3D列印模型表面工藝處理方法

2021-02-15 愛迪數位化實驗室

3D列印設備我們已經給大家展示過很多成熟的產品和方案。但是很多人還是對這一技術的認知,與客觀的事實有所差距。尤其是在模型表面的光潔度上很多網友總是頗有微詞,那麼有沒有辦法像韓國整容一樣,把這些3D列印的粗糙模型變得光滑呢?

  「打粉底」:填補溝壑變光滑

  之前我們給大家展示過3D列印遺落戰鏡裡面的殺人無人機模型,在這個模型的製作過程中,就用到了填補溝壑的辦法。這種辦法說白了,就是我們日常所說的「打膩子」,這在我們處理表面粗糙的木製家具、修理汽車碰撞剮蹭的時候經常使用。另外一個女性朋友常用的化妝品「粉底」,其實也是一種填補用的化學品,填補臉上細小的皺紋,讓人看起來更年輕。

  補土是填平3D列印模型表面的好辦法

  具體而言,這個辦法是使用名叫「補土」(Putty)的快速固化樹脂來填平這些溝壑。這裡尤其是水補土,是一種噴罐,乾燥的速度要比一般的補土快,並且具有很好的附著力和硬度,這在模型的製作過程中頗為常見。

  水補土也可以填平,但是成本很高,且速度慢效率低

  補土能填補溝壑讓3D列印模型表面變光滑。但是,使用補土一般來說都是比較貴重的模型,因為這種方法費時費力,且成本很高,尤其是消耗人的工作時間很長,那麼有沒有更快速的辦法?有,而且不止一種。

「去死皮」:15分鐘搞定

  砂紙就是常見的拋光手段。一般來說,粗糙的砂紙使用的是很堅硬的碳化矽(SiC)做為磨料,用合成樹脂粘接在布纖維或是紙張表面。當然,這是很多人對於砂紙的印象是表面很粗。但是是事實上,砂紙是分標號的,標號數字越大,就越細膩,平時感覺很糙的砂紙,是400目左右的,而到了2000號的砂紙,就已經能拋光出相當光澤的表面了。這和我們用的「磨砂」洗面奶來磨掉死皮,讓臉看上去更光滑一些,道理上是一樣的。砂紙通過不同標號來實現不同的拋光程度,數字越大越細。藉助砂紙和研磨膏,能把車模拋光到鏡面的效果。使用砂紙拋光3D列印模型,其實就是磨掉了突起的表面,現在也有電動的設備來輔助,這樣對於表面不複雜的3D列印模型來說,拋光的速度很快,一般15分鐘之內就能完成。這個速度要比使用補土打膩子快得多。如果要砂紙拋光,外殼的厚度要足夠,這個外殼大約有2.5毫米左右。但是這並不代表不存在問題。首先是3D列印的物體殼要有一定的厚度,如果很薄,用電動工具一不小心磨穿也不是不可能,圖上顯示的是我們之前3D列印模型的剖面,可以看到模型的壁大約有2.5毫米厚。此外,如果對模型的輪廓尺寸要求很高,砂紙也未必就是很好的方案,因為這種辦法導致模型本身外圍會打磨掉一層,厚度損失有0.1-0.2毫米。

  「美白洗牙」:快速處理表面

  我們日常使用的金屬零件,很多時候,表面不是鏡面,而是有點粗的「磨砂」效果。這種表面質感得到很多人的喜歡。這是金屬加工裡面很常見的工藝,名為噴砂。可以非常快速的把表面粗糙的鑄造、切削後的表面處理成為比較光澤的磨砂效果。在牙醫領域,也用這個技術來處理牙齒表面,噴一種鹽的顆粒,去掉難以去除的牙菌斑,讓牙齒更好看,清潔的徹底。

  噴砂的具體原理,就是通過動力裝置將非常細微的堅硬的細沙球顆粒吹出,這些細沙高速碰撞物體的表面,比較明顯的溝壑就會被「砸掉」,剩下的是略微帶一點粗糙的「磨砂」效果。

  3D列印的模型同樣可以用來進行噴砂處理。噴砂是成熟的工業上處理物體表面的工藝。處理速度非常快,幾分鐘就能處理很大的表面積。不過噴砂的問題在於其需要密閉的工作空間,否則亂飛的顆粒、粉塵都是有害的,換句話說,噴砂不能噴體積過大的3D列印物件,不過還好的是我們桌面用的3D印表機,能列印的物件都不算大,對噴砂工藝來說沒難度。

  「做美甲」:最光滑的表面?

  桌面3D列印,目前來說都是使用的ABS或是PLA材料。而在有機化學領域,丙酮是非常萬能的一種有機溶劑,可以溶解的有機化合物非常多。現在很多女性都喜歡去做價格不菲的「美甲」,而去掉指甲油的「洗甲水」,正是丙酮,用來溶劑指甲油這種硝基油漆,而上指甲顏色的時候,丙酮也是稀釋劑。

  溶劑燻蒸,就是利用丙酮等有機溶劑的溶解性強的特點。將列印好的3D模型放置到一個密閉的空間,用丙酮蒸汽來進行表面材料的溶解,由於表面逐漸溶解液化,所以很快就不再有溝壑的存在。

  在這幾個工藝中,丙酮燻蒸可以說是最難控制的,少了沒效果,多了或是在丙酮蒸汽裡面時間長了,表面甚至會液化氣泡,所以這種辦法適合表面沒有特別需要關照的細節的3D列印模型。而且丙酮揮發性強還有毒,且易燃易爆,所以用丙酮燻蒸處理,一定要注意安全。

  這些常見的工藝處理之後,我們3D列印的模型表面就不再粗糙。而其實這些工業用的處理方法,我們在日常的化妝過程中都能找到原理想通的處理方式,是不是處理過的3D列印模型,如同整容過的明星、PS過的女神一樣,我們會更喜愛呢?

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