Как впечатать стекло на 3д принтере

На 3D-принтере научились печатать стекла разных составов

Швейцарские ученые разработали метод 3D-печати, позволяющий печатать стеклянные предметы со сложной структурой, используя разные материалы, но не используя при этом нагрев до высокой температуры во время печати, чего не позволяют делать другие методы. Статья опубликована в Nature Materials.

3D-печать чаще всего используют в двух случаях: когда необходимо быстро создать предмет необходимой формы, не создавая под него отлаженный производственный процесс с дорогими пресс-формами и другим оборудованием, либо когда необходимо изготовить деталь со сложной структурой, которую дороже создавать отливкой или другими классическими методами. Для вторых случаев инженеры уже достаточно давно разрабатывают принтеры, печатающие не полимерами, а другими материалами, в том числе, керамикой, стеклом, и даже шоколадом.

Однако стекло, керамика и другие подобные материалы неудобно применять в 3D-печати из-за высокой температуры плавления. В качестве решения некоторые группы ученых предложили сначала печатать заготовку из прекурсора стекла, а затем проводить высокотемпературный отжиг, чтобы принтер не нужно было адаптировать к высокой температуре. До сих пор такие методы демонстрировали только с оксидом кремния, но теперь появился более универсальный метод.

Ученые из Швейцарской высшей технической школы Цюриха под руководством Андрэ Штударта (Andre Studart) научились применять схожий принцип для составов из разных оксидов. Исследователи воспользовались методом цифровой обработки света (DLP) — используется раствор с фотоотверждаемыми полимерными прекурсорами, который освещается в нужных местах светом, благодаря чему в жидком растворе образуется твердый предмет.

Авторы использовали различные растворы, состоящие из неорганического алкоголятного прекурсора для создания стекла, фотоактивного мономера и светопоглощающего вещества. Составы были подобраны таким образом, что изначально компоненты находятся в области растворимости диаграммы состояния системы, но после фотополимеризации переходят в область неполной смешиваемости. В результате происходит спинодальный распад и две фазы (оксидный прекурсор и полимер) разделяются, образуя взаимнонепрерывную сетевую структуру.

После полимеризации предмет необходимо подвергнуть пиролизу, при котором полимерная часть выгорает, а стеклянная остается, причем на этом этапе стеклянное изделие получается пористым, с порами размером менее микрометра. Если необходимо получить прозрачное стекло, его нужно дополнительно подвергнуть спеканию до получения сплошной и прозрачной структуры. Прозрачность стекла, получаемого после спекания, составляет примерно 85 процентов. Измерения показали, что после спекания относительная плотность такого стекла составляет 98 процентов.

В качестве примера исследователи напечатали множество сложных структур, большинство из которых представляет собой объемную сетку с тонкими элементами. Кроме того, ученые продемонстрировали универсальность метода, напечатав не только силикатное стекло, но также боратное и фосфатное.

3D-печать стеклянных структур с небольшими размерами элементов может найти применение в микрофлюидике. В 2017 году американские исследователи научились печатать на 3D-принтере рекордно малые полимерные микрофлюидные каналы с сечением 18 на 10 квадратных микрометров.

Печать на стекле без проблем

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Многие задаются вопросом, какую же выбрать поверхность для 3D-печати. Большинство используют зеркала, оконные стёкла, и, как мы знаем, долго они не держатся, так как трескаются от нагрева. Поэтому приходится заказывать большие партии – хотя это и недорого обходится, но уж слишком хлопотно. Не всегда получается напечатать модель так, чтобы она не отлипала от поверхности стекла. Я перепробовал множество способов печати на разных поверхностях и нашёл то, что больше всего мне подходит: стекло от ксерокса и мебельное стекло, потому что именно они совершенно ровные, выдерживают высокие температуры и скрывают все неровности нагревательной пластины благодаря своей толщине в 4 мм. Я печатал на них самыми разными видами пластика: ABS, PLA, HIPS, FLEX, SBS. Для ABS-пластика нужно смазать стол клеем-карандашом Erich Krause.

[IMG WIDTH=402 HEIGHT=245][IMG WIDTH=439 HEIGHT=242]

Чтобы модель на нём держалась лучше, я обработал стекло абразивом (40-ым зерном, твёрдостью выше 5 по шкале Мооса). Так стекло становится матовым и шероховатым, но на качество внешнего вида модели это не влияет, сохраняется гладкость. Мне нравится то, что оно совершенно не боится перепадов температуры — я могу спокойно протереть его смоченной тряпкой, когда температура стола 60-90С. За всё время использования не было ни одного случая, чтобы стекло треснуло. Чтобы модель идеально прилипла к стеклу, первые слои смазываю на холодный стол клеем-карандашом.

[IMG WIDTH=163 HEIGHT=163]

Печать начинается с нагрева хотенда. Стол нагревается уже в процессе печати модели. На горячий стол не стоит мазать клей, так как велика вероятность, что модель плохо прилипнет, появятся щелчки пластика и в какой-то момент модель вовсе отлипнет от стекла. Если печатать ABS-пластиком, мне хватает одного слоя примерно на 3-4 печати, и никаких намёков на отлипание. Но: модели печатаю с юбкой, ширина которой – 10мм.

Стоит затронуть и минус этого стекла, который проявляется не сразу, а может и не проявиться вообще. Если после печати модель сама отлипнет от стекла, есть вероятность получения раковин на поверхности (кусочек стекла отломится вместе с моделью). Однако, этого можно избежать, если сразу оторвать её от стекла, не дожидаясь, когда она отскочит сама. Больше никаких недостатков я не заметил. В целом печать на этом стекле меня полностью удовлетворяет.

[IMG WIDTH=397 HEIGHT=220][IMG WIDTH=395 HEIGHT=221]

Надеюсь, для кого-то это было познавательно)

Подпишитесь на автора

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

‘Ситалловое стекло U3D’ — лучший друг 3D принтера. Избавит от хлопот с лаком для волос, от каптона и синего скотча.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Большинство пользователей не ограничивают себя в выборе материала для 3D печати и используют кроме PLA еще и ABS , Flex, Wood, а также многие другие типы пластиков. Печать из этих пластиков невозможна без горячего стола. Обычно на горячий стол кладут алюминиевую пластинку, зеркало или стекло. Но при печати пластик не будет прилипать к этим поверхностям просто так.

И тут появляется один из основных вопросов:

-‘Как сделать так, чтобы изделие прилипло к горячему столу и удержалось на нём до конца печати?’.

Решение этого вопроса может быть в применении Ситаллового стекла U3D — это необычное стекло и является лучшим вариантом для использования в 3D печати. О нем и будет данная статья.

Но для начала давайте поговорим о традиционных способах и тонкостях ‘прилипания’ пластика, чтобы понять в чем преимущество Ситаллового стекла U3D.

Итак, начнем с многим уже знакомых методов адгезии:

1. Kapton (Каптоновый скотч)

Kapton скотч продается в рулонах, клеится на поверхность, обеспечивает адгезию пластика при печати. Максимальная допустимая температура около 280C.

Если посмотреть на только что наклеенный Каптон, то выглядит круто, но сделать это было очень трудно без мелких пузырей воздуха. Приклеивать нужно ровно и аккуратно, потому что Каптоновый скотч нельзя отклеить и тут же приклеить обратно.

Если аккуратно приклеить и правильно откалибровать принтер, то можно печатать. Поверхность у Каптона гладкая, поэтому изделия после печати тоже имеют гладкое глянцевое основание.

Но если Каптон приклеится неровно,будет выступать или имеется малейшая неточность в калибровке платформы, то это быстро покажет себя. Слой скотча будет мгновенно задран соплом.

Следующий недостаток в том, что все клейкие ленты, изолента и скотч-ленты имеют специальный клей. Этот клей никогда до конца не высыхает. При больших объемах печати Каптон быстро отклеиваться. Из-за термоусадки изделий подымаются нижние углы изделий, Каптон повреждается и образуются большие пузыри. В среднем можно напечатать 14 изделий до необходимости поменять Каптон. Но процедура сдирания и отмывания поверхности от остатков скотча и клея очень утомительная и долгая.

2. Следующий вариант — это использовать синий скотч (малярный скотч)

Очень экономичный вариант. Долгое время многие владельцы 3D-принтеров пользовались им и рассказывали о хороших результатах печати.

Самая сложное, что вам предстоит соблюсти- это параллельность и симметричность при приклеивании полосок скотча на поверхность. Но в отличии от Каптона его легко можно отклеить, подравнять и приклеить обратно.

Как и Каптон, синий малярный скотч отлично подходит для удерживания моделей.

Но в отличии от Каптона, малярный скотч не так требователен к калибровке стола.

Недостатком является то, что из-за текстуры скотча у всех напечатанных изделий основание получается некрасивое.

Также клей от скотча сильно пачкает изделия.

Мы напечатали только 4 изделия прежде чем появилась необходимость поменять малярный скотч.

К сожалению, при 4й печати скотч сильно прилип к нижней части изделия. Пришлось снимать остатки с поверхностей и долго отмывать клей.

ABS сок (или клей ABS). Звучит конечно интересно, но это очень вонючие решение.

Вы берете кусочки ABS и растворите их в ацетоне.

Консистенция должна быть как у мутного ацетона, негустой, как краска.

Если нанести на горячий стол перед печатью, то это должно помочь с проблемой не прилипания изделий во время печати. Но если у Вас принтер дома в комнате, то этот жуткий запах ацетона сведет Вас или ваших близких с ума.

А самая головная боль -это отдирание изделия и очистка стола от старого сока. Имейте ввиду, что слишком много сока (или слишком густой концентрации) может вместе с изделием выдрать и куски стекла.

5. Лак для волос.

Один из более чистых способов помочь Вашей модели удержаться во время печати на горячем столе является использование лака для волос.

Выбор лаков велик, но изделие прилипать будет не с каждым. Очень часто комната после теста лучшего лака выглядит, как салон парикмахерская. И каждому пользователю нравится свой проверенный производитель.

А иногда даже становится смешно читать форумы про 3D Печать где пользователи обсуждают лаки:

-один пишет, что лучше Fructis от Garnier, хорошо держит АБС;

-другой пишет, что ему лучше Taft 3 погоды;

-третий пишет, что это все ерунда, а лучше всего Syoss — он профессиональный и поэтому держит и АБС и ПЛА;

С помощью лака для волос можно создать липкий слой на поверхности -это быстрый и легкий процесс. Прежде чем отправить свою модель на печать нанесите лак. Нужно наносить несколько тонких слоев с интервалом, давая высохнуть предыдущему. Но будьте осторожнее, использование лака для волос может привести к повреждению принтера.

Помните, что Вы распыляете практически клей на ваш принтер. Убедитесь, что прикрыли важные части принтера. Лак попадет на ремни, валы, шестерни, подшипники, так что если Вы не будете осторожны, то в конечном счете испортите точность принтера или он может полностью выйти из строя. Края при термоусадки редко отклеиваются, но это может произойти. Лак для волос постепенно отрывается кусками и если печать будет заходить на эти области, то изделие отклеится. В среднем приходится наносить лак раз в две недели.

Теперь пришла очередь рассказать о Ситалловом стекле и что это!?

Ситалловое Стекло U3D

До того, как появилось Ситалловое стекло, я и мои друзья использовали все перечисленные методы, у каждого он был свой. Процесс подготовки к печати горячего стола не особо радовал и удовлетворял нас. 3D Печать — это то дело, которым можно заниматься всей семьёй. И дети могут в нём участвовать даже без помощи родителей. Поэтому наибольшие трудности в подготовке горячего стола испытывала моя 7ми летняя племянница, которой подарили 3D принтер. Лаком, ацетоном дышать нельзя, а Каптон со слезами и словами: «Дайте! Я всё должна Сама…!!» ей особо ровно не приклеить. Именно поэтому я пришёл к Ситалловому стеклу идейно. И заниматься его продажей никто не рассчитывал.

Я стал искать возможность решить нашу проблему. Перепробовал множество вариантов подложек, плиток и стекол, количество которых боюсь даже вспомнить. Были антирефлективное, боросиликатное, химико-лабораторное, пористое, зеркальные и многие другие стекла. Я искал то, которое смогло бы работать со многими привычными в 3D печати материалами. Поиски нужного стекла привели меня к одной умной Девушке с физико-химическим образованием, которая занимается астрономической оптикой, она и подсказала мне нужное направление.

Ситалл – это кристаллический материал.

Родиной Ситалла считается Советский Союз, где впервые и было введено в обиход само слово «Ситалл». Существует большое количество Ситаллов, синтез которых осуществляется заранее, исходя из заданных свойств: химической устойчивостью, механической или термической прочностью, прозрачностью, износостойкостью и др., а также обладать комплексом необходимых свойств. Спектр этих кристаллических материалов очень широк.

Из самых интересных вариантов например:применяют в авиационной промышленности, в обтекателях боеголовок ракет, входящих в состав вооружения самолетов МиГ-29, Су-27, Су-30 и др.

Для создания зеркальных систем телескопов наземного и космического базирования. Такое свойство Ситалла, как сверхнизкий коэффициент теплового расширения, является идеальным материалом для астрономических зеркал и других оптических деталей, в которых отсутствие изменений линейных размеров и формы поверхности при значительных изменениях температуры имеет важное значение.

Но оказалось, что не так просто найти этот кристаллический материал, а именно Ситалловое стекло с нужными свойствами. А все что нашлось было по неадекватной для 3D использования цене. Помогла мне та же знакомая, о которой я говорил выше. Она по своей профессиональной сфере деятельности и подсказала где искать.

Когда у меня появилось одно из первых Ситалловых стекол, я просто не поверил происходящему. ABS мой самый ходовой пластик, который раньше просто так не лип и то, как он теперь держится на Ситалловом стекле без каких -либо обработок, удивляет меня и сейчас.

Тест на отлип изделия из ABS на Ситалловом Стекле.

Ситалловое стекло избавило наконец от долгих мучений с обработкой горячего стола лаком, каптоном и т.п. Все что нужно, это просто один раз откалибровать высоту между соплом и столом и запустить печать даже не вытирая со стекла пыль.

Прежде чем появилась мысль заняться продажей Ситаллового стекла оно тестировалось целый год. Проверялись различные пластики и условия печати.

Тест 1. Печать изделия из ABS пластика.

Тест 2. Печать изделия из PLA пластика.

Халькогенидное стекло распечатано на 3D-принтере

Принтеры для трёхмерной печати стали обыденностью в сфере строительства. Никого уже не удивляет выражение «напечатать дом». Недавно канадские инженеры совершили ещё одну революцию в аддитивных технологиях, распечатав стекло. Ранее напечатать стекло на 3D-принтерах было невозможно.

Канадцам удалось создать уникальное халькогенидное стекло, использовав для этого стандартное устройство для трёхмерной печати со слегка изменённой конструкцией. Этот материал применяется во многих сферах, в том числе в производстве оптических компонентов в специализированных приборах. Температура плавления халькогенидного стекла не слишком высока. Этим воспользовались канадские учёные, увеличив максимальный нагрев печатающего устройства с +260°С до +330°С.

3D-принтер печатает стекло точно также, как и пластик. Он накладывает слой за слоем нити, мгновенно твердеющие на воздухе. Таким образом можно изготовить стеклянные детали даже сложной формы. Устройство печатает и предметы, которые состоят из нескольких различных материалов.