Jak wygładzać druk 3D?
Pierwsze pytanie, jakie się nasuwa, to po co właściwie go wygładzać? Oczywiście osoby korzystające na co dzień z tej technologii, doskonale to wiedzą, jednak tym, którzy jeszcze nie mieli ku temu okazji spieszę z wyjaśnieniem. Drukarka 3D nakłada na siebie warstwy jedna po drugiej (tu odsyłam przy okazji do wpisu o tym jak działa druk 3D). Często (szczególnie w FDMmie) warstwy te są potem widoczne na gotowym wydruku. Powierzchnia nie jest więc idealnie gładka, co w większości przypadków nie ma tak dużego znaczenia – części mają pracować, nie ślicznie wyglądać. Zdarza się jednak, że zależy nam na ładnej powierzchni – co wtedy?
Z pomocą przychodzi nam tzw. postprocessing. Jest to nic innego, jak finalna obróbka modelu, którą oferuje większość firm zajmujących się drukiem 3D – w tym także Prosolutions :). Postprocessing ma na celu sprawić, że model będzie bardziej estetyczny – po prosty ładniejszy.
Metody wygładzania różnią się delikatnie ze względu na technologię, w jakiej był drukowany detal. Podstawową obróbkę każdy może tak naprawdę przeprowadzić samemu w domu. Trzeba jednak pamiętać, że do uzyskania naprawdę spektakularnych efektów potrzebne jest, poza odpowiednim wyposażeniem, po prostu sporo doświadczenia. Najważniejszą zasadą ze wszystkich zasad jest jednak nie poddawać się! Może i pierwsze modele nie będą wychodziły jak spod ręki profesjonalnego modelarza, ale w końcu ćwiczenie czyni mistrza :). Skoro jesteśmy przy temacie ćwiczeń – raczej nie należy traktować tego artykuły jako poradnika. Przedstawia on i tłumaczy metodykę wygładzania wydruków 3D, jednak nie prowadzi przez nią krok po kroku. Nie mniej jednak starałem się opisać to w dość dokładny sposób, więc kto wie – może ktoś kto już odrobinę zna się na temacie wykorzysta go właśnie jako instrukcję :).
Wydruki w technologii FDM
Technologia FDM polega na doprowadzaniu do stanu półpłynnego materiału termoplastycznego a następnie nakładaniu go na podstawę lub poprzednią warstwę modelu (o technologii możecie poczytać więcej w tym artykule). Z jej pomocą można konstruować naprawdę mocne części o zróżnicowanej charakterystyce wytrzymałościowej, z materiałów używanych na co dzień w przemyśle. Niezbyt istotną, ale jednak wadą tej technologii jest nieco gorsza jakość powierzchni (w porównaniu chociażby do PolyJetu, o którym za chwilę). Wydruki FDMowe są więc bardzo wdzięcznym obiektem do testów postprocessingu.
Na samym wstępie muszę wspomnieć o bardzo istotnej rzeczy, która w zasadzie ma odniesienie do każdej techniki druku 3D. Jeżeli detal, który chcemy poddać obróbce ma konkretną geometrię, która MUSI zostać zachowana, lepiej zlecić jego postprocessing firmie która zajmuje się tym na codzień, szczególnie na początku naszej przygody z modelowaniem. Bywa, że zbyt mocna pokusa dążenia do perfekcji w jakości ścianki powoduje zmiany w geometrii modelu na tyle duże, że przestanie on spełniać swoją funkcję. Jeśli jednak obrabiamy np. figurkę dla dziecka lub do naszej własnej kolekcji, nie mamy się czym martwić :).
Postprocessing w technologii FDM możemy traktować dwojako – albo jako operację docelową, albo jako przygotowanie do dalszej obróbki (lakierowania). W zależności od tego, którą opcję wybierzemy, metodyka będzie odrobinę różna.
Poprawianie jakości modelu
Pracę rozpoczyna się od przecierania modelu papierem ściernym o odpowiedniej gradacji, (np. 80, później się ją zmniejsza). Po przetarciu, na model nakłada się rozpuszczalnik (np. pędzelkiem albo w formie natryskowej, należy raczej unikać namaczania) a następnie poddać piaskowaniu – jest to zdecydowanie element który nie każdy wykona u siebie w domu ale jest on niestety dość ważny, bo pozwala dodatkowo wyrównać powierzchnię po papierze ściernym. Pomiędzy nakładaniem rozpuszczalnika a piaskowaniem konieczna jest także przerwa technologiczna aby nie uszkodzić modelu. Oczywiście jest możliwe wygładzanie bez piaskowania, jednak z pewnością nie uzyska się bez niego tak dobrych efektów, a cały proces zajmie znacznie więcej czasu. Całą kolejkę operacji należy powtarzać, za każdym razem używając papieru o coraz mniejszej gradacji (a więc większej liczbie ją oznaczającej), aż do uzyskania gładkiej, zadowalającej powierzchni. Sposób ten pozwala znacząco poprawić estetykę wydrukowanego modelu, jednak jeśli chcemy aby nasz model wyglądał jak z półki sklepowej, możemy iść o krok dalej.
Poprawianie jakości modelu pod lakierowanie
Rozpoczynamy identycznie jak poprzednio – przetarcie papierem ściernym o odpowiedniej gradacji (ok. 80), przemaczanie w rozpuszczalniku i piaskowanie. Następnie nakłada się podkład lakierniczy w celu wyłapania wszelkich niedoskonałości. Jeśli jest taka potrzeba (oprócz wszelkich górek i nierówności zdarzą się także dołki, dziury czy ubytki) to dodatkowo szpachluje się model żywicą epoksydową. Kolejnym krokiem jest przetarcie wydruku wodnym papierem ściernym o gradacji ok. 400. Podobnie jak w przypadku postprocessingu bez lakierowania, proces ten trzeba powtarzać do uzyskania gładkiej powierzchni, zmniejszając gradację zwykłego papieru ściernego (nie wodnego). Następnie, na wygładzoną już powierzchnię raz jeszcze nakłada się podkład i przeciera go bardzo drobnym papierem wodnym (gradacja ok. 1200 albo mniej, czyli wyższa liczba) aby usunąć tzw. odkurz powstały podczas nakładania podkładu. Powierzchnię po wyschnięciu odtłuszcza się np. benzyną ekstrakcyjną i w końcu nakłada tą ostateczną, najważniejszą warstwę lakieru o zadanym kolorze. Dodatkowo, można jeszcze potraktować model lakierem bezbarwnym, w celu zabezpieczenia powierzchni oraz koloru.
Wydruki w technologii PolyJet
Drukarka 3d PolyJet nieco różni się od FDMu (tutaj można przeczytać artykuł, czym konkretnie się różni 🙂 ). Ze względu na inną metodykę nakładania materiału oraz jego rodzaj, jakość powierzchni uzyskiwana w PolyJetcie jest znaczni lepsza niż w FDMie. Nie mniej jednak, wydruki w tej technologii często robią także za marketingową pokazówkę, więc jakość nie może być „lepsza” – ma być idealna! W PolyJetcie także rozróżniamy postprocessing jako proces końcowy, oraz przygotowanie pod lakierowanie.
Poprawianie jakości modelu
Będzie krótko, ponieważ proces jest niemal identyczny jak w przypadku FDMu. Różnicą jest to, że od samego początku zaczynamy od wodnych papierów ściernych o bardzo niskiej gradacji (400). Trzeba jednak uważać – żywica z której budowane są detale w PolyJetcie jest materiałem mniej wytrzymałym niż FDMowe termoplasty, dlatego nie wolno przesadzić zarówno z papierem ściernym (stąd dużo mniejsze gradacje) jak i z piaskowaniem. Delikatne modele o cienkich ściankach mogą po prostu ucierpieć podczas takiej operacji.
Poprawianie jakości modelu pod lakierowanie
W tym przypadku, podobnie jak przy standardowym postprocessingu metoda jest niemal identyczna jak w FDMie z tą różnicą, że używamy tylko papierów wodnych o gradacji od 400 do 2500. Samo lakierowanie odbywa się tylko i wyłącznie przy pomocy lakierów akrylowych.
Materiały przezroczyste
PolyJet pozwala na drukowanie z materiałów przezroczystych, takich jak np. VeroClear. Dzięki temu możemy uzyskać modele symulujące np. szkło. Może się zdarzyć, że bezpośrednio po wyjęciu z maszyny i usunięciu podpór, model będzie delikatnie zabarwiony na żółto. I na to na szczęście jest metoda, do tego bardzo prosta. Model taki należy naświetlać światłem UV, aż do uzyskania zadowalających nas efektów. Nie ma to co prawda nic wspólnego z wygładzaniem, ale jak by nie patrzeć, jest jednym z elementów postprocessingu, dlatego zdecydowałem że o niej wspomnę.
Na koniec
Tak jak wspomniałem na początku, sam proces wygładzania wydruku 3D nie jest wybitnie skomplikowanym procesem. Podstawowe poprawki jakości powierzchni można przeprowadzić w warunkach domowych, o ile nie musimy się bać o geometrię modelu. Uzyskanie bardzo dobrych efektów wymagać będzie jednak większego nakładu pracy, odpowiedniego sprzętu oraz przede wszystkim doświadczenia i wyczucia. Oczywiście na rynku są jeszcze inne technologie niż dwie wymienione w powyższym wpisie, jednak ogólna zasada zawsze pozostanie ta sama – bo tak naprawdę, co jeszcze można by tu wymyślić?:) Najdokładniej opisałem technologię FDM ponieważ jest ona (tak jak bliźniacza FFF) najbardziej popularna i pracuje na niej bardzo dużo drukarek – w tym także większość tanich konstrukcji RepRap.