Покраска 3D-печатных моделей с использованием УФ-отверждаемых материалов

Заголовок не звучит слишком умно?

На самом деле материал для этой статьи собирался довольно долго, полгода так точно. Тема частично раскрыта в моём предыдущем посте про эксперимент, а в комментариях к майскому конкурсу были следующие идеи:

Вот про это поподробнее плиз, иной раз подработать нужно а под рукой кроме дихлорэтана ничего нет. Однако после него тонкие детали ведёт. Не везде применить можно (с) Любопытный

А статью про гель-лаки написать можете? (с) pl32

Что ж, пришло время написать статью по заявкам читателей.

Гель-лак для покраски фигурок я использую довольно давно, в основном для кукольных глаз. УФ-оотверждаемых материалов в этой категории очень много и буквально в последний год плотину прорвало - появилось неисчислимое множество "готовых решений" для мастеров ногтевого сервиса. Запросы клиентов растут (в том числе на скорость процесса), а времени больше не становится - на помощь приходят цветные базы, топы с хлопьями, блёстками и прочим стаффом, спецэффекты 4D, 5D и даже 9D, когда наши принтеры до сих пор 3D. Не удивлюсь, если через год к гель-лаку прикрутят монитор...

Все материалы можно разделить на несколько категорий:

1. База - нужна для обеспечения адгезии к ногтю и выравнивания его поверхности. Бывает разной густоты и твёрдости после высыхания. И в последнее время разных цветов, от прозрачных до чёрных. Пигмент всегда полупрозрачный, чтобы он мог просохнуть в толстом слое. Что важно с точки зрения моделизма - не слишком жидкая консистенция и способность к самовыравниванию. Желательно густая и твёрдая. У меня базы прозрачная, молочная и чёрная.
2. Цвет - ну, цвет как цвет, всё понятно, да не совсем. Дешёвые китайские образцы (bluesky и иже с ними) грешат плохой пигментацией, а хорошо пигментированные оттенки в толстом слое не просыхают, скукоживаются и отрываются от поверхности, оставляя под собой липкий слой, который нужно снимать и перекрашивать.
3. Гель-краски - консистенция гуще, чем у гель-лака, и не растекается. Можно рисовать тонкие линии, может быть с липким слоем или без него. На липкий слой можно отпечатывать поталь.
4. Топ - моя личная головная боль. Сейчас распространение получили варианты без липкого слоя - у них консистенция твёрже и устойчивее к царапинам, но многие производители добавляют какой-то УФ-фильтр, который светится дурацким мутным синим отливом. На ногтях у себя я такое ещё стерплю - всё равно спиливать через месяц-полтора, но на фигурках искажение цвета мне не нужно. До недавнего времени думала, что в топы с липким слоем это не добавляют, но я ошибалась. Теперь перед покупкой всегда буду уточнять непосредственно у производятлов в инстаграме, не синит ли их хвалёная продукция. Топы бывают не только глянцевые, но и разной степени матовости, с блёстками, хлопьями юки, чуть ли не спичками и желудями.
5. Твёрдый гель - с этим понятно. Для наращивания ногтей или достройки фигурок с последующим опилом. Тоже бывают разные: базовые помягче для адгезии, конструирующие - потвёрже да погуще, камуфляжные - то же самое, но с цветом. Можно заливать прозрачные линзы в малых объёмах, когда эпоксидку замешивать неудобно. И сохнет пару минут в лампе, а не сутки.
6. Акригель - самый густой гель с крупинками, превращающийся в податливую субстанцию при смачивании спиртягой. Не течёт, не капает, держит форму в нависаниях до 2 мм и вообще очень положительный со всех сторон материал. Разновидность для более тонких работ - 4D-гель, бывает разных цветов и из него обычно цветуёчки лепят. Можно заделывать повреждения на фигурках, достраивать углы и шлифовать после отвердевания.
7. Дополнительные материалы - пигменты, блёстки, втирки, спиртовые чернила, фигурки для заливки и вообщё всё что душе угодно.
8. Спиртосодержащая жидость для снятия липкого слоя и очистки кистей. Сойдёт и изопропиловый спирт.

Эти штуки можно топить в геле в любых количествах и сочетаниях. Из прозрачной плёнки можно вырезать фигуры для эффекта "Корейская аврора", фото будут ниже

Теперь немного о свойствах: 

1. "Жидкие" материалы (база, гель, цветное покрытие, топ) не имеют консистенцию воды, но склонны собираться в вязкие капли и медленно растекаются по своему же липкому слою, который остаётся после сушки. Его можно снять спиртом, желательно после остывания. В отличие от акриловых красок, после высыхания не темнеют и остаются сочными. Время работы теоретически не ограничено, практически - следим за процессом растекания, чтобы не собралось в одну лужу в углублении. Густые гели тоже лучше не месить, чтобы не напускать пузырьков.
2. Усадку эти материалы не дают - глянцевая плюха останется глянцевой плюхой после высыхания. Поры и неровности сгладит, но острые углы тоже зальёт. После отверждения можно гравировать, сверлить и шлифовать.
3. Да, при полимеризации это греется, причём ощутимо. Чем толще слой - тем жарче. Хорошо, что фигурки не живые и не будут жаловаться, что жжёт.
4. Сверхтонким слоем наносить не получится - кистью с материалом следует как бы распределять материал над поверхностью. Если втирать, пигмент либо растушуется в ноль, либо останутся следы от кисти.
5. Безопасность таких составов - вопрос открытый. Составы постоянно меняются, совершенствуются, становятся типа гипоаллергенными, но маркетинговым уловкам типа "big 3 free", "big over 9000 free" или "big 100500 free" я верить не могу, потому что в этих списках оказываются вещества, использовавшиеся в обычных лаках до распространения гелей, и в УФ-материалах они попросту не нужны. То же самое, что подсолнечное масло без холестерина или овсянка без асбеста, по сути. Но лишний раз лучше контакта с кожей избегать - либо работать в перчатках, либо сразу снимать спиртом и лишний раз помыть руки. Мне второй вариат удобнее - ещё и нет соблазна перелапать грязными перчатками подвернувшиеся под руку предметы окружения. Насчёт составов и безопасности уже высказался товарищ pl32. Детские игрушки я бы этим красить не стала, даже если оно без липкого слоя.
6. Запах у этих штук специфический, довольно слабый, и после полимеризации меняется. В сравнении с двухкомпонентным акрилом - небо и земля. У топов без липкого слоя и китайской смолы горьковатый неприятный запах, который очень чётко меняется с отвердеванием.

Базы и гели, которые я использую (на модели в том же порядке, что баночки стоят. Гель густой и стоит плюхой:

Топы:

А вот так выглядит закон подлости под ультрафиолетом. Крайний справа Milk с липким слоем, купила совсем недавно. Оказался синим, деньги на ветер. Насчёт Xnail уточняла на вайлдберрисе у продавца, сказал, что без УФ-фильтра, но, гад, тоже синий! Зато можно купить целый килограмм, ага.

Эту синюю дрянь теперь мешают куда ни попадя, даже в базу. Специально пожертвовала одним ногтем, чтобы продемонстрировать. Буду после этого задалбывать производителей в директе с удвоенной силой (на ногтях у меня гель другой фирмы). Задавать вопросы, которые никто до меня не задавал и делать так, как никто до меня не делал. Тем более, что выкраску топов без спецдобавок почти никто не делает, ибо зачем... блестит и блестит, что там может быть? Маньяки с ультрафиолетовым фонариком ходят не так часто, чтобы делать выкраску.

Для работы с фотополимерными покрытиями понадобятся следующие инструменты:

1. Конечно же, лампа. Раньше были лампы люминесцентные на 9 или 36 Вт (с четырьмя лампочками), потом "гибридные", сейчас в ходу светодиодные. Чаще всего мощность 48 Вт и специальной кнопкой снижается до 24, чтобы не возникало перегрева при полимеризации. Некоторые материалы сохнут в люминесцентных и не сохнут в светодиодных и наоборот - лет 5 назад точно были в продаже LED-гели, сейчас они вряд ли выделяются.
2. Кисти для геля - недорогие синтетические плоские, бывают разных размеров. Для тонких работ - страйпер (длинная тонкая кисть) и специальная для градиента (с прореженными кончиками). Ни для чего другого кисти потом использовать не получится - растрёпываются и дубеют, но после отмывки с спирте на время работы оживают.
3. Силиконовые кисти - наносить втирку, лепить из 4D-геля, снимать излишки.
4. Магнит - для эффекта "кошачий глаз" со специально обученным гель-лаком.
5. Абразивы - наждачка, пилки, бафики, насадки для гравёра.
6. Неисчислимое множество салфеточек - лучше безворсовых, для грубой работы сойдут и ватные диски, но он могут оставлять ворс. Ворс - наш главный враг. Пылинки могут застрять в толще покрытия и испорить вид, а в худшем случае за волосинкой потянется капля геля и испортит форму.
7. Палитра или поверхность для смешивания из металла, стекла или силикона, хоть из бумаги, но не пластиковая. Реакция между пластиком и неотверждённым фотополимером непредсказуемая, может разъесть (а может и нет). 

Кстати, о реакциях - с SBS эта штука не реагирует вообще никак. Никакого даже намёка на адгезию, так что красить SBS гель-лаком бесполезно. Тут пойдут краски на сольвентной основе. А вот на PETG и PLA адгезия хорошая. На модель из фотополимера лучше нанести тонкий слой жидкой базы, а то цвет легко содрать.

Теперь расскажу о своих техниках покраски.

1. Кэнди

Берём прозрачный фотополимер, замешиваем прозрачный краситель для эпоксидки с алика, добавляем его по чуть-чуть на кончике иглы. Полученной массой щедро красим прозрачную модель, напечатанную не менее щедрым слоем.

Так, например, получилась алмазная кирка из прозрачного PETG, слой 0,24:

И тыква-паук-трансформер, слой 0,15:

И рожки для куклы Чжун Ли тоже (слой переменной толщины от 0,4 снизу до 0,2 на изгибе):

И даже копия Фигурки кошки под покраску не миновала участи быть окрашенной в этой технике:

Получается эффект акварельно-карамельной глазури на модели, подчёркиваются слои,  краситель одновременно служит базовым цветом и проливкой при достаточной толщине слоя. Использовать можно любую прозрачную жижу - топ с липким слоем, китайскую смолу для заливки и, возможно, прозрачный фотополимер для печати (у меня такого нет, так что не пробовала).Работать нужно быстро, чтобы состав не затёк на одну сторону. Особой аккуратности не требуется, огрехи на неотверждённом покрытии можно  стереть ватной палочкой, с высохшего - сошлифовать или срезать. Пыль очень любит липнуть:

Сушу состав в лампе для ногтей со всех сторон до посинения - не менее 5 минут. Запах меняется и липнуть перестаёт. Главное - не переборщить с пигментом (красный подставил меня дважды на основе разных смол, не застыл):

2. Свободная роспись

Тут какие-то рекомендации давать сложно - просто берёшь и делаешь. Цвета можно смешивать между собой, добавлять сухие пигменты, крепить на прозрачный гель стразы, блёстки, кристаллы, хоть насекомых в янтаре. Где возможно, я базой заполняю слои. "По мокрому" получается градиент, "по сухому" - более чёткие линии и растушёвка "в ноль" кистью для градиента. Красиво получается с неоновыми оттенками - вроде незаметно, но светится в УФ.

Кукольные глаза печатаю из белого пластика, с боков сразу покрываю молочной базой, чтобы скрыть слои, а радужку расписываю в свободной технике. Люблю оставлять "пасхалки" в виде светящихся прожилок:

А можно взять чёрный филамент и чёрную базу:

Закладывать в прозрачную смолу можно не только плоские фигнюшки, но и голографическую плёнку - эффект называется "корейская аврора".  На свету играет отменно.

3. Зеркальная втирка

В то время как, исходя из соображений логики, крепятся ништяки на липкий слой (иначе на что липнуть-то?), Втирка наносится на топ без липкого слоя, просушенный и остывший после лампы. Тогда получается эффект глянцевого хрома, особенно на чёрном. Если втирка попадёт на липкий слой, будет матовой. Перекрывать нужно тем же составом.

Вариации на тему - хлопья юки (крупные частицы) и перламутровые пигменты (Pentart, PearlEx).

Эта техника требует идеальной поверхности - любые подтёки и неровности будут видны. Поэтому желательно модель шлифануть и избавиться от пылинок, соплей и подтёков (особенно актуально для PETG). На пробной модели керамбита из контры видны недошлифованные дефекты поверхности:

Та же самая втирка на белом выглядит совсем по-другому:

Справа уже упомянутая техника "корейская аврора" - сиреневая втирка на прозрачном и утопленная в топе (как звучит, однако!) голографическая фольга.

4. Акригель

Это уже тяжёлая артиллерия, что-то типа УФ-отверждаемой шпаклёвки для моделей. Густая липкая масса, становящаяся податливой при контакте с проспиртованной кистью. Тут прозрачный:

У мелкой фигурки на юбке стрёмные слои, которые неизбежны. Издержки FDM-технологии, так сказать. С помощью белого акригеля допиливаются до ума. Главное - работать тонкими слоями, не более миллиметра, чтобы точно просохло:

Неправильно смоделированную деталь пришлось раздупливать до заполнения после печати, и тут на помощь пришёл акригель:

4D-гель, снова глазик:

А совсем мелкие штуки покрываю просто молочной базой. Волоски потом легко сошлифуются и ничего не сломается. Тут они уже под грунтом:

5. Галерея

Прикол номер один: как делать на надо. Если нужно сохранить цвет пластика, не надо покрывать её уф-смолой. Слои всё равно не сгладятся без шлифовки. А тут то ли гель не просох, то ли реакция с лаком, вышло вот так:

К счастью, эта грязь убралась ацетоном, матовый лак потом лёг как надо и лицо не пострадало.

Тут у башки справа глаза в смешанной технике - втирка+кэнди. Запороты. Башка непечатная:

Коллекция напечатанных глаз. В самом низу убитые образцы из шёлкового PLA, который даёт грубые швы и торчащие волокна. И вторая пара "металлизированных" со втиркой, тоже запоротая:

Штуки из халф-лайфа пятилетней давности. Напечатаны тогда ещё на 2D-принтере, вырезаны из пивного картона, пропитаны разбавленной эпоксидкой и покрашены акрилом, зелёные штуки в свободной технике с утоплением в геле проволоки, кусочков медной фигни и эластичного шнура. Помню, зелёный гель-лак искала специально для этого проекта. Пушку буду перепечатывать с использованием светящегося в темноте филамента.

6. Минутка юмора для тех, кто дочитал до конца

Когда кажется, что ты один такой странный тип, что красит фигурки лаками для ногтей и печатает на FDM экстремальные мелочи, покупатели вайлдберриса идут в нестандартном применении ещё дальше:

Это из комментариев к PETG  без соплей. Я пока до деревянных сопел не дошла, но лампа для ногтей уже задолбала изрядно - годится только для плоских фигур. Что-то посложнее надо засвечивать со всех сторон, так что всерьёз думаю собрать УФ-камеру по проекту моего товарища по конкурсу #3Dидея - levscha.

Если есть вопросы или нужно пояснение, смело пишите комментарии!