3D打印也能韩国美容?解析模型表面工艺

图文直播
2014
07/18
17:53
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3D打印设备我们已经给大家展示过很多成熟的产品和方案。但是很多人还是对这一技术的认知,与客观的事实有所差距。尤其是在模型表面的光洁度上很多网友总是颇有微词,那么有没有办法像韩国整容一样,把这些3D打印的粗糙模型变得光滑呢?
3D打印容易产生误解
我们日常接触到的任何零件,表面都经过了处理,有很多材料,天生表面就是光滑的,比如玻璃。于是很多人认为“无所不能”的3D打印技术,也能做到打印完的材料表面光洁如镜。但事实上,这还是对于3D打印技术本身的不了解。
能打印光滑表面的3D打印机价格不够亲民
3D打印的确存在能够把成品直接就打印的具有光滑表面的技术,不过这些技术的3D打印机价格往往昂贵。以光固化树脂技术为例,这一技术的显著特点就是超高精度以及光滑的成品表面,但是这种技术的产品,最便宜的要数FormLab的The Form 1,国外的价格依旧需要3299美元起,远非普通爱好者所能承受。
层与层之间的缝隙让FDM技术显得不够光滑,怎么办?
我们日常能买到、只需要几千元的3D打印机,统统都是采用熔融沉积技术,也就是俗话说的“盘丝”这一技术。由于是开源的,所以成本很低,但是其打印成型的产品我们无论用肉眼还是用手去触摸,都能明显的感觉到一层层的分层痕迹,怎么把这些表面粗糙的分层,“美容一下”,就像送去韩国美容手术一样?
第2页:“打粉底”:填补沟壑变光滑
“打粉底”:填补沟壑变光滑
之前我们给大家展示过3D打印遗落战镜里面的杀人无人机模型,在这个模型的制作过程中,就用到了填补沟壑的办法。这种办法说白了,就是我们日常所说的“打腻子”,这在我们处理表面粗糙的木制家具、修理汽车碰撞剐蹭的时候经常使用。另外一个女性朋友常用的化妆品“粉底”,其实也是一种填补用的化学品,填补脸上细小的皱纹,让人看起来更年轻。
粉底很大的作用就是遮瑕、填补细小的皱纹
补土是填平3D打印模型表面的好办法
具体而言,这个办法是使用名叫“补土”(Putty)的快速固化树脂来填平这些沟壑。这里尤其是水补土,是一种喷罐,干燥的速度要比一般的补土快,并且具有很好的附着力和硬度,这在模型的制作过程中颇为常见。
水补土也可以填平,但是成本很高,且速度慢效率低
补土能填补沟壑让3D打印模型表面变光滑。但是,使用补土一般来说都是比较贵重的模型,因为这种方法费时费力,且成本很高,尤其是消耗人的工作时间很长,那么有没有更快速的办法?有,而且不止一种。
第3页:“去死皮”:15分钟搞定                                                                                                                 砂纸就是常见的抛光手段。一般来说,粗糙的砂纸使用的是很坚硬的碳化硅(SiC)做为磨料,用合成树脂粘接在布纤维或是纸张表面。当然,这是很多人对于砂纸的印象是表面很粗。但是是事实上,砂纸是分标号的,标号数字越大,就越细腻,平时感觉很糙的砂纸,是400目左右的,而到了2000号的砂纸,就已经能抛光出相当光泽的表面了。这和我们用的“磨砂”洗面奶来磨掉死皮,让脸看上去更光滑一些,道理上是一样的。
磨砂的洁面膏,就是用细小的颗粒来去角质和死皮
砂纸通过不同标号来实现不同的抛光程度,数字越大越细
借助砂纸和研磨膏,能把车模抛光到镜面的效果(图:imx365作者XiaoY)
使用砂纸抛光3D打印模型,其实就是磨掉了突起的表面,现在也有电动的设备来辅助,这样对于表面不复杂的3D打印模型来说,抛光的速度很快,一般15分钟之内就能完成。这个速度要比使用补土打腻子快得多。
如果要砂纸抛光,外壳的厚度要足够,这个外壳大约有2.5毫米左右
但是这并不代表不存在问题。首先是3D打印的物体壳要有一定的厚度,如果很薄,用电动工具一不小心磨穿也不是不可能,图上显示的是我们之前3D打印模型的剖面,可以看到模型的壁大约有2.5毫米厚。此外,如果对模型的轮廓尺寸要求很高,砂纸也未必就是很好的方案,因为这种办法导致模型本身外围会打磨掉一层,厚度损失有0.1-0.2毫米。
第4页:“美白洗牙”:快速处理表面
“美白洗牙”:快速处理表面
我们日常使用的金属零件,很多时候,表面不是镜面,而是有点粗的“磨砂”效果。这种表面质感得到很多人的喜欢。这是金属加工里面很常见的工艺,名为喷砂。可以非常快速的把表面粗糙的铸造、切削后的表面处理成为比较光泽的磨砂效果。在牙医领域,也用这个技术来处理牙齿表面,喷一种盐的颗粒,去掉难以去除的牙菌斑,让牙齿更好看,清洁的彻底。
牙齿喷砂是牙齿美容的常见方法
喷砂的具体原理,就是通过动力装置将非常细微的坚硬的细沙球颗粒吹出,这些细沙高速碰撞物体的表面,比较明显的沟壑就会被“砸掉”,剩下的是略微带一点粗糙的“磨砂”效果。
金属的喷砂效果
3D打印的模型同样可以用来进行喷砂处理。喷砂是成熟的工业上处理物体表面的工艺。处理速度非常快,几分钟就能处理很大的表面积。不过喷砂的问题在于其需要密闭的工作空间,否则乱飞的颗粒、粉尘都是有害的,换句话说,喷砂不能喷体积过大的3D打印物件,不过还好的是我们桌面用的3D打印机,能打印的物件都不算大,对喷砂工艺来说没难度。
第5页:“做美甲”:最光滑的表面?
“做美甲”:最光滑的表面?
桌面3D打印,目前来说都是使用的ABS或是PLA材料。而在有机化学领域,丙酮是非常万能的一种有机溶剂,可以溶解的有机化合物非常多。现在很多女性都喜欢去做价格不菲的“美甲”,而去掉指甲油的“洗甲水”,正是丙酮,用来溶剂指甲油这种硝基油漆,而上指甲颜色的时候,丙酮也是稀释剂。
美甲其实擦除和稀释油漆,都有丙酮的成分
溶剂熏蒸,就是利用丙酮等有机溶剂的溶解性强的特点。将打印好的3D模型放置到一个密闭的空间,用丙酮蒸汽来进行表面材料的溶解,由于表面逐渐溶解液化,所以很快就不再有沟壑的存在。
丙酮蒸汽熏蒸效果最好但不易控制
在这几个工艺中,丙酮熏蒸可以说是最难控制的,少了没效果,多了或是在丙酮蒸汽里面时间长了,表面甚至会液化气泡,所以这种办法适合表面没有特别需要关照的细节的3D打印模型。而且丙酮挥发性强还有毒,且易燃易爆,所以用丙酮熏蒸处理,一定要注意安全。
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