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如何制作防水3D打印件?

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     虽然3D打印部件有很多优点,但它们通常不防水。花点时间对部件进行防水处理,可以使它们的使用寿命更长,并防止它们受到水的损害。而且,这只需要几个简单的步骤。很多人对"防水"的含义有误解。基本上,防水和不水是不同的。防水是指水不能渗入(和穿过)部件,而水密是指水既不能进入部件,也不能从部件中流出。在实践中,如果打印件会暴露在雨水或潮湿的气候中,您可能希望它是防水的。至于它是否能保持不漏水则无关紧要。

      例如,如果您要3D打印一个汽车零件(如保险杠的一部分),就没有必要让它水密,但它应该是防水的,以确保在反复雨淋的情况下仍能保持完好。另一方面,如果您打印的是一个水瓶,它应该是水密的,以保持液体不流失。

在本文中,魔猴网将重点介绍如何对3D打印件进行防水处理。我们将向您展示一些不同的方法,包括材料选择、切片机设置、后期处理和测试。

一、材质选择


PLA、ABS、PP和PETG是防水印打印件的不错选择(来源:Markforged)

有些材料比其他材料更容易发生化学反应和变形,从而导致部件不防水。如果一种材料对水有反应,那么用这种材料制作的3D打印件在与水接触或放置在潮湿环境中时很可能会变形。因此,选择材料应是您首先考虑的问题。

不过,这并不是唯一的步骤。虽然某些材料可能标有防水标签,但用其制作的部件可能并不防水。

材料

如果要进行FDM打印,您可能会考虑使用三种主要材料:PLA、ABS和PETG。聚丙烯(PP)虽然不太常见,但由于其防水性能,也是一种值得考虑的材料。让我们来详细了解一下它们。

聚乳酸(PLA)并不是众所周知的最防水的材料,但它确实能起到防水作用。只要与冷水而不是热水接触,它就能正常工作。

ABS是一种出色的防水打印材料。部件在低温下可能会开裂和变形,但据报道,它的防水性能在其他情况下可以持续很长时间。

PETGPET的一种改性材料(用于水瓶),是制作防水打印件的绝佳材料。PETG通常被认为是防水的,而且具有出色的耐热性。这种材料可能是印制防水部件的最佳选择,只要您同时采用其他防水技术。

PP是防水打印的最佳选择之一。它本身具有疏水性,能很好地保持水分,并具有良好的耐化学性和抗冲击性。

更多考虑因素

在决定适合您的情况的材料时,必须牢记部件可能暴露的条件(以及暴露的频率)。

食品安全

如果您打算将3D打印部件用于任何与食物或饮料接触的物品,则应使用食品安全材料,如PP或PETG,而不是ABS或ASA。在打印之前,请确保特定长丝的制造商声明其符合食品安全标准。

耐热性

耐热性与部件的防水性没有任何关系,但根据预期的应用,它可能与防水性有关。例如,可在洗碗机中清洗的部件会受到极端温度和大量水的影响,因此材料的选择尤为重要。一定要选择耐热且防水的材料,例如ABS或PETG。

抗紫外线

长时间暴露在阳光下的部件会褪色和变脆。因此,如果您打算打印花园里的物品或自行车配件,值得将聚乳酸升级为ASA等抗紫外线能力更强的材料。

二、切片设置


调整层高可以使零件更加防水(来源:Jackson O'Connell via All3DP)

3D打印最重要的因素之一是切片方式和设置。此外,设置决定了3D打印部件的紧密、饱满和保护程度,进而影响其防水性。

需要注意的是,虽然切片的设置在3D打印的防水性方面起着重要作用,但有些模型比其他模型更难防水。具有大量细节的复杂模型更具挑战性,因此一定要确保模型尽可能简单。

对模型进行相应调整后,就可以使用打印设置了。以下是需要考虑的最重要的设置。

挤压

有目的地过度挤出打印件可以使部件更加防水,因为这样可以减少打印件出现缝隙的几率。您可以通过提高切片机中的挤出倍率(有时也称为"流速")来实现这一目的。

您还希望打印的各层之间能更好地粘合,这可以通过提高温度来实现。提高温度也有助于解决过度挤压的问题。

外壳和填充物

您应该增加打印时使用的外壳数量。调整此设置可增加边界,将3D打印的填充部分包裹起来。三个外壳是一个很好的起点,但应根据打印所处的环境和使用的材料增加外壳数量。

例如,如果部件漏水会对您的其他物品造成损害,那么增加外壳的数量也不失为一个好主意。如果您选择的是聚乳酸(PLA)等抗腐蚀性较弱的材料,那么增加外壳的数量就比聚丙烯(PP)等抗腐蚀性较强的材料更为重要。

此外,还可以考虑使用更高的填充比例。这将增加打印的填充物,有助于保持结构的完整性。

喷嘴尺寸

虽然这本身不是切片机设置,但更宽的喷嘴有助于使部件更防水。更宽的喷嘴意味着更厚的挤出线,包括部件的外壳。无论有多少外壳,更厚的外壳意味着在打印过程中,外壳意外打印薄到足以形成孔洞或缝隙的可能性更小。当然,不管有没有更厚的喷嘴,更多的壳体只会有助于防水打印。

层高

使用较低的图层高度设置可以提高打印的防水性,因为这样可以创建更密集的图层,更有利于防水。较小的层高还能提高层的附着力,因此即使多花一点打印时间,最终得到的物体也不易开裂和渗漏。

三、后期处理


涂层是填充层线和防止泄漏的好方法!(来源:anossov,来自Reddit)

后处理是使3D打印部件防水的最佳方法之一。尤其是层平滑处理,可以产生很好的防水效果。它可以混合各层,消除层线间隙,并在部件周围形成更严密的密封。

层平滑有几种不同的方法,但主要技术是在可溶性打印件上涂抹溶剂。有些材料可溶于某些化学品。例如,ABS可部分溶解于丙酮。

丙酮:这可能是用于后期处理的最常用溶剂。丙酮蒸汽平滑法适用于ABS、ASA、HIPS、PMMA和聚碳酸酯丝。

环氧树脂:另一种后处理方法是在打印件上涂抹环氧树脂。环氧树脂可快速平滑3D打印件上的层纹,使部件不易受水的影响。

:蜡虽然不太常见,但也是打印件防水的好帮手。它不会像丙酮那样溶解层。相反,它能填补层与层之间的缝隙。

四、测试


将您的部件浸入水中几个小时,看看它是否变形(来源:Zydeco via Thingiverse)

现在您已经创建了防水部件,最好对其进行测试。不要立即认为,通过遵循上述建议,您将始终拥有防水部件。

测试打印可能有点棘手,并且可能还取决于设计的几何形状。如果该部件可以容纳一杯左右的水(无论这是否是预期目的),请尝试将其装满水并准确标记水线所在的位置。务必将部件放在阴凉处,并在第二天密切关注水位线是否显着下降。如果是这样,你就漏水了。

如果您的零件不含水,请将其放在秤上并记下干重。然后,让零件在一盆水中浸泡一天。然后,彻底干燥零件表面并再次称重。如果您的零件现在比一天前重得多,则可能有水浸入其中。

如果您的零件不防水,我们建议重新审视上述建议:调整切片机设置,应用统一的环氧树脂密封或其他后处理方法,或者可能完全使用不同的材料。


关键词:防水3D打印件

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