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透明与半透明零件设计指南:材料、工艺与表面处理

透明零件和原型应用极广。幸运的是,它们制造相对容易,拥有多种材料和原型技术可供选择。

本文涵盖透明和半透明零件的基础知识:为何需要它们、可用材料、可用制造技术,以及抛光和着色等其他考量因素。

为何使用透明和半透明零件?

产品设计师需要透明零件的原因多种多样。环顾四周,您可能至少会看到一件透明或半透明的人造物品,无论是玻璃窗、透明容器、塑料杯还是食品包装。

总体而言,制造透明零件主要有三个(有时重叠)原因,我们将在此解释。

请记住,透明意味着完全清晰,可看清材料后方的物体;而半透明意味着部分清晰,光线可透过材料,或能看到后方物体的模糊影像。

有哪些可用材料?

多种材料可用于制造透明或半透明零件,因制造工艺而异。

工艺 材料 优点 缺点
SLA 透明树脂 时间和成本效率高、高分辨率 非常脆弱、需支撑材料
CNC加工 PMMA (亚克力) 极高透明度、易抛光 相比PC较脆
PC (聚碳酸酯) 高抗冲击性、高耐温性 透明度低于PMMA、成本高于PMMA
ABS 高抗冲击性、低成本、抗应力开裂 比PC更难着色
注塑成型 PMMA 极高透明度、易抛光、易混合着色剂 相比PC较脆、成型前树脂需干燥
PC 高抗冲击性、高耐温性 透明度低于PMMA、成本高于PMMA、树脂需干燥
ABS 高抗冲击性、低成本、抗应力开裂 比PC更难着色
聚氨酯铸造 PX520 (类PC) 较高抗冲击性 不如真正PC
PX521 (类PMMA) 较高透明度 不如真正PMMA

如何制造透明和半透明零件

制造透明和半透明塑料零件主要有四种技术,3ERP均提供。每种方法各有优劣,但CNC加工和快速模具/注塑成型通常更适合最终用途零件。

SLA光固化

立体光刻(SLA)是一种3D打印工艺,使用聚焦激光固化紫外线固化树脂层。它是制造透明零件最快、最具成本效益的方法之一,特别适合带有倒扣的复杂零件。

优势:

劣势:

聚氨酯铸造

聚氨酯铸造使用临时硅胶模具制作聚氨酯零件,是制造10-20个透明零件的最佳方式,无论复杂度如何。像SLA一样,它不生产高强度零件,但能产出优异的表面光洁度。

优势:

劣势:

CNC加工

CNC加工是一种减材制造工艺,从毛坯上选择性去除材料,是实现完美透明度原型的唯一方法,也可用DF23等材料制作乳白半透明零件。使用小刀具(R0.1mm, R0.05mm等)可生产超精细细节。 了解更多关于亚克力加工的信息。

优势:

劣势:

注塑成型

注塑成型将熔融树脂注入金属模具,适合特定透明零件。快速模具——制作低成本铝模——适合100+零件,而生产模具最适合10,000+透明零件。

优势:

劣势:

其他方法

激光切割或水刀切割可制作简单几何零件。任一方法均可用透明板材制作零件,这些材料可能因CNC加工或聚氨酯铸造成本过高,或机械性能不适合注塑成型。 了解更多关于如何切割亚克力和PC板材的信息。

如何抛光和为透明零件着色

抛光

制作透明零件时,后处理对于达到所需透明度至关重要。通常,制造后抛光是使SLA和CNC零件完全透明的最佳方式。

对于CNC加工材料,特别是PMMA,抛光可大幅提高透明度,部分原因是亚克力对抛光设备可能造成的微小划痕有很高抵抗力。抛光方法包括抛光轮打磨、火焰抛光(用于标准/非关键零件)和光学加工。PC更易划伤,因此使用汽相抛光提高透明度。

抛光也能改善SLA零件透明度。对于这些3D打印透明零件,湿砂打磨、软木板清洁和超细纤维布抛光的三步工艺可产生良好效果。

着色

除抛光外,我们还可为透明零件引入颜色,通常出于美观原因。对于注塑或聚氨酯铸造零件,可在成型阶段添加着色剂和其他添加剂,实现自纹理和自着色。或者(此外),成型后添加色调或涂层油漆,可使最终零件呈现两种颜色。

对于CNC加工透明零件,可使用喷砂、着色或纹理喷漆等技术调整外观。着色工艺可在许多透明零件上实现极佳效果。可选颜色包括红、黄、蓝、橙等(灰色等某些颜色较难控制)。喷漆是另一种简单选择,但可能产生橘皮等问题:不理想的凹凸表面纹理。 透明与半透明零件设计指南:材料、工艺与表面处理了解更多关于我们如何为PMMA和PC零件着色的信息。

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