Обработка изделий из полилактида после 3D-печати

Эта статья задумана как пособие для начинающих пользователей FDM/FFF 3D-принтеров. В ней мы рассмотрим основные инструменты и методы, используемые в постобработке моделей из ПЛА.

Если вы только что приобрели 3D-принтер, скорее всего вашим первым расходным материалом станет полилактид (ПЛА, PLA), особенно если у вас на руках бюджетный аппарат без закрытой рабочей камеры, а возможно и без подогреваемого столика. Самый простой и удобный материал в таких случаях — как раз полилактид, так как он отличается невысокой термоусадкой, а следовательно закрытая камера с повышенной фоновой температурой во время 3D-печати ему не требуется, да и без подогреваемого столика можно обойтись.

Особой сложностью в постобработке ПЛА тоже не отличается, но есть несколько особенностей механической и химической обработки, о которых мы упомянем ниже. Задача же в том, чтобы описать инструменты и методы, используемые для очистки изделий и сглаживания характерных ребристых поверхностей.

Сразу предупредим, что практически все описанные ниже методы постобработки в той или иной степени снижают детализацию моделей, но это неизбежно. Если вам абсолютно необходима сверхвысокая детализация, стоит рассмотреть более подходящий метод 3D-печати — стереолитографию.

Удаление опор, рафтов и бримов

Первым делом по завершении 3D-печати необходимо удалить опорные структуры, а также рафты и бримы. Поддержки нужны в случаях 3D-печати моделей сложных форм с сильно нависающими элементами. Рафты и бримы при работе с полилактидом требуются не всегда: их задача повышать площадь соприкосновения модели со столиком, чтобы модель крепче держалась на поверхности. После 3D-печати необходимо сначала провести черновую обработку, то есть удалить все вспомогательные структуры. Здесь на помощь приходят три инструмента — кусачки, канцелярский нож и бормашина. Использовать все три необязательно.

Кусачки

Здесь все должно быть понятно: кусачки хорошо подходят для откусывания (чего же еще) поддержек. Процесс довольно нудный, но ничего сложного в нем нет. Единственное, о чем стоит помнить, это то, что полилактид — жесткий, но относительно хрупкий полимер, так что будьте осторожны с откусыванием лишнего материала от тонких деталей.

Канцелярский нож

Канцелярские ножи недороги и отлично подходят для черновой обработки. Их можно использовать в комбинации с кусачками, либо вообще сделать главным инструментом. Острое лезвие без труда отделит тонкие вспомогательные элементы, будь то опоры или бримы, но будьте осторожны.

Правило большого пальца левой руки: если вы не хотите потерять тот самый палец, лезвие должно быть острым, так как острый нож проще контролировать. В тоже время не стоит скупиться на защитные перчатки и забывать про технику безопасности в целом: режем только от себя и держим модель так, чтобы случайно сорвавшийся нож не угодил по руке.

Чрезмерных усилий прилагать не следует — так можно либо пораниться, либо повредить модель. Если нож режет с трудом, значит пора менять лезвие. Скоблить поверхности, чтобы избавиться от ребристости, не стоит — для этого есть другие, более эффективные методы.

Бормашина

Если позволяет бюджет, обзаведитесь небольшой бормашинкой. Этот инструмент тоже отлично подходит для удаления всего лишнего, а заодно поможет сэкономить немало времени. В принципе, его можно использовать и в чистовой обработке, но тут есть один подвох, которого мы коснемся ниже, в секции про шлифование.

Бормашинки относительно безопасны, но при работе с ними все же стоит использовать защитные перчатки и — обязательно! — очки. Еще не хватало, чтобы кусочек пластика ненароком улетел в глаз.

Как и при работе с ножом, помните, что бормашина — это не силовой инструмент. Сильно нажимать не следует, чтобы не повредить модель или даже сам инструмент. Если машинка работает недостаточно эффективно, попробуйте другую насадку или увеличьте обороты.

Ручное шлифование

Удалив основную массу лишнего материала пора приступать в чистовой обработке. Это можно сделать механическим, химическим или комбинированным путем. Начнем с механического, то есть шлифования. Для этого нам потребуется наждачная бумага разной зернистости. Начинать следует с грубой наждачки, постепенно повышая зернистость — где-то в диапазоне от 400 до 4000.

И вот тут мы подходим к упомянутому выше подвоху. Дело в том, что полилактид весьма легкоплавок: в зависимости от производителя температура размягчения обычно варьируется в пределах 50-65°С. Модели из этого пластика даже не рекомендуется оставлять на ярком солнце, чтобы они не «поплыли», но трение при шлифовании тоже выделяет немало тепла.

Что делать? Есть хороший метод, именуемый «мокрым шлифованием». Название говорит само за себя: модель и/или бумагу необходимо периодически смачивать обычной водой, чтобы она отводила тепло и не позволяла поверхностям оплавляться. Шлифовать по возможности желательно плавными, круговыми движениями — по часовой стрелке, затем против. Стоит ли пробовать этот метод в комбинации с бормашинкой? Можете попробовать, но мы не рекомендуем, по крайней мере с ПЛА.

Для обработки мелких деталей и выемок, где не достать наждачной бумагой, можно использовать пилки для ногтей. Если не хотите получить скалкой от тещи, не поскупитесь на собственный комплект — здесь хорошо подойдут недорогие пилки на картонной основе.

Тепловая обработка

Раз полилактид легко плавится, поверхности можно сгладить нагреванием, правильно? Правильно, но делать это следует аккуратно. Для этого нам понадобится паяльный фен. Тещу опять-таки не трогайте: фен для волос здесь не подойдет, так как он не даст нужные температуры. Паяльным же феном можно придать поверхностям необходимый глянец после шлифования.

Делать это необходимо на низких настройках. Если у фена есть индикатор температуры, выставьте шестьдесят градусов, а если этого окажется мало, добавьте еще градусов пять-десять. Если индикатора нет, то просто начните с самых низких значений, постепенно повышая температуру по мере необходимости.

Здесь очень кстати будет поворотная платформа, так как в идеале модель нужно обогревать плавно и равномерно со всех сторон.

Грунт, краски и эпоксидные смолы

Грунт и краски

Изделия из полилактида можно красить, если предварительно использовать грунт. Заодно грунтование поможет скрыть мелкие дефекты поверхностей. Для идеальных результатов к этому этапу следует приступать после шлифования.

Грунт можно нанести кистью, но лучше использовать аэрозольные баллончики или аэрографы, так как с их помощью можно получить более тонкие и равномерные слои. Грунт следует наносить плавными движениями вдоль или поперек модели, выдерживая необходимую дистанцию. После нанесения слоя не спешите, дайте грунту хорошенько просохнуть, а потом наносите следующий слой. Сколько слоев наносить — дело личное. Главное, чтобы толщина была достаточной для чистового шлифования, то есть пластик не просвечивал через грунт. После грунтования модель желательно быстро отшлифовать мелкозернистой наждачной бумагой, а затем можно и нужно покрасить (обычно используются акриловые краски) или хотя бы покрыть защитным лаком, так как грунт сам по себе недолговечен.

Эпоксидные смолы

Покрытие эпоксидной смолой — не самый распространенный, но вполне действенный метод сглаживания поверхностей. Для начала опять-таки желательно провести шлифование, а затем можно смешивать и наносить эпоксидный состав.

Этот метод сильно снижает детализацию и требует аккуратной работы, чтобы не образовывались наплывы. Плюс же в том, что модель получит прочное и долговечное покрытие, причем покрытие скроет довольно существенные дефекты, вплоть до небольших трещин. Наносите кистью, как можно более тонкими и равномерными слоями.

Химическая обработка

Очень широко распространенный метод сглаживания предусматривает обработку поверхностей подходящими растворителями. Особенно часто этот метод используется при работе с акронитрилбутадиенстиролом (АБС, ABS) — еще одним широко распространенным пластиком для 3D-принтеров. Проблема в том, что для сглаживания АБС можно использовать ацетон, а вот с полилактидом ацетон не работает. Требуется что-то покрепче.

Самый безопасный вариант — концентрированный D-лимонен. Это вещество придает характерный запах цитрусовым, так что аромат у него приятный, но попадания в глаза и на кожу всячески следует избегать.

К сожалению, D-лимонен — это достаточно дорогое удовольствие, поэтому обычно для обработки ПЛА используются более дешевые, да к тому же более эффективные дихлорметан и дихлорэтан. Здесь уже следует быть предельно осторожными, так как эти растворители — летучие и весьма ядовитые химикаты, требующие строгого соблюдения техники безопасности, то есть работы в хорошо вентилируемых помещениях с полной защитой кожи, глаз и дыхательных путей.

Растворитель можно наносить кисточкой или тампоном, либо погружать модель целиком. Второй способ чреват чрезмерной потерей детализации, так что будьте осторожны.

Если вам нужны качественные филаменты, загляните на сайт Easybom. Заодно мы предлагаем электронные и электромеханические компоненты на любой вкус.