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。

• 可视性：首先，有些零件设计为透明，以便人类出于功能原因看清内部。包括窗户、眼镜、食品容器、工牌套、办公文具塑料盒等。此类零件通常完全透明，旨在让人看清透明材料后的内容。
• 透光性：其次，有些零件需要透明，出于非人类视觉的功能原因。包括光线必须穿过透明材料用于机械或实际目的的物体。例如太阳能电池板窗口、温室、生态箱。手电筒和头灯罩虽与人类视觉相关，但也可归类于此，因为透明塑料部分的目的是透光，而非显示内部结构。
• 美观性：第三，有些透明或半透明零件的清晰度纯粹为美观原因。人类可能透过零件观看或看到背后的光线，但无实际用途。此类透明零件包括透明游戏机/电脑硬件、玩具、塑料腕表、亚克力乐器、设计师包袋、部分工具/器具手柄。

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。

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：

• 速度极快
• 成本效益高
• 支持复杂几何结构
• 高分辨率

劣势：

• 生产的零件脆弱
• 打印后需移除支撑结构
• 材料限于品牌专用树脂配方
• 不适合多件订单，不切实际且昂贵

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：

• 成本效益高
• 极易着色
• 可模拟双色成型
• 外观良好

劣势：

• 透明度非100%
• 生产的零件脆弱
• 模具寿命仅约20次成型

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：

• 高质量
• 高透明度
• 多种材料选择

劣势：

• 大批量成本高
• 几何自由度低于SLA

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：

• 高质量
• 大批量成本效益高
• 材料选择范围广

劣势：

• 不适合低批量(1-100)订单
• 存在几何限制

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。 了解更多关于我们如何为PMMA和PC零件着色的信息。