透明与半透明3D打印大师指南：实现消费与医疗零件惊艳透明度
透明度由光线通过物体多少决定，往往是3D打印零件理想属性。透明度对许多消费品至关重要，如化妆品包装和厨房用品，而透明手术导板和医疗模型帮助医疗专业人员安全有效地工作。
以下是关于透明3D打印您需要知道的一切，包括最大化清晰度技巧、半透明材料选择、常见3D打印技术。
最大化透明度的关键考量
要在3D打印零件实现透明度，必须遵循以下三条规则：
- 使用的塑料材料本身必须透明。
- 选择的3D打印工艺必须防止零件内形成气泡。
- 所需透明区域必须具有光滑表面。
遵循这些规则将确保3D打印零件透明，但设计师和工程师若想最大化透明度，应牢记几个额外因素。
首先，复杂几何形状——特别是弯曲设计——天然折射更多光线，不太可能打印透明。此外，厚壁比薄壁分散更多光线，可能使打印件看起来更不透明。为最小化光折射最大化透明度，设计3D打印零件应采用简洁线条和尽可能薄的壁厚。
透明3D打印零件技术
开始生产前必须决定想要哪种透明度，取决于创建产品类型。例如，制作透明花瓶，仅需X轴和Y轴透明或花瓶本身透明。制作平面窗口则仅需Z轴透明。实现完全透明需要所有轴透明。
知晓哪些轴必须透明也将帮助选择3D打印工艺。用于打印透明或半透明零件的最常用技术是立体光刻（SLA）、Carbon数字光合成工艺™（DLS工艺）、熔融沉积建模（FDM）和PolyJet。
SLA
SLA是一种使用光聚合从聚合物树脂创建高精细零件的3D打印工艺。该工艺以极薄层打印，使其成为透明3D打印和实现完全光学透明的理想选择。
此外，SLA以生产光滑表面光洁度著称。但产品团队应知SLA 3D打印涉及需后处理移除的支撑结构，可能影响零件最终外观。
Carbon DLS™工艺
Carbon DLS工艺是一种基于树脂的聚合物工艺，利用光和热创建具有各向同性性能、复杂几何形状、优异表面光洁度的零件。DLS提供广泛材料，包括Whip Mix手术导板和LOCTITE 3D IND405，均可用于生产透明零件。
像SLA一样，Carbon DLS工艺产生卓越表面光洁度。也需要后处理移除支撑结构。
FDM
FDM过程中，加热打印喷嘴熔化热塑性材料并挤出至设定刀具路径，逐层显示成品。FDM赋予产品团队创建大型半透明零件的自由，但必须考虑几个关键限制。例如，因挤出本质，材料层间将形成极小间隙，减少能通过透明3D打印零件的光量。
此外，虽然用FDM实现零件X、Y、Z三轴透明度可能，但非常具有挑战性。寻找透明材料最佳设置可能需多次尝试。您需优化材料挤出温度和流速、打印床温度、打印速度、喷嘴直径、层高厚度等以解锁制胜组合。这对资深工程师可能非问题，但经验较少团队可考虑选择更简单制造工艺。
PolyJet
PolyJet是一种先进增材制造技术，提供可比注塑成型的结果，但拥有增材制造所有优势。该过程中，打印头将一层光聚合物树脂喷入凝胶基质，再在紫外光下固化树脂。这产生极光滑材料层和同样光滑表面光洁度。像SLA一样，PolyJet擅长创建高精细零件。
常见3D打印半透明材料
以下是创建透明3D打印零件的五种常见半透明塑料和树脂。
- LOCTITE 3D IND405：Carbon推出的这种新型透明树脂坚韧、半刚性，是当今市场上最透明的3D打印材料之一。适合手术导板、外壳、工装夹具，材料足够坚固适应广泛用例，透明度足以给设计师美学灵活性。
- Whip Mix手术导板（Carbon打印机专用）：顾名思义，Whip Mix手术导板是透明手术导板好选择，因其无细胞毒性、不随时间引起化学超敏反应、符合ISO 10993-1:2018用于牙科或医疗器械。
- 聚对苯二甲酸乙二醇酯改性（PETG）：PETG是强韧、可成型、抗冲击3D打印丝材，提供卓越清晰度。该材料设计用于减少热氧化降解、最小化紫外光导致发黄，助保持3D打印零件水晶般清晰。常见应用包括电子标牌、机械防护罩、食品包装。
- 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）：ABS是常见热塑性聚合物，见于家电、汽车零件、管件、甚至乐高玩具。尽管该材料初始形态半透明而非透明，可通过后处理和精加工实现透明。
- 聚碳酸酯（PC）：聚碳酸酯是高性能工程热塑性塑料，坚韧、强、易热成型。除提供卓越清晰度外，这种透明3D打印丝材还有光泽光泽。
半透明零件后处理选项与关键考量
无论使用何种3D打印工艺或材料，零件必须经过后处理才能真正闪耀。手工打磨抛光是简单形状、细节少的透明3D打印零件最佳选项之一，但仅靠手工精加工很难移除所有层纹。手工打磨也可能留下微划痕。为最佳效果，用一系列渐进砂纸目数打磨零件表面，再用丙烯酸清洁剂和超细纤维布抛光——这类似于制作高抛光金属零件的工艺。
喷涂是不减少细节前提下改善清晰度的简易方法，适合复杂细节零件。仅涂透明喷涂即可隐藏层纹——但也可能导致发黄。为获得光滑玻璃般光洁度，喷涂前先手工打磨零件表面预处理。
为在后处理实现最清晰光洁度，涂树脂涂层。此法仅适用平坦或近平坦表面，但当您需要完全透明零件时是理想选择。树脂浸渍也可用于为FDM或PolyJet打印零件创建更光滑表面。粘稠树脂填补零件划痕，形成完全光滑表面。
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3D打印半透明或透明零件需大量准备工作。您必须确定应用要求透明度类型、选择最适配透明树脂、选用允许最多光线通过的3D打印工艺、用最佳精加工工艺完成零件。经验丰富制造合作伙伴可从概念到交付优化产品开发流程。
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了解更多3D打印洞察，请查看Fast Radius资源中心关于3D打印零件纹理化、3D打印晶格产品设计等文章。
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