Возможна ли цветная 3D печать фотополимером от Formlabs?
“Возможна ли цветная 3D печать фотополимером? Могу ли я добавлять пигменты в смолы от Formlabs?” Этот вопрос, рано или поздно, встает перед многими пользователями 3D принтеров Formlabs. Поставщики услуг 3D печати, дизайнеры, медики и энтузиасты, печатающие декоративные вещи у себя дома. Многие сталкиваются с однородным цветовым предложением стандартных и прикладных фотополимеров из портфеля Formlabs. Пользователям, однако, может быть необходимо иметь в своем распоряжении полимеры определенного цвета. Это могут быть декоративные приложения или же необходимость распечатать деталь другим цветом.
С одной стороны, ответ на эту потребность уже существует в виде набора Formlabs Color Kit. Он состоит из картриджа-основы Color Base и набора жидких пигментов: белый (White), черный (Black), пурпурный (Magenta), синий (Cyan) и желтый (Yellow). Эти пигменты удобно отмерять шприцом с делениями и смешивать в стандартные оттенки согласно цветовой таблицы.
Таким образом, это расширяет возможности для пользователей. Ведь теперь есть возможность печатать свои прототипы, макеты, дизайнерские и декоративные вещи в выбранном цвете.
Возможности цветной 3D печати SLA гибкими, жесткими, биосовместимыми смолами
С другой стороны, Color Base – это стандартная смола, не отличающаяся какими-либо особенными прикладными характеристиками, такими как гибкость, жесткость, растяжимость, устойчивость к истиранию, биосовместимость и прочее.
Как насчет возможностей цветной 3D печати гибкими или жесткими смолами?
Американская компания Formlabs, постоянно обновляя портфель фотополимеров в своем ассортименте, делает упор на их высокое качество и фокусируется на их прикладных свойствах. Так, в 2020 году они выпустили линейку гибких и жестких инженерных смол, ювелирную смолу, ряд стоматологических и биосовместимых медицинских полимеров. Каждая смола тщательно тестируется согласно методам и стандартам, признанным во всем мире. Ее технические свойства измеряны инструментально и опубликованы производителем.
Что же будет, если добавить жидкий пигмент в гибкий фотополимер, например, в смолу Flexible 80A? Однозначного ответа на этот вопрос у нас пока нет, но такую возможность Formlabs уже анонсировали для стоматологических применений. Так, набор Soft Tissue Starter Pack, состоящий из гибкой смолы Flexible 80A Resin и трех пигментов (белый, желтый и пурпурный), предложен компанией для проверки протезирования имплантов. Они предложили распечатывать на 3D принтере фрагменты анатомических моделей мягких тканей пациента (десен) из окрашенного полимера Flexible 80A. Добавляя их в модель протезирования, стоматологи смогут лучше планировать и прогнозировать результат протезирования.
С достаточной долей уверенности можно сказать, что добавление пигмента меняет механические свойства самого полимера. Но не отображается на свойствах финальной модели. Однако, это утверждение применимо только к десневым моделям, а для других применений пигмент не тестировался.
Для медицинских приложений, где больше важна визуальная составляющая, нежели физические свойства готового принта, Formlabs предлагает 4 метода окрашивания:
1. Печать с использованием окрашенной смолы.
В этом методе производитель предлагают добавить 10 мл спиртовых чернил выбранного цвета в 1 л прозрачной смолы Clear Resin. Чернила на спиртовой основе полностью растворяются в смоле Clear Resin, что делает их идеальным красящим агентом, обеспечивающим единообразие цвета по всему отпечатку.
Области использования: печать конкретных фрагментов для сборки из составных моделей, печать отдельных органов, печать отдельных сосудов.
Плюсы: простая настройка, равномерно окрашенные детали, без дополнительной постобработки.
Минусы: необходимо использовать весь литр смолы с краской, использование окрашенной смолы в Form Wash, один цвет на печать.
Также, производитель делает ремарку: добавление любого нового вещества в вашу смолу может увеличить вероятность сбоев печати и аннулирует гарантию на принтер, если проблема возникнет в результате использования этого материала.
Кроме этого, Formlabs не рекомендует окрашивать таким образом Elastic Resin или Flexible Resin из-за сложности печати с помощью этих материалов в целом. Если вы хотите покрасить эластичные или гибкие материалы, воспользуйтесь следующими инструкциями.
2. Цветная 3D печать фотополимером. Окрашивание деталей SLA после печати
Если вы не хотите окрашивать пигментом весь картридж, у вас есть вариант с нанесением красителя после печати. Вы можете окунуть интересующие вас области в различные растворы красителей, чтобы получить разноцветные детали. Для этого производитель предлагает использовать такие смолы как Flexible 80A или Elastic 50A. Далее, производитель смол предлагает варианты интенсивности окрашивания с использованием 10 мл или 20 мл (для светлых и темных деталей) спиртовых чернил на 1 л раствора изопропилового спирта (IPA). После мойки напечатанных деталей в спирте IPA в мойке Formlabs Form Wash, опустите свои отпечатки в приготовленный вами раствор чернил на 10 минут. (Время испытаний 20 и 30 минут не привело к изменению цвета окрашенных деталей.) Вытащите детали из раствора и дайте им высохнуть перед полимеризацией в Formlabs Form Cure. Отверждение детали не приводит к потере цвета. Рекомендуется не снимать опоры до конца, чтобы ваша деталь сохранила структурную целостность и не деформировалась в процессе отверждения.
Области использования: окрашивание определенных фрагментов, которые необходимо собрать с помощью составных моделей, окрашивание отдельных органов, сосудов.
Плюсы: можно красить большое количество деталей за раз, не использовать краситель в Form Wash, не окрашивать целый картридж со смолой.
Минусы: несколько грязная процедура.
3. Раскрашивание деталей SLA акрилом
Для сложных моделей с замысловатыми деталями можно добавить немного цвета только с помощью раскраски. Этот процесс может занять много времени, а результат зависит от ваших способностей к рисованию. Но он предлагает пользователю более художественный результат. Такие раскрашенные вручную модели с высокой детализацией отлично подходят, например, для обучения студентов-медиков. Каждый кровеносный сосуд или орган можно раскрасить в разные цвета для удобства просмотра в классе.
Производитель рекомендует использовать мультисоставные акриловые краски, способные сцепляться с непористыми материалами, такими как смолы Formlabs.
Области использования: Сложные медицинские модели. Модели, состоящие из нескольких частей. Модели, в которых нас интересует определенная область внешней поверхности
Плюсы: возможность применить любой цвет к определенным регионам.
Минусы: в некоторой степени зависит от художественных способностей, работает только для моделей с внешними элементами.
4. Раскраска полых деталей
При необходимости выделить интересующие внутренние области в модели, возможно использовать следующий метод. Аневризмы сосудов, выпячивания, опухоли или другие интересующие области возможно заполнить краской различных цветов. Это поможет легко визуализировать интересующие внутренние области.
Процесс включает в себя создание 3D модели анатомии пациента на основании снимков компьютерной томографии. В этой модели предусматривается отверстие, в которое при постобработке будет заливаться пигмент. Далее следует распечатка модели и введение выбранного цвета краски в полые промежутки. В результате получается реалистичная отделка, похожая на настоящие кровеносные сосуды или клапаны внутри органов. Следуйте обычной процедуре печати и последующей обработки. Убедитесь, что любые пустые полости полностью свободны от смолы и IPA.
После мойки и сушки распечатанной детали, залейте с помощью шприца акриловую краску в созданное в модели отверстие. Встряхните ее для лучшего окрашивания поверхностей. Для маленьких деталей может понадобиться немного разбавить краску водой.
Области использования: визуализация внутренних поверхностей сосудов, опухолей или интересующих областей.
Плюсы: способность четко видеть интересующие внутренние области на отпечатках из смолы Clear Resin.
Минусы: чуть более сложная процедура.
