Одна з проблем, з якою зустрічаються всі фанати FDM 3D-друку без винятку, це ребристість зовнішніх поверхонь. Так як сама технологія заснована на послідовному нанесенні шарів пластика, цього ефекту не уникнути. Можна, звичайно, зробити його менш помітним за рахунок підвищення вертикального дозволу принтера (тобто нанесення більш тонких шарів), але повністю позбутися від ребристості не вийде.
3D-модель з PLA-пластика до і після обробки пальником. Видно внутрішня структура під просіли зовнішнім шаром
Практично з перших же днів проекту RepRap почалися пошуки методів обробки готових моделей з метою згладжування поверхонь. Упор був зроблений на дві особливості термопластиків: здатність плавитися під впливом високих температур і розм'якшуватися при контакті з відповідними хімікатами.
Як правило, термообробка не дає хороших результатів - регулювати нагрівання поверхні досить складно, а це призводить у результаті до закипання пластика, просідання або просто виділення токсичних парів. Проте, цей метод можна спробувати на монолітних моделях з PLA-пластика.
Більш перспективною є хімічна обробка, однак і вона пов'язана з певними складнощами. Крім технологічних проблем, актуальна проблема реагентів - різні пластики реагують з різними розчинниками. Якщо ацетон прекрасно розчиняє ABS-пластик, то на PLA-пластик він майже не має ефекту. З лімоненом же все з точністю до навпаки.
Основні прийоми хімічного згладжування досі обертаються навколо саме ABS-пластика з огляду на його високу популярність і дешевизни відповідних розчинників.
Типовим розчинником для ABS-пластика є ацетон. Хороша растворяющая здатність дозволяє використовувати його у вигляді клею для складових деталей моделей з ABS, хоча зазвичай для цього використовується саморобна суміш, вироблена розчиненням в ацетоні ABS крихти. Такий же клей (тільки більш густої консистенції) нерідко використовується і для ремонту розшарувань або тріщин.
Поряд з підвищеною естетикою, важливим фактором у розробці методів згладжування є підвищена міцність. Монолітна зовнішня оболонка підсилює моделі, запобігаючи розшарування, і гарантує їх герметичність.
Ручна обробка
Makeraser - комбінований інструмент, призначений, в тому числі, і для обробки зовнішньої поверхні моделей
Не дивно, що в першу чергу 3D-мейкери озброїлися звичайними пензликами з натуральним ворсом (синтетика може розчинитися) в спробах згладити свої моделі. Однак, обробка за допомогою пензлика - справа трудомістка, та ще й вимагає певної вправності. Адже вже розм'якшений пластик легко деформувати самої пензликом, тобто волоски будуть залишати на пластиці слід, який може і не вирівнятися перед тим, як ацетон випарується. Зрівняти яскраво виражені нерівності таким методом можна, але домогтися рівної поверхні досить складно.
Плюсом ж подібної обробки є вибіркове нанесення ацетону, що дозволяє уникати згладжування гострих кутів. Адже для Хеопса побудували піраміду, а не конус, чи не так?
Спробою створити спеціальний інструмент для ручної обробки стало пристрій під назвою Makeraser. По суті, це простий фломастер з резервуаром, наповненим ацетоном або ацетоновій клеєм, і вбудованим скребком для зняття моделей з платформи. З точки зору практичності, цей інструмент краще підходить для склеювання частин моделі або нанесення ABS / ацетонового клею на робочий стіл безпосередньо перед печаткою для боротьби із закручуванням нижніх шарів.
Занурення в ацетон
Невдалі спроби вирівнювання поверхні зануренням
Більш перспективним і найбільш простим методом є занурення в ацетон. Витримка моделі з ABS-пластика в нерозбавленому ацетоні близько 10 секунд цілком достатня для розчинення зовнішнього шару моделі. Конкретний час витримки може варіюватися в залежності від якості вихідної моделі і концентрації ацетону. Так як продаж чистого ацетону регулюється, можна скористатися технічним розчинником.
Після витримки модель необхідно витримати на повітрі поки ацетон не випарується. Процес може зайняти близько півгодини.
Хоча цей метод досить швидкий, регулювати процес складно. При зайвої витримці модель просто почне розчинятися, швидко втрачаючи дрібні риси. Крім того, забруднення ацетону пластиком одного кольору може привести до появи розлучень на наступних моделях, занурюють в той же розчин. Більш контрольованим процесом є обробка ацетонове парами.
Мабуть, найбільш ефективний метод отримання моделей з ABS-пластика з глянсовою поверхнею. Цей метод вимагає приміщення моделі в тару з невеликою кількістю ацетону на дні. Сама модель не повинна стикатися з ацетоном, тому модель слід встановлювати на платформу, або підвішувати над поверхнею розчинника. При установці на платформу слід враховувати властивості матеріалу підставки. Деревина погано підходить для цього завдання з огляду на пористості: нижня поверхня моделі склеїться з деревиною, а відокремити її буде досить складно. Найкращим варіантом вважається використання металевої підставки.
Бажано не використовувати деревину в якості платформи
Після розміщення моделі ємність необхідно підігріти, щоб підвищити температуру ацетону. Ацетон випаровується і при кімнатній температурі, але занадто повільно. Слід мати на увазі, що кип'ятіння ацетону не рекомендується, так як це буде сприяти накопиченню конденсату на моделі, який, в свою чергу, може викликати утворення розлучень. Таким чином, для кращих результатів не варто перевищувати температурний поріг в 56 ° C.
Безпечне кустарне пристрій для обробки парами, що використовує окріп у зовнішній каструлі для нагрівання ацетону у внутрішній
Час витримки сильно варіюється в залежності від температури ацетону. Так, при кип'ятінні може вистачити лише декількох секунд, тоді як експерименти при кімнатній температурі вимагали до 40 хвилин витримки. На щастя, використовуючи прозорий контейнер можна визначити готовність моделі «на око».
Як і у випадку з обробкою зануренням, готову модель необхідно провітрити до затвердіння зовнішньої поверхні, уникаючи зайвого фізичного контакту.
Як при зануренні моделей в ацетон, так і при обробці парами слід враховувати товщину стінок моделей. Оболонка повинна бути досить товстою, щоб витримати неминучу втрату зовнішнього шару. Крім того, особливо тонкі риси можуть просто розчинитися, а гострі кути будуть згладжені.
Техніка безпеки
Результат успішної обробки моделі з ABS-пластика ацетонове парами
Ацетон не рахується високотоксичним речовиною, але, тим не менш, слід проявляти обережність. Вдихання парів може призвести до набряку легенів і пневмонії. Ознакою отруєння є відчуття інтоксикації, що супроводжується запамороченням. Крім того, ацетон викликає подразнення слизових оболонок. При роботі з ацетоном не слід нехтувати індивідуальними засобами захисту - окулярами і рукавичками.
комерційні варіанти
Результат роботи установки Stratasys Finishing Touch Smoothing Station
Крім вищеописаного пристрою Makeraser, існують і комерційно вироблені установки для обробки парами як ацетону, так і інших розчинників - дихлорметана, бутанон і ін.
Компанія Stratasys виробляє маловідому, але успішну установку Finishing Touch, здатну обробляти будь-які варіації ABS-пластика до якості, практично невідмітного від моделей, вироблених литтям під тиском. Процес полегшується наявністю системи рециркуляції, що дозволяє економити на розчиннику і запобігати забрудненню повітря потенційно небезпечними парами.
Перспективна установка Sky Tech MagicBox
Розробники нового пристрою Sky Tech MagicBox обіцяють сумісність свого пристрою не тільки з ABS-пластиком, але і з PLA. Правда, вони мають намір добитися цього з використанням все того ж ацетону, незважаючи на невисоку розчинність полілактиду (PLA) в цьому розчиннику. Проте, навіть при можливості роботи тільки з ABS новий пристрій стане хорошим посібником, особливо для компаній, що використовують FDM 3D-друк для дрібносерійного виробництва.