
Удалите пыль водой и щеткой. Чтобы тщательно очистить поверхность, не оставляя пятен, можно использовать деионизированную или дистиллированную воду (продается в продуктовых магазинах).

6. Вытрите поверхность пылесборной салфеткой.
Наденьте нитриловые перчатки и аккуратно проведите пылесборной салфеткой по поверхности модели аккуратными движениями с большой амплитудой. Постарайтесь не менять направление, но не забудьте протереть маленькие трещины в модели.

7. Перемешайте грунтовку.
Аккуратно взбалтывайте аэрозольную грунтовку круговыми движениями в течение 2–3 минут. Не встряхивайте ее, так как это может привести к смешиванию пропеллента с растворителем, что при распылении приведет к образованию пузырьков в покрытии. Эти действия нужны, чтобы полностью растворить пигмент. После минуты взбалтывания вы должны услышать, как перемешивающий шарик (так называемая «горошина») плавно катается внутри баллона. Это говорит о том, что вся краска перемешалась.

8. Нанесите первый слой грунтовки.
Распыляйте короткими резкими движениями с расстояния 15–20 см от детали. Начинайте каждое движение перед моделью и заканчивайте за ней. Работая быстро, вращайте модель во время распыления. Избегайте попадания большого количества аэрозоля на модель — лучше начать с очень тонкого базового покрытия и постепенно уменьшать прозрачность.

9. Осмотрите первый слой.
Осмотрите модель с нанесенной на нее грунтовкой на предмет участков, которые нуждаются в дополнительной шлифовке или обработке напильником. При необходимости отшлифуйте модель мелкой наждачной бумагой (с зернистостью более 600). Если нужна более тщательная шлифовка, повторите шаги 5–6, чтобы удалить пыль, прежде чем повторно наносить грунтовку.

10. Нанесите последний слой грунтовки.
Быстрыми движениями нанесите еще один слой краски, следя за толщиной слоя, и остановитесь, как только цвет перестанет быть прозрачным. Нанесение толстого слоя на этом этапе скроет мелкие детали на поверхности модели, поэтому постарайтесь не наносить слишком много краски.

После добавления последнего слоя можно приступать к окрашиванию модели! В следующем разделе этого руководства мы расскажем, как окрасить модель, добившись гладкой поверхности, и нанести прозрачный слой для защиты краски.

Краска

Выберите редкую краску, которую легко наносить. Краски из магазина стройматериалов (или даже художественные краски, предназначенные для шероховатых поверхностей) — совсем не то, что вам нужно. Они имеют тенденцию к слипанию и образовывают толстые и грубые слои. Дело в том, что они предназначены для быстрого одноразового использования. Для лучшего сохранения мелких деталей мы рекомендуем применять аэрозольные краски Tamiya. Они доступны в широком спектре цветов, а некоторые даже имеют эффект перламутра или блеска. Эти краски наносятся тонким слоем и обеспечивают отличное покрытие. Краски Tamiya можно приобрести в Amazon и специализированных магазинах для хобби. Линейка синтетических лаков TS хорошо ложится на полимеры Formlabs и позволяет переходить на прозрачный лак или даже на акрил с ручной росписью.

Пилочки для ногтей

Пилочками для ногтей можно полировать загрунтованные и отшлифованные участки. Их можно купить в аптеке. Убедитесь, что вы приобретаете инструмент из комплекта, в который входят три пилочки. Пилочку с самой крупной зернистостью можно не брать, сразу взяв пилочки для полировки.

Бумага для полировки на тканой основе

Эта бумага появилась недавно. Она похожа на наждачную, но имеет меньшую зернистость. Тканая основа позволяет сгибать и изгибать поверхность, а мелкая зернистость идеально подходит для полировки верхних и лаковых покрытий.

Пылесборная салфетка

Пылесборная салфетка — это кусочек ткани с восковым покрытием, предназначенная для удаления пыли и волос с поверхности перед покраской. Аккуратно проводите сложенной салфеткой по поверхности в одном направлении, совершая движения с большой амплитудой.

Малярный скотч

Для большинства работ по покраске лучше всего подходит стандартный синий скотч. Обязательно закрепите края, прикрепив над ними пластмассовую деталь (например, кредитную карту), чтобы краска не просочилась под ленту.

Лак

Хотя лак не может исправить плохо загрунтованную поверхность, он помогает устранить некоторые недостатки поверхности. Лак позволяет получить глянцевую или матовую отделку. Использование лака Tamiya гарантирует совместимость с нанесенной краской. Если вы работаете с другой краской, обратитесь к производителю за рекомендациями по нанесению лака.

Средства защиты

Распыление краски предполагает работу с аэрозолями и растворителями, которые представляют опасность для здоровья. Обязательно используйте респиратор, одобренный Национальным институтом США по профессиональной безопасности и санитарии на производстве (NIOSH), и работайте в хорошо проветриваемом помещении. Во время покраски используйте нитриловые перчатки, чтобы краска не попадала на руки (и модель).

• Краска (для промежуточных и верхних слоев)
• Пилочки для ногтей
• Бумага для полировки на тканой основе
• Пылесборная салфетка
• Малярный скотч
• Лак
• Средства защиты: перчатки и маска
•  

1. Начните работу с грунтованной и зафиксированной моделью.
Если вы еще не сняли поддерживающие конструкции и не отшлифовали поверхность, ознакомьтесь с нашим руководством по грунтовке.

2. Отполируйте грунтованную поверхность двумя пилочками для ногтей с меньшей зернистостью.
Аккуратно отполируйте поверхность пилочками для ногтей: сначала возьмите пилочку № 2, а затем — пилочку № 3. После завершения этой процедуры поверхность должна иметь глянцевый вид.

3. Удалите пыль.
Аккуратно проведите пылесборной салфеткой по поверхности модели, чтобы удалить оставшуюся пыль. Не надавливайте на нее и совершайте движения в одном направлении.

4. Приготовьтесь к покраске.
Наденьте респиратор и перчатки. Перемешайте краску, плавно вращая перемешивающий шарик (так называемую «горошину») внутри баллона в течение 2–3 минут. Вам нужно аккуратно перемешать пигмент, не встряхивая газообразный пропеллент, потому что это может привести к образованию пузырьков при распылении.

5. Нанесите промежуточный слой.
Всегда начинайте и заканчивайте распылять краску за границами модели, чтобы получить максимально ровное покрытие. Держите распылительную насадку на расстоянии около 15 см и быстро перемещайтесь по поверхности, распыляя содержимое баллона вокруг модели. Первые несколько слоев должны выглядеть полупрозрачными. После нанесения непрозрачного слоя оставьте окрашенную модель на 20–30 минут, чтобы дать тонкому слою краски высохнуть. 2–4 слоя образуют равномерное покрытие. 

6. Отшлифуйте поверхность между нанесением слоев.
Слегка обработайте модель между слоями краски, используя самую мелкозернистую наждачную бумагу и пилочку. Это позволит еще больше улучшить качество поверхности. Выполняйте эту процедуру после каждого последующего шага.

7. Заклейте области промежуточного слоя, которые хотите сохранить.
Отрежьте кусочек малярного скотча ножницами или перовым ножом. Плотно приклейте ленту. Надавите на края, чтобы предотвратить попадание краски под них.

8. Нанесите отделочный слой (по желанию).
Нанося контрастный цвет, можно создавать градиенты или насыщенные цветовые сочетания. Если вы хотите, чтобы промежуточный слой был виден сквозь верхний, наносите меньше краски — достаточно 1–2 тонких слоев.

9. Нанесите лак.
Если вы полировали модель между описанными этапами, то нанесение 1–2 тонких слоев лака сделает поверхность глянцевой (после полировки верхний слой будет выглядеть глянцевым практически сам по себе). Вы также можете нанести матовое покрытие, которое защитит вашу модель на долгие годы.

Покажите нам свою работу, отметив в Twitter или Instagram (@formlabs).

Выражаем благодарность нашему другу и коллеге Брайану Чану (@chosetec) за невероятные шарнирные модели жука-оленя и черепашки. Поддержите его модели, посетив магазин Shapeways.