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透明3Dプリントガイド

投稿者 : FIT THAI on

透明な3Dプリントガイド

ガラスやアクリルなどの透明素材は、消費財、産業用途、医療など、幅広い製品に使用されています。しかし、従来の方法で透明な部品を試作したり少量生産したりすることは、コストがかかり非効率的であるため、3Dプリンターで透明な部品を印刷できるか?という疑問が生じます。答えは、適切な技術と材料を使用すればイエスです。

Stereolithography (SLA) 3Dプリントシステムは、透明な部品を作成でき、特定の後処理ステップを経ることで、光学的に透明なレベルまで部品を透明にすることができます。Formlabsの最新のレジン3Dプリンターである、コンパクトで超高速のForm 4と大型モデルのForm 4Lは、フレキシブルレジンタンクを使用することで剥離力を低減し、より透明で滑らかな表面の部品を実現することで、部品の透明度をさらに向上させています。

半透明および透明な3Dプリント部品を製造するために使用できる材料には、次のタイプがあります。

  1. Clear Resinは、非常に透明で無色透明な3Dプリントレジンで、印刷速度、高精度、透明度、堅牢な機械的特性、簡単で信頼性の高いワークフローの適切なバランスを提供します。流体システム、金型製作、光学、照明、部品の内部構造の視覚化、および半透明性を必要とするあらゆる種類の部品に適しています。
  2. Elastic 50A Resinは、柔らかく柔軟な材料で、半透明の特性を持ち、通常シリコンで作られる部品のプロトタイピングに適しています。
  3. Flexible 80A Resinは、Elastic 50Aよりも硬いソフトタッチ素材で、同様に半透明の特性を持ち、ゴムやTPUの柔軟性をシミュレートするのに適しています。
  4. BioMed Clear Resinは、透明で強度が高く、耐久性があり、耐摩耗性のある材料で、生体適合性が必要な用途に使用されます。長期間の皮膚接触(30日以上)、呼吸器ガス経路への使用、粘膜接触(30時間以上)、または短期間の骨、組織、歯の接触(24時間未満)をサポートします。
  5. BioMed Elastic 50A Resinは、柔らかく柔軟で透明な材料で、生体適合性が必要な用途に使用されます。快適性と長期間の皮膚接触(30日以上)、または短期間の粘膜接触(24時間未満)を必要とします。
  6. BioMed Flex 80A Resinは、ある程度の硬さがあり、柔軟で透明な材料で、生体適合性が必要な用途に使用されます。耐久性と長期間の皮膚接触(30日以上)、または短期間の粘膜接触(24時間未満)を必要とします。

このガイドでは、光学、導光管、流体システムなど、さまざまな用途向けの透明な3Dプリント部品を作成するためのさまざまな仕上げ方法について説明します。提示された方法は、実用的な透明度を迅速に達成する方法から、光学的に透明な部品を作成するための専門的な技術までを網羅しています。

透明な3Dプリントの応用例

透明および半透明の3Dプリント部品は、透明なプロトタイプ部品の作成、内部の空洞と詳細の表示、LED用のハウジングの作成、窓の作成、または透けて見える解剖学的モデルや医療機器の印刷に適しています。

Formlabsと当社のお客様は、Clear Resinを使用して、完全に3Dプリントされたカメラ用の光学的に透明なレンズ、タイムズスクエアフレネルレンズを設置するためのタイル、導光管、プリズム、マイクロ流体デバイス、その他多くのものを作成してきました。

FormlabsのアプリケーションエンジニアであるAmos Dudleyは、完全に3Dプリントされたカメラ用の3Dプリントレンズを設計・印刷しました。

FAQ:3Dプリンターでアクリルを印刷できますか?

はい、ただし考慮すべき点があります。一般的にアクリルとして知られているポリメチルメタクリレート(PMMA)は、ガラスよりも耐久性のある代替品として人気のある透明な熱可塑性プラスチックです。Fused Deposition Modeling (FDM) 3Dプリンターでアクリルを印刷することは可能ですが、材料の毒性や反りやすい傾向があるため、実際にはあまりユーザーフレンドリーではありません。また、FDMプリンターの解像度が低いため、印刷された部品は半透明にしかなりません。

アクリルのような特性を持ち、真に透明な(完全に透明な)部品を印刷したい場合は、SLA 3DプリンターとClear Resinを使用することをお勧めします。その後、この記事で説明されているいずれかの方法を使用して、完全に透明にするための後処理を行います。アクリルスプレーを使用すると、部品の透明度をさらに高めることができます。


透明な3Dプリント部品の後処理方法

私たちは、Clear Resinで印刷された部品の後処理のために、いくつかの技術をテストしました。この記事では、手動研磨、クリアコーティング、レジンのディッピングについて説明します。各方法には、部品に必要な透明度と表面品質に応じて、異なるレベルの労力が必要です。


手動研磨と研磨

用途:手動研磨と研磨は、単純な形状で詳細の少ない部品に優れた結果をもたらしますが、複雑な形状のモデルの表面処理にはあまり適していません。また、この方法で部品を完全に光学的に透明にすることは非常に困難です。

手動研磨で部品を透明にするには、非常に高粒度のサンドペーパーで研磨する必要があります。ただし、十分な時間と注意を払えば、虫眼鏡に近い透明度まで部品を研磨および研磨することができます。しかし、手動研磨だけですべての層線を取り除くことは非常に困難です。部品を浅い角度で光にかざすと、小さな傷(マイクロスクラッチ)がまだ見える場合があります。

方法:複数の粒度のサンドペーパーを段階的に使用して表面を滑らかにし、その後、アクリルクリーナーとマイクロファイバークロスで部品を研磨します。

3000グリットまで研磨すると、透明な3Dプリント部品は光沢を帯び、非常に滑らかな感触になります。12000グリットまで研磨すると、部品は反射する表面を持ちます。400から12000グリットまでのサンドペーパーとマイクロメッシュシートを使用し、約200グリットずつ粒度を上げていくことをお勧めします。慎重に研磨し、粒度を変えるたびに部品をきれいにし、前のステップの傷をすべて取り除いてから、より細かいサンドペーパーに切り替えます。

当社のサポートウェブサイトには、手動研磨のステップバイステップの図解ガイドと、アクリルスプレーで表面をコーティングするためのオプションの追加ステップが含まれています。

ヒント:半透明性のみが必要な場合は、ミネラルオイルを使用して均一な表面を作成し、部品の光反射点を隠すのに役立ちます。

手動研磨、スプレーコーティング、レジンディッピングなど、さまざまな方法で透明な3Dプリント部品を研磨して透明度を高めるテストを行いました。

スプレーコーティング

用途:スプレーコーティングは、部品の詳細をわずかに損なうだけで、部品の透明度を高めるための簡単で迅速な方法です。この方法は、通常の研磨や研磨ではアクセスが難しい複雑な詳細をコーティングできるため、あらゆるタイプのモデルに効果的です。

クリアコーティングのみでも、積層痕を隠し、UV放射から部品を保護するのに役立ちます。UV放射は、部品が黄変したり、意図しない追加の硬化(不測の硬化)を引き起こしたりする可能性があります。

滑らかでガラスのような表面仕上げが必要な場合は、コーティングする前に手動で研磨と研磨を行う必要があります。コーティング前に研磨すればするほど、部品はより透明になります。この追加のステップは、パッケージ、ボトル、マイクロ流体デバイスなど、完全に透明なプラスチックのように見えるプロトタイプ部品の後処理に最適です。

方法

3Dプリント部品にクリアコートを施すには、安価なスプレーから専用の部屋と設備が必要な製品まで、いくつかの選択肢があります。

  1. 汎用クリアコートスプレー塗料:高品質で安価なスプレーが豊富にあります。2Kクリアコートの使用をお勧めします。
  2. 自動車用スプレー:ハイソリッドアクリルウレタンクリアコートは、非常に高い光沢を提供し、空気乾燥または焼き付け用に設計されていますが、スプレーガンと専用のスプレーエリア、および下地(ベースコート)が必要です。

スプレーコーティングを行うには、まず、イソプロピルアルコール(IPA)で洗浄された清潔で乾燥した部品から始めます。スプレーする前に部品を後硬化しないでください。黄変の原因となる可能性があります。部品を完全に空気乾燥させ、その後、ほこりのない環境で2〜3層のクリアコートをスプレーします。

ヒント:追加費用がかかりますが、多くの自動車修理工場でコーティングを依頼できます。彼らはLesonal Universal Clearのようなスプレーを使用します。多くの場合、これらの店は、ナフサのような穏やかな溶剤を使用して、塗装する前に部品の表面を洗浄し、準備します。

タイムズスクエアに設置されたWindow to the Heartのために、FormlabsAranda/Laschのチームは、自動車修理工場と協力して、各タイルにLesonal Universal Clearをスプレーコーティングしました。

レジンコーティング

用途:この方法は、非常に高い透明度が必要な場合に最適であり、レンズや部品の内部を見るための窓など、平らまたはほぼ平らな表面にのみ使用できます。

レジンディッピングによるレジンコーティングは、非常に滑らかな表面を持つ部品を実現し、鮮明で透明な表面反射を提供します。

この技術は、他のSLA材料で印刷された部品の表面をさらに滑らかにするためにも使用できますが、部品の細部が一部失われる可能性があります。

方法

Clear Resinを注射器から滴下するか、必要に応じて部品をレジンに浸して、部品に塗布します。粘性のあるレジンが層線や傷を埋め、完全に滑らかな表面を作り出します。

レジンの層はできるだけ薄くする必要がありますが、すべての層線を覆うことができる厚さにする必要があります。気泡が発生した場合は、注射器で気泡を吸引し、その後、適切な設定を使用して部品を完全に後硬化させ、反対側についても同様に、レジンコーティングと後硬化を繰り返します。

レジンディッピングプロセスを経た3つのレンズ。完成したレンズは左側にあります。

注:レジンディッピングプロセスは、レンズの焦点距離をわずかに変更します。完全に3Dプリントされたカメラのレンズの場合、FormlabsのアプリケーションエンジニアであるAmos Dudleyは、レンズテストデバイスを設計および印刷しました。

SLA 3Dプリントについてさらに学ぶ

MSLAモデルForm 4 3Dプリンターを使用すると、最小限の後処理で、費用対効果の高い方法で完全に透明な3Dプリント部品を作成できます。

SLA 3Dプリントエコシステムと段階的な3Dプリントワークフローの詳細な概要については、当社のホワイトペーパーをダウンロードしてください。

部品の品質と透明度を自分で体験したい場合は、無料の透明な3Dプリントサンプルをご請求ください。

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参照元

https://formlabs.com/global/blog/3d-printing-transparent-parts-techniques-for-finishing-clear-resin/

 

 

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