Кольоровий 3D-друк фотополімером – інструкція 3Д друку смолами Formlabs
“Кольоровий 3D-друк фотополімером – це можливо? Можу я додавати пігменти в смоли від Formlabs?” Такі питання, рано чи пізно, постають перед багатьма користувачами 3D принтерів Formlabs. Постачальники послуг 3D друку, дизайнери, медики та ентузіасти, які друкують декоративні речі у себе вдома. Багато хто стикається з однорідністю колірної пропозиції стандартних і прикладних фотополімерів з портфеля Formlabs. Часто користувачі воліють урізноманітнити свої можливості та мати в своєму розпорядженні полімери певного кольору. Це можуть бути декоративні застосування або ж необхідність роздрукувати деталь іншим кольором.
З одного боку, відповідь на цю потребу вже існує у вигляді набору Formlabs Color Kit. Він складається з картриджа-основи Color Base і набору рідких пігментів: білий (White), чорний (Black), пурпурний (Magenta), синій (Cyan) і жовтий (Yellow). Ці пігменти зручно відміряти шприцем з поділками і змішувати в стандартні відтінки відповідно до колірної таблиці.
Таким чином, це розширює можливості для користувачів. Адже тепер є можливість друкувати свої прототипи, макети, дизайнерські та декоративні речі в обраному кольорі.
Можливості кольорового 3D друку SLA гнучкими, жорсткими, біосумісними смолами
З іншого боку, Color Base – це стандартна смола, яка не відрізняється якими-небудь особливими прикладними характеристиками, такими як гнучкість, розтяжність, жорсткість, стійкість до стирання, біосумісність та інше.
Як щодо можливостей кольорового 3D друку гнучкими або жорсткими смолами?
Американська компанія Formlabs, постійно оновлюючи портфель фотополімерів в своєму асортименті, робить упор на їх високу якість і фокусується на їх прикладних властивостях. Так, в 2020 році вони випустили лінійку гнучких і жорстких інженерних смол, ювелірну смолу, ряд стоматологічних та біосумісних медичних полімерів. Кожна смола ретельно тестується згідно методів і стандартів, визнаних в усьому світі. Її технічні властивості вимірюються інструментально і опубліковані виробником.
Що ж буде, якщо додати рідкий пігмент в гнучкий фотополімер, наприклад, в смолу Flexible 80A? Однозначної відповіді на це питання у нас поки що немає, але таку можливість Formlabs вже анонсували для стоматологічних застосувань. Так, набір Soft Tissue Starter Pack, що складається з гнучкої смоли Flexible 80A Resin і трьох пігментів (білий, жовтий і пурпурний), запропонований компанією для перевірки протезування імплантів. Вони запропонували роздруковувати на 3D принтері фрагменти анатомічних моделей м’яких тканин пацієнта (ясен) з зафарбованого полімеру Flexible 80A. Додаючи їх в модель протезування, стоматологи зможуть краще планувати і прогнозувати результат цього протезування.
З достатньою часткою впевненості можна сказати, що додавання пігменту змінює механічні властивості самого полімеру. Але не відображається на властивостях фінальної моделі. Однак, це твердження можна застосувати лише до моделей ясен, а для інших застосувань пігмент не тестувався.
Для медичних застосувань, де більше важлива візуальна складова аніж фізичні властивості готової роздруківки, Formlabs пропонує 4 методи фарбування:
1. Друк з використанням зафарбованої смоли.
У цьому методі виробник пропонує додати 10 мл спиртових чорнил обраного кольору в 1 л прозорої смоли Clear Resin. Чорнило на спиртовій основі повністю розчиняються в смолі Clear Resin. Це робить таке чорнило ідеальним барвниковим агентом і забезпечує однорідність кольору по всьому відбитку.
Області застосування: друк конкретних фрагментів для збірки зі складових моделей, друк окремих органів, друк окремих судин.
Плюси: просте налаштування, рівномірно забарвлені деталі, без додаткової післяобробки.
Мінуси: необхідно використовувати весь літр смоли з фарбою, використання забарвленої смоли в Form Wash, один колір на друк.
Ремарка: додавання будь-яких нових речовин в вашу смолу може збільшити ймовірність збоїв друку. І анулює гарантію на принтер, якщо проблема виникне в результаті використання цього матеріалу.
Крім цього, Formlabs не рекомендує фарбувати таким чином Elastic Resin або Flexible Resin через складність друку за допомогою цих матеріалів вцілому. Якщо ви хочете пофарбувати еластичні або гнучкі матеріали, скористайтесь наступним методом.
2. Кольоровий 3D-друк фотополімером. Фарбування деталей SLA після друку
Не хочете фарбувати пігментом весь картридж? У вас є варіант з нанесенням барвника після друку. Ви можете занурити ваші деталі в різні розчини барвників, щоб отримати різнокольорові деталі. Для цього виробник пропонує використовувати такі смоли як Flexible 80A або Elastic 50A. Далі, виробник смол пропонує варіанти інтенсивності фарбування з використанням 10 мл або 20 мл спиртових чорнил на 1 л розчину ізопропілового спирту (IPA). Після мийки надрукованих деталей в спирті IPA в мийці Formlabs Form Wash, опустіть свої відбитки в приготований вами розчин чорнила на 10 хвилин. (Час випробувань 20 і 30 хвилин не призвів до зміни кольору забарвлених деталей.) Витягніть деталі з розчину і дайте їм висохнути перед полімеризацією в Formlabs Form Cure. Ствердження деталі не призводить до втрати кольору. Рекомендується не знімати опори до кінця, щоб ваша деталь зберегла структурну цілісність і не деформувалася в процесі затвердіння.
Області застосування: фарбування певних фрагментів, які необхідно зібрати за допомогою складових моделей, фарбування окремих органів, судин.
Плюси: можна фарбувати велику кількість деталей за один раз, не використовувати барвник в Form Wash, не фарбувати цілий картридж зі смолою.
Мінуси: дещо брудна процедура.
3. Розфарбовування деталей SLA акрилом
Для складних моделей з хитромудрими деталями можна додати трохи кольору тільки з допомогою розмальовки. Цей процес може зайняти багато часу, а результат залежить від ваших здібностей до малювання. Але він пропонує користувачеві більш художній результат. Такі розфарбовані вручну моделі з високою деталізацією відмінно підходять, наприклад, для навчання студентів-медиків. Кожну кровоносну судину або орган можна розфарбувати в різні кольори для зручності перегляду в класі.
Виробник рекомендує використовувати багатосумішеві фарби, здатні зчіплюватися з непористими матеріалами, такими як смоли Formlabs.
Області застосування: Складні медичні моделі. Моделі, в яких нас цікавить певна область зовнішньої поверхні. Моделі, що складаються з декількох частин.
Плюси: можливість застосувати будь-який колір до певних регіонів принта.
Мінуси: в деякій мірі залежить від художніх здібностей, працює тільки для моделей із зовнішніми елементами.
4. Зафарбовування порожнистих деталей
При необхідності виділити певні внутрішні області в моделі, можливо використовувати наступний метод. Аневризми судин, випинання, пухлини й інші області можливо заповнити фарбою різних кольорів. Це допоможе легко візуалізувати окремі внутрішні області, в яких ви зацікавлені.
Процес включає в себе створення 3D-моделі анатомії пацієнта зі знімків комп’ютерної томографії. У цій 3D-моделі передбачається отвір, в який під час постобробки буде заливатися пігмент. Далі моделроздруковується і вводиться обраний колір фарби в порожнисті проміжки. В результаті виходить реалістична обробка, схожа на справжні кровоносні судини або клапани всередині органів. Дотримуйтесь звичайної процедури друку і подальшої обробки. Переконайтесь, що будь-які порожнини повністю вільні від смоли та IPA.
Після мийки та сушки роздрукованої деталі, залийте за допомогою шприца акрилову фарбу в створений в моделі отвір. Струсніть її для кращого зафарбування поверхонь. Для маленьких деталей може знадобитися трохи розбавити фарбу водою.
Області застосування: візуалізація внутрішніх поверхонь судин, пухлин або певних областей.
Плюси: здатність чітко бачити структуру певних внутрішніх областей моделі, роздрукованої зі смоли Clear Resin.
Мінуси: трохи складніша процедура.
