Как сделать прозрачные и полупрозрачные детали

Прозрачные детали и прототипы имеют огромное разнообразие применений. К счастью, их довольно легко изготовить, поскольку в вашем распоряжении широкий спектр материалов и технологий прототипирования.

В этой статье рассматриваются основы прозрачных и полупрозрачных деталей:зачем они вам могут понадобиться, какие материалы вы можете использовать, какие технологии производства доступны, а также другие вопросы, такие как полировка и тонирование прозрачных деталей.

Зачем использовать прозрачные и полупрозрачные детали?

Разработчики продуктов могут желать прозрачных деталей по целому ряду причин. Оглянитесь вокруг, и вы, вероятно, увидите хотя бы один прозрачный или полупрозрачный объект, созданный руками человека, будь то стеклянное окно, прозрачный контейнер, пластиковый стакан или кусок пищевой упаковки.

Однако в целом существует три (иногда частично совпадающих) причины для выделения четких частей, и мы объясним их здесь.

Помните, что прозрачность означает полностью прозрачный, чтобы можно было точно видеть, что находится за материалом, в то время как полупрозрачность означает частично прозрачный, так что можно видеть свет, проходящий через материал, или размытое изображение того, что находится за материалом.

• Видимость :Во-первых, есть те части, которые спроектированы так, чтобы быть прозрачными, чтобы люди могли видеть сквозь них по функциональным причинам. К ним относятся такие вещи, как окна, очки, контейнеры для еды, держатели удостоверений личности и пластиковые коробки для канцелярских принадлежностей. . Части этой категории обычно полностью прозрачны:они разработаны таким образом, чтобы люди могли точно видеть, что находится за прозрачным материалом.
• Легкий :Во-вторых, у нас есть категория деталей, которые необходимо очищать по функциональным причинам, не связанным с человеческим зрением. К ним относятся любые объекты, в которых свет должен проходить через прозрачный материал для механических или практических целей. Примеры включают окна с солнечными панелями, теплицы и террариумы. Такие предметы, как чехлы для фонарей и фар , хотя и связанный с человеческим зрением, также может быть рассмотрен здесь, поскольку цель прозрачной пластиковой секции состоит в том, чтобы пропускать свет, а не показывать, что находится внутри детали.
• Эстетика :В-третьих, есть прозрачные или полупрозрачные детали, прозрачность которых чисто из эстетических соображений. Люди могут смотреть сквозь деталь или видеть свет, исходящий из-за нее, но это не имеет практического смысла. Такие прозрачные детали включают в себя прозрачное видеоигровое и компьютерное оборудование, игрушки, пластиковые наручные часы, акриловые музыкальные инструменты, дизайнерские сумки и ручки для некоторых инструментов/посуды.

Какие материалы доступны?

Для изготовления прозрачных или полупрозрачных деталей можно использовать несколько материалов. Они различаются в зависимости от используемого производственного процесса.

Процесс	Материал	Плюсы	Минусы
Соглашение об уровне обслуживания	Прозрачная смола	Экономия времени и денег Высокое разрешение	Очень слабый и хрупкий Нужен вспомогательный материал
ЧПУ	ПММА	Очень высокий уровень четкости Легко полируется	Хрупкий по сравнению с ПК
	ПК	Высокая ударопрочность Высокотемпературная стойкость	Менее прозрачный, чем ПММА Дороге, чем ПММА
	АБС	Высокая ударопрочность Низкая стоимость Стойкость к растрескиванию под напряжением	Раскрашивать сложнее, чем ПК
Литье под давлением	ПММА	Очень высокий уровень четкости Легко полируется Красители легко смешиваются	Хрупкий по сравнению с ПК Смола должна быть высушена перед формованием
	ПК	Высокая ударопрочность Высокотемпературная стойкость	Менее прозрачный, чем ПММА Дороге, чем ПММА Смола должна быть высушена перед формованием
	АБС	Высокая ударопрочность Низкая стоимость Стойкость к растрескиванию под напряжением	Раскрашивать сложнее, чем ПК
Отливка из уретана	PX520 (как на ПК)	Более высокая ударопрочность	Уступает настоящему ПК
	PX521 (как ПММА)	Более высокий уровень четкости	Уступает настоящему ПММА

Как сделать прозрачные и полупрозрачные детали

Существует четыре основных метода изготовления прозрачных и полупрозрачных пластиковых деталей, и все они предлагаются 3ERP. У каждого метода есть свой набор преимуществ и недостатков, хотя обработка на станках с ЧПУ и быстрая оснастка/литье под давлением, как правило, лучше подходят для деталей конечного использования.

Соглашение об уровне обслуживания

Стереолитография (SLA) — это процесс 3D-печати, в котором используется сфокусированный лазер для отверждения слоя УФ-отверждаемой смолы. Это один из самых быстрых и экономичных способов изготовления прозрачных деталей, особенно сложных деталей с поднутрениями.

Преимущества:

• Очень быстро
• Экономично
• Поддерживает сложную геометрию
• Высокое разрешение

Недостатки:

• Производит слабые и хрупкие детали
• Поддерживающие конструкции должны быть удалены после печати
• Материалы, предназначенные только для составов смол конкретных брендов.
• Нецелесообразно или нецелесообразно при заказе нескольких единиц товара

Литье из уретана

Уретановое литье — процесс изготовления уретановых деталей с использованием временных силиконовых форм — лучший способ создать 10–20 копий прозрачной детали, независимо от уровня ее сложности. Как и SLA, он не позволяет производить прочные детали, но обеспечивает отличное качество поверхности.

Преимущества:

• Экономично
• Очень легко тонировать
• Моделирование двухкомпонентного литья
• Хороший внешний вид

Недостатки:

• Прозрачность не равна 100%
• Производит слабые и хрупкие детали
• Формы рассчитаны примерно на 20 выстрелов

ЧПУ

Обработка с ЧПУ, субтрактивный производственный процесс, в котором материал выборочно удаляется из заготовки, является единственным способом получения прототипа с идеальной прозрачностью, и его также можно использовать для изготовления молочно-прозрачных деталей из таких материалов, как DF23. Обработка на станках с ЧПУ также позволяет получать сверхтонкие детали, если используются маленькие фрезы (R0,1 мм, R0,05 мм и т. д.).

Подробнее об обработке акрила.

Преимущества:

• Высокое качество
• Высокий уровень четкости
• Несколько вариантов материалов

Недостатки:

• Дорого в больших количествах
• Меньше геометрической свободы, чем в SLA

Литье под давлением

Литье под давлением, процесс впрыскивания расплавленной смолы в металлическую форму, подходит для некоторых прозрачных деталей. Быстрая оснастка — изготовление недорогой алюминиевой формы — подходит для более чем 100 деталей, тогда как производственная оснастка лучше всего подходит, когда требуется более 10 000 прозрачных деталей.

Преимущества:

• Высокое качество
• Экономично при больших количествах
• Широкий выбор материалов

Недостатки:

• Не подходит для заказов с небольшим объемом (1–100)
• Некоторые геометрические ограничения

Другие методы

Лазерная резка или гидроабразивная резка позволяют изготавливать детали с простой геометрией. С помощью любого из этих методов мы можем изготавливать детали из листов прозрачного материала, которые могут быть слишком дорогими для обработки на станках с ЧПУ или литья уретана, или которые механически не подходят для литья под давлением.

Подробнее о том, как резать листы из акрила и поликарбоната.

Как отполировать и добавить цвет прозрачным частям

Польский

При изготовлении прозрачных деталей необходима постобработка для достижения требуемого уровня прозрачности. Как правило, полировка после изготовления — лучший способ сделать детали SLA и CNC полностью прозрачными.

Для материалов, обработанных на станках с ЧПУ, особенно ПММА, полировка может значительно повысить прозрачность, отчасти потому, что акрил обладает высокой устойчивостью к небольшим царапинам, которые в противном случае могут быть вызваны полировальным оборудованием. Подходы к полировке включают полировку, полировку пламенем (для стандартных / некритических деталей) и оптическую обработку. ПК более уязвим к царапинам, поэтому для повышения чистоты используется паровая полировка.

Полировка также улучшает чистоту деталей SLA. Для этих напечатанных на 3D-принтере прозрачных деталей хороший результат может дать процесс, состоящий из трех этапов:влажная шлифовка, очистка пробковой доски и полировка тканью из микрофибры.

Цвет

В дополнение к полировке мы можем окрасить прозрачные детали, как правило, из эстетических соображений. С деталями, изготовленными методом литья под давлением или отлитыми из уретана, мы можем облегчить получение собственной текстуры и самоокрашивания на этапе формования путем добавления красителей и других добавок. В качестве альтернативы (или дополнительно) мы можем добавить оттенки или покрытия краски после процесса литья, что позволяет иметь два цвета на готовой детали.

Для прозрачных деталей, обработанных на станке с ЧПУ, мы можем использовать такие методы, как пескоструйная обработка, тонирование или текстурная окраска, чтобы настроить внешний вид. Превосходный внешний вид может быть достигнут на многих прозрачных деталях с помощью процесса тонирования. Возможные цвета включают красный, желтый, синий и оранжевый. (Некоторые цвета, такие как серый, сложнее контролировать.) Окрашивание – еще один простой вариант, но он может привести к таким проблемам, как "апельсиновая корка":нежелательная неровная текстура поверхности.

<я> Подробнее о том, как мы окрашиваем детали из ПММА и поликарбоната.