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如何制作防水3D打印件?

魔猴君  知識堂   411天前

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雖然3D打印部件有很多優(yōu)點,但它們通常不防水?;c時間對部件進(jìn)行防水處理,可以使它們的使用壽命更長,并防止它們受到水的損害。而且,這只需要幾個簡單的步驟。

很多人對"防水"的含義有誤解。基本上,防水和不水是不同的。防水是指水不能滲入(和穿過)部件,而水密是指水既不能進(jìn)入部件,也不能從部件中流出。在實踐中,如果打印件會暴露在雨水或潮濕的氣候中,您可能希望它是防水的。至于它是否能保持不漏水則無關(guān)緊要。

例如,如果您要3D打印一個汽車零件(如保險杠的一部分),就沒有必要讓它水密,但它應(yīng)該是防水的,以確保在反復(fù)雨淋的情況下仍能保持完好。另一方面,如果您打印的是一個水瓶,它應(yīng)該是水密的,以保持液體不流失。

在本文中,魔猴網(wǎng)將重點介紹如何對3D打印件進(jìn)行防水處理。我們將向您展示一些不同的方法,包括材料選擇、切片機(jī)設(shè)置、后期處理和測試。

一、材質(zhì)選擇


PLA、ABS、PP和PETG是防水印打印件的不錯選擇(來源:Markforged)

有些材料比其他材料更容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和變形,從而導(dǎo)致部件不防水。如果一種材料對水有反應(yīng),那么用這種材料制作的3D打印件在與水接觸或放置在潮濕環(huán)境中時很可能會變形。因此,選擇材料應(yīng)是您首先考慮的問題。

不過,這并不是唯一的步驟。雖然某些材料可能標(biāo)有防水標(biāo)簽,但用其制作的部件可能并不防水。

材料

如果要進(jìn)行FDM打印,您可能會考慮使用三種主要材料:PLA、ABS和PETG。聚丙烯(PP)雖然不太常見,但由于其防水性能,也是一種值得考慮的材料。讓我們來詳細(xì)了解一下它們。

聚乳酸(PLA)并不是眾所周知的最防水的材料,但它確實能起到防水作用。只要與冷水而不是熱水接觸,它就能正常工作。

ABS是一種出色的防水打印材料。部件在低溫下可能會開裂和變形,但據(jù)報道,它的防水性能在其他情況下可以持續(xù)很長時間。

PETGPET的一種改性材料(用于水瓶),是制作防水打印件的絕佳材料。PETG通常被認(rèn)為是防水的,而且具有出色的耐熱性。這種材料可能是印制防水部件的最佳選擇,只要您同時采用其他防水技術(shù)。

PP是防水打印的最佳選擇之一。它本身具有疏水性,能很好地保持水分,并具有良好的耐化學(xué)性和抗沖擊性。

更多考慮因素

在決定適合您的情況的材料時,必須牢記部件可能暴露的條件(以及暴露的頻率)。

食品安全

如果您打算將3D打印部件用于任何與食物或飲料接觸的物品,則應(yīng)使用食品安全材料,如PP或PETG,而不是ABS或ASA。在打印之前,請確保特定長絲的制造商聲明其符合食品安全標(biāo)準(zhǔn)。

耐熱性

耐熱性與部件的防水性沒有任何關(guān)系,但根據(jù)預(yù)期的應(yīng)用,它可能與防水性有關(guān)。例如,可在洗碗機(jī)中清洗的部件會受到極端溫度和大量水的影響,因此材料的選擇尤為重要。一定要選擇耐熱且防水的材料,例如ABS或PETG。

抗紫外線

長時間暴露在陽光下的部件會褪色和變脆。因此,如果您打算打印花園里的物品或自行車配件,值得將聚乳酸升級為ASA等抗紫外線能力更強(qiáng)的材料。

二、切片設(shè)置


調(diào)整層高可以使零件更加防水(來源:Jackson O'Connell via All3DP)

3D打印最重要的因素之一是切片方式和設(shè)置。此外,設(shè)置決定了3D打印部件的緊密、飽滿和保護(hù)程度,進(jìn)而影響其防水性。

需要注意的是,雖然切片的設(shè)置在3D打印的防水性方面起著重要作用,但有些模型比其他模型更難防水。具有大量細(xì)節(jié)的復(fù)雜模型更具挑戰(zhàn)性,因此一定要確保模型盡可能簡單。

對模型進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整后,就可以使用打印設(shè)置了。以下是需要考慮的最重要的設(shè)置。

擠壓

有目的地過度擠出打印件可以使部件更加防水,因為這樣可以減少打印件出現(xiàn)縫隙的幾率。您可以通過提高切片機(jī)中的擠出倍率(有時也稱為"流速")來實現(xiàn)這一目的。

您還希望打印的各層之間能更好地粘合,這可以通過提高溫度來實現(xiàn)。提高溫度也有助于解決過度擠壓的問題。

外殼和填充物

您應(yīng)該增加打印時使用的外殼數(shù)量。調(diào)整此設(shè)置可增加邊界,將3D打印的填充部分包裹起來。三個外殼是一個很好的起點,但應(yīng)根據(jù)打印所處的環(huán)境和使用的材料增加外殼數(shù)量。

例如,如果部件漏水會對您的其他物品造成損害,那么增加外殼的數(shù)量也不失為一個好主意。如果您選擇的是聚乳酸(PLA)等抗腐蝕性較弱的材料,那么增加外殼的數(shù)量就比聚丙烯(PP)等抗腐蝕性較強(qiáng)的材料更為重要。

此外,還可以考慮使用更高的填充比例。這將增加打印的填充物,有助于保持結(jié)構(gòu)的完整性。

噴嘴尺寸

雖然這本身不是切片機(jī)設(shè)置,但更寬的噴嘴有助于使部件更防水。更寬的噴嘴意味著更厚的擠出線,包括部件的外殼。無論有多少外殼,更厚的外殼意味著在打印過程中,外殼意外打印薄到足以形成孔洞或縫隙的可能性更小。當(dāng)然,不管有沒有更厚的噴嘴,更多的殼體只會有助于防水打印。

層高

使用較低的圖層高度設(shè)置可以提高打印的防水性,因為這樣可以創(chuàng)建更密集的圖層,更有利于防水。較小的層高還能提高層的附著力,因此即使多花一點打印時間,最終得到的物體也不易開裂和滲漏。

三、后期處理


涂層是填充層線和防止泄漏的好方法?。▉碓矗?/span>anossov,來自Reddit)

后處理是使3D打印部件防水的最佳方法之一。尤其是層平滑處理,可以產(chǎn)生很好的防水效果。它可以混合各層,消除層線間隙,并在部件周圍形成更嚴(yán)密的密封。

層平滑有幾種不同的方法,但主要技術(shù)是在可溶性打印件上涂抹溶劑。有些材料可溶于某些化學(xué)品。例如,ABS可部分溶解于丙酮。

丙酮:這可能是用于后期處理的最常用溶劑。丙酮蒸汽平滑法適用于ABS、ASA、HIPS、PMMA和聚碳酸酯絲。

環(huán)氧樹脂:另一種后處理方法是在打印件上涂抹環(huán)氧樹脂。環(huán)氧樹脂可快速平滑3D打印件上的層紋,使部件不易受水的影響。

:蠟雖然不太常見,但也是打印件防水的好幫手。它不會像丙酮那樣溶解層。相反,它能填補(bǔ)層與層之間的縫隙。

四、測試


將您的部件浸入水中幾個小時,看看它是否變形(來源:Zydeco via Thingiverse)

現(xiàn)在您已經(jīng)創(chuàng)建了防水部件,最好對其進(jìn)行測試。不要立即認(rèn)為,通過遵循上述建議,您將始終擁有防水部件。

測試打印可能有點棘手,并且可能還取決于設(shè)計的幾何形狀。如果該部件可以容納一杯左右的水(無論這是否是預(yù)期目的),請嘗試將其裝滿水并準(zhǔn)確標(biāo)記水線所在的位置。務(wù)必將部件放在陰涼處,并在第二天密切關(guān)注水位線是否顯著下降。如果是這樣,你就漏水了。

如果您的零件不含水,請將其放在秤上并記下干重。然后,讓零件在一盆水中浸泡一天。然后,徹底干燥零件表面并再次稱重。如果您的零件現(xiàn)在比一天前重得多,則可能有水浸入其中。

如果您的零件不防水,我們建議重新審視上述建議:調(diào)整切片機(jī)設(shè)置,應(yīng)用統(tǒng)一的環(huán)氧樹脂密封或其他后處理方法,或者可能完全使用不同的材料。



編譯整理:ALL3DP

   
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