Сглаживание ацетоном АБС-пластика

АБС - популярный и экономичный филамент, широко используемый для 3D-печати. Однако у большинства изготовленных таким методом деталей есть недостаток: им не хватает гладкости, как у аналогов, отлитых под давлением. Они имеют матовую, шероховатую поверхность с видимыми линиями слоя, независимо от высоты слоя, используемой при печати.

Для получения более гладкой поверхности необходима последующая обработка. Сглаживание АБС ацетоном - одно из самых популярных решений для отделки поверхностей деталей при 3D-печати. Хотя другие термопласты можно обрабатывать с помощью различных растворителей, ни один из них не сравнится по эффективности с ацетоном для разглаживания АБС.

В этой статье представлено пошаговое руководство по выполнению разглаживания АБС-пластика с подробным описанием различных мер безопасности и рекомендациями для достижения наилучшей отделки, а также альтернативные методы постобработки.

Что такое сглаживание АБС?

Сглаживание АБС ацетоном - это метод, используемый для последующей обработки нити АБС после 3D-печати. Он эффективно устраняет линии слоя, расплавляя их ацетоном. Процесс включает воздействие паров ацетона на детали из АБС-пластика, в результате чего отдельные слои печати сплавляются вместе и получается глянцевая поверхность без видимых линий.

Что такое ацетон?

Ацетон - прозрачная органическая жидкость, известная своей универсальностью в качестве химического растворителя. От многих других растворителей ацетон отличается своей уникальной способностью растворять как полярные, так и неполярные вещества.Такая универсальность обусловлена химическим составом ацетона, который сочетает в себе полярные и неполярные элементы. Следовательно, ацетон находит применение для работы как с органическими, так и с неорганическими материалами.

Кроме того, ацетон может легко смешиваться с водой в любой пропорции. Это свойство делает его незаменимым для растворения различных химических веществ в различных условиях. Несмотря на свою органическую природу, ацетон остается нетоксичным, что увеличивает спектр его применения во многих областях.

Как ацетон взаимодействует с АБС-пластиком

Акрилонитрилбутадиенстирол (АБС) - это термопластичный полимер, полученный путем полимеризации стирола и акрилонитрила с полибутадиеном. Как и все полимеры, АБС обладает устойчивостью к определенным веществам, но чувствителен к другим.

Что касается его химического состава, АБС обладает примечательной особенностью растворяться в различных соединениях. К таким соединениям относятся сложные эфиры, хлороформ, дихлорид этилена и некоторые кетоны, включая ацетон. При этом хлороформ и дихлорид этилена опасны и требуют строгих мер предосторожности. Ацетон же, в свою очередь, является более мягким и контролируемым средством.

С химической точки зрения ацетон растворяет АБС, поскольку термопласт растворим в кетонах. В результате АБС (растворяемое вещество) растворяется в ацетоне (растворителе), образуя смесь или раствор (суспензию) на поверхности пластика. Фактически, нанесение небольшого количества ацетона на деталь из АБС, напечатанную на 3D-принтере, приводит к растворению поверхности.

Для чего нужно сглаживать печатные детали из АБС?

С помощью сглаживания АБС ацетоном можно выборочно удалить некоторое его количество, чтобы устранить такие дефекты, как линии слоев, в результате чего получается более гладкий компонент. Некоторые исследователи даже предположили, что сглаживание ацетоном может повысить прочность деталей из АБС за счет улучшения межслойной адгезии. Вот почему рекомендуется сглаживать ацетоном 3D-печатные детали из АБС.

Получение глянцевого покрытия

Сглаживание деталей из АБС-пластика - это метод устранения видимых линий и преобразования текстуры поверхности из матовой в глянцевую. При использовании ацетона деталь из АБС подвергается процессу, близкому к растворению, в результате чего слои склеиваются и поверхность приобретает блестящий вид. На выходе получается 3D-печатная деталь с гладкой, блестящей и профессионально обработанной поверхностью.

Глянцевые поверхности особенно привлекательны для определенных типов печатных изделий, таких как модели, фигурки, бюсты и декоративные элементы. Кроме того, когда нить соответствует желаемому цвету, нет необходимости в дополнительной покраске. Улучшенный внешний вид глянцевых деталей также добавляет универсальности, делая 3D-печатные изделия из АБС подходящими для различных применений.

Устранение линий слоя и дефектов

Некоторые процессы 3D-печати часто приводят к появлению видимых линий слоев на деталях из-за перемещения от одного слоя к другому вдоль оси Z. Эти линии слоев особенно заметны при большей высоте слоев и изогнутых конструкциях. Ацетон играет ключевую роль в процессе сглаживания.

При нанесении ацетона на деталь из АБС, напечатанную на 3D-принтере, он разглаживает поверхность и заполняет зазоры между слоями. В результате получается деталь без заметных линий, напоминающая изделие, отлитое под давлением. Кроме того, отсутствие зазоров предотвращает утечку. Это делает его подходящим для печати таких предметов, как вазы, контейнеры, органайзеры и т.д.

Укрепление детали из АБС

Как уже упоминалось ранее, сглаживание ацетоном позволяет получить более прочные 3D-печатные детали из АБС, устраняя линии слоев и микроскопические зазоры. Это уменьшает точки напряжения и потенциально слабые места, вызванные проблемами адгезии слоев. До сглаживания паром АБС детали FDM обладают анизотропными механическими свойствами, что означает, что их прочность меняется в зависимости от направления нагрузки. Эта проблема широко распространена при 3D-печати FDM.

Сглаживание парами ацетона помогает смягчить это за счет усиления сцепления по оси z (перпендикулярно печатному слою). Этот эффект может быть полезен для деталей, подвергающихся нагрузкам по оси z. Однако важно отметить, что воздействие ацетона временно размягчает поверхностные слои печатной детали, и для ее полного отверждения может потребоваться несколько недель.

Необходимые материалы и оборудование

Ниже перечислим все необходимые для проведения процедуры сглаживания средства.

Ацетон

При использовании ацетона для сглаживания АБС важно выбирать ацетон высокой чистоты. В идеале нужно использовать ацетон с чистотой 99% или выше. Этот уровень чистоты гарантирует, что ацетон не содержит примесей, воды и других загрязняющих веществ, которые могут негативно повлиять на процесс сглаживания или качество печатных АБС-деталей. Любые примеси или влага в растворителе могут привести к несоответствующим результатам или повредить детали.

Оборудование для обеспечения безопасности

Обеспечение безопасности при сглаживании АБС ацетоном имеет первостепенное значение, поскольку процесс включает работу с потенциально опасными химическими веществами. Вот список средств защиты, которые вам следует учитывать при выполнении процедуры сглаживания:

• защитные очки: необходимы для защиты глаз от случайных брызг или испарений;
• респиратор или маска: во избежание вдыхания паров ацетона, особенно в плохо проветриваемых помещениях, надевайте респиратор или маску с картриджами для органических паров;
• защитные перчатки: используйте перчатки из таких материалов, как нитрил или неопрен, чтобы защитить руки от прямого контакта с ацетоном. Эти перчатки устойчивы к воздействию химических веществ;
• одежда с длинными рукавами: носите одежду с длинными рукавами, чтобы свести к минимуму воздействие на кожу. Это может помочь предотвратить случайный контакт с ацетоном;
• вентиляция: проводите процедуру сглаживания АБС-пластика в хорошо проветриваемом помещении или используйте вытяжку. Хороший поток воздуха помогает рассеивать пары ацетона и снижает риск их вдыхания;
• огнетушитель: держите огнетушитель поблизости, так как ацетон легко воспламеняется и существует риск пожара;
• аварийный душ и станция для промывания глаз: эти средства экстренной помощи применяются для промывания глаз в случае воздействия ацетона.

Кисти, контейнеры и другие инструменты

К основным инструментам, которые понадобятся вам для проведения процедуры сглаживания, относятся следующие:

• прозрачный контейнер: он должен соответствовать размеру детали, напечатанной на 3D-принтере. Прозрачные материалы предпочтительнее для контроля процесса сглаживания. В идеале контейнер должен иметь плотно закрывающуюся крышку; в противном случае предусмотрите достаточное уплотнение для удержания паров ацетона;
• кисть: кисть необходима для равномерного нанесения ацетона на поверхность детали. Она помогает распределить растворитель и обеспечить равномерное разглаживание;
• алюминиевая фольга: основание контейнера рекомендуется выстелить алюминиевой фольгой, чтобы изолировать пластиковую деталь от дна, поскольку ацетон не растворяет металлы;
• бумажные полотенца: подойдут любые впитывающие бумажные полотенца или салфетки, которые нужно будет пропитать ацетоном для облегчения испарения.

Поэтапное руководство по сглаживанию АБС ацетоном

В этом разделе мы рассмотрим 4 основных этапа процесса сглаживания ацетоном.

Этап 1: подготовка детали из АБС

Для начала необходимо зашлифовать деталь. Для обработки поверхности используйте специальные пластиковые напильники (плоские или полукруглые), чтобы удалить грубые участки и слои, с которыми ацетон может не справиться. Избегайте использования напильников, которыми обрабатывались другие материалы, так как посторонние частицы могут испортить отделку. Процесс шлифования не должен занимать слишком много времени, и вам не нужно обрабатывать деталь целиком. Однако полное пренебрежение этим шагом может привести к появлению неровных участков на изделии.

Этап 2: нанесение ацетона

Рассмотрим два наиболее эффективных метода контролируемого сглаживания ацетоном.

Метод 1: Обработка кистью

Самый простой способ получения достаточно гладкой поверхности на деталях из АБС-пластика заключается в нанесении жидкого ацетона кистью. С помощью этого метода вы можете контролировать степень разглаживания и нанесения. Размер кисти зависит от области, которую вы хотите разгладить. Выбирайте кисть с тонким кончиком для мелких деталей и плоскую кисть для больших плоских участков.

• Для начала налейте небольшое количество жидкого ацетона в неглубокую емкость.
• Окуните кончик кисти в раствор ацетона и тонким слоем распределите его по поверхности детали, напечатанной на 3D-принтере.
• Продолжайте наносить ацетон, пока не будете удовлетворены уровнем гладкости и внешним видом.
• После нанесения ацетона дайте деталям высохнуть перед использованием.

Использование кисти и ацетона является эффективным методом разглаживания сложных деталей. Это обеспечивает точность и сводит к минимуму риск их повреждения. Этот способ также требует меньше времени, чем другие методы разглаживания.

Однако при этом методе расходуется значительное количество ацетона и может получиться неравномерное сглаживание, оставляющее полосы или неровности на поверхности. Также существует риск нанесения слишком большого количества растворителя, что может привести к необратимой деформации или растворению тонких стенок детали.

Метод 2: Ванна с парами ацетона

Высокоэффективным способом разглаживания АБС является создание ванны с парами ацетона. Для этого не требуется непосредственное нанесение жидкого ацетона на деталь.

Пошаговое руководство

• Подготовьте контейнер

Чтобы применить метод сглаживания АБС парами ацетона, вам понадобится частично закрытый контейнер, который будет удерживать пары ацетона вокруг детали, не герметизируя ее. Для небольших деталей из АБС используйте стеклянный контейнер, например банку. При работе с более крупными деталями или одновременном разглаживании нескольких предметов выбирайте прозрачный полипропиленовый контейнер (PP).

• Изолируйте основание контейнера

Детали из АБС-пластика не должны соприкасаться с дном контейнера. Их можно изолировать с помощью материала, не растворимого в ацетоне. Для этой цели подходит металл, например обычная пластина, покрытая алюминиевой фольгой.

• Подготовьте бумажные полотенца

Смочите салфетки или бумажные полотенца в растворителе. Затем разложите эти пропитанные ацетоном салфетки вдоль стенок внутри контейнера. Их необходимо закрепить, плотно прижав к стенкам контейнера или используя магниты, расположив один внутри, а другой снаружи.

• Закройте контейнер

Для эффективного разглаживания парами ацетона необходимо плотно закрыть контейнер, чтобы пары ацетона быстро не улетучились. Однако крайне важно предусмотреть отверстия для отвода газа, чтобы предотвратить опасное повышение давления.

• Дождитесь воздействия ацетона

Процесс разглаживания АБС паром обычно длится от 10 минут до часа. Рекомендуется следить за процессом через прозрачный контейнер. Как только вы достигнете желаемого уровня гладкости, снимите крышку и безопасно утилизируйте пропитанную ацетоном бумагу.

Этап 3: Контроль и управление процессом

Важно следить за процессом разглаживания ацетоном, особенно в паровой ванне. Установите таймер и дождитесь, чтобы контейнер заполнился парами ацетона и началось воздействие на деталь. Продолжительность воздействия зависит от размера детали, доступного пространства и процента содержания ацетона. Это может занять от 10 минут до 2 часов.

Чтобы избежать чрезмерного разглаживания, проверяйте степень воздействия каждые несколько минут. Для повышения эффективности продумайте возможность добавления нагрева (не чрезмерного) или небольшого вентилятора внутри контейнера. Однако соблюдайте осторожность при работе с электроникой во избежание потенциального риска возгорания.

Этап 4: Последние штрихи

Как только вы будете удовлетворены результатом разглаживания, выполните следующие действия, чтобы завершить процесс:

• убедитесь, что вы находитесь в хорошо проветриваемом помещении и начните осторожно вынимать деталь из контейнера, предотвращая ее контакт с бумажными полотенцами;
• не прикасайтесь к детали после извлечения из контейнера, так как она остается в полутвердом состоянии и ее легко деформировать или испортить отпечатками пальцев;
• поместите деталь в изолированное место и дайте ей высохнуть, чтобы испарился избыток ацетона. Сушка может занять от нескольких часов до нескольких дней, прежде чем деталь восстановит жесткость.

Варианты отделки

• Если деталь соответствует вашим ожиданиям, вы можете оставить ее как есть или отшлифовать для получения более матового покрытия.
• Если на поверхности есть неровности, вы можете подпилить их или отшлифовать наждачной бумагой и повторить процесс сглаживания.
• Если вы планируете покрасить изделие, вы можете приступить к грунтовке и покраске.

Меры предосторожности при разглаживании АБС ацетоном

Использование ацетона для разглаживания деталей из АБС-пластика, напечатанных на 3D-принтере, может быть эффективным. Тем не менее, важно понимать, что чистый ацетон опасен. Поэтому вы должны принять некоторые меры предосторожности для обеспечения своей безопасности.

Во-первых, ацетон летуч и может воспламениться при комнатной температуре. Избегайте его использования вблизи источников огня или искр и храните его в прохладных, хорошо проветриваемых помещения вдали от источников тепла и прямых солнечных лучей. Кроме того, длительное воздействие ацетона может вызвать головные боли, головокружение, тошноту, спутанность сознания и раздражение кожи.

Подготовка рабочего пространства: безопасность превыше всего!

Для обеспечения безопасности важно тщательно подготовить рабочее пространство.

• Работайте в хорошо проветриваемом помещении: при обработке печатной детали из АБС в паровой ванне возможно значительное выделение паров ацетона.
• Используйте средства индивидуальной защиты: убедитесь, что вы надели защитные перчатки и очки, прежде чем открывать флакон с ацетоном и выливать его на бумажные полотенца. Хотя ацетон не очень токсичен, соблюдение этих мер предосторожности является разумным способом защитить себя.
• Используйте качественные материалы: инвестируйте в высококачественную АБС-нить. Недорогие нити могут содержать добавки из различных пластмасс, которые могут плохо реагировать на ацетон. Чтобы обеспечить отличные результаты, выбирайте АБС-нити только от известных брендов.
• Обеспечьте надлежащее хранение и утилизацию ацетона: убедитесь, что он плотно закрыт крышкой и храните его вдали от источников тепла. При утилизации ацетона используйте металлический контейнер, выстланный пластиковым пакетом для мусора, затем выбросьте его вместе с обычным мусором. Для утилизации жидкого ацетона отнесите его в место сбора опасных отходов, их хранения, утилизации или вторичной переработки.

Рекомендации по разглаживанию АБС ацетоном

Следующие рекомендации помогут вам добиться наилучших результатов при разглаживании АБС.

Достижение стабильных результатов

Выполнение некоторых ключевых шагов поможет вам добиться желаемой гладкости и отполированности поверхности. Во-первых, важно тщательно контролировать процесс разглаживания. Слишком длительное воздействие ацетона может привести к чрезмерному разглаживанию и потере мелких деталей. Наберитесь терпения и регулярно проверяйте процесс, пока не добьетесь желаемого результата.

Кроме того, обеспечьте равномерное распределение ацетона по поверхности вашего изделия. Поэкспериментируйте с различными способами нанесения и концентрациями ацетона, чтобы найти оптимальный баланс для конкретной детали. Тщательно просушите деталь в хорошо проветриваемом помещении, чтобы рассеять все оставшиеся пары ацетона и обеспечить качественную полировку поверхности.

Подбор параметров для деталей различных размеров и формы

Хотя основные принципы разглаживания ацетоном остаются неизменными, для каждого конкретного случая необходимо подбирать параметры процесса, от которых будет зависеть результат. Рекомендуется использовать гораздо меньшее количество ацетона и более короткое время выдержки для небольших деталей, поскольку они имеют меньшую площадь поверхности. Напротив, для более крупных деталей может потребоваться больше ацетона и более длительное время выдержки.

Более того, ориентация вашей детали, напечатанной на 3D-принтере, также играет роль в процессе сглаживания. Вертикальные поверхности, как правило, сглаживаются быстрее, чем горизонтальные. Поэтому учитывайте это при определении времени воздействия. Экспериментальным путем вы сможете подобрать идеальные параметры для деталей различных размеров и геометрии.

Альтернативы методы постобработки 3-Dпечатных деталей из АБС

Хотя сглаживание ацетоном является очень эффективным способом постобработки напечатанных деталей, более предпочтительными могут стать методы, не связанные с использованием химических веществ.

Зачистка шкуркой

Зачистка шкуркой - наиболее часто используемый метод постобработки деталей, напечатанных на 3D-принтере, который не требует использования химических веществ. Изделие обрабатываются вручную с помощью наждачной бумаги.

При зачистке деталей из АБС-пластика рекомендуется начинать обработку с крупной наждачной бумаги (например, с зернистостью 80) и постепенно переходить к более мелкой (например, 120 и 240). Для получения более гладкой поверхности используйте наждачную бумагу с очень мелкой зернистостью (например, 1000), смоченную водой. Хотя зачистка является безопасным и простым процессом, могут возникнуть сложность с доступом к глубоким отверстиям детали и с обеспечением равномерного воздействия по всей поверхности.

Полировка

Если вы избегаете использования таких сильнодействующих растворителей, как ацетон, добиться глянцевого покрытия деталей из АБС можно с помощью жидкого лака и ветоши. Сначала необходимо отшлифовать поверхность детали, а затем обработать ее круговыми движениями с помощью пропитанной лаком салфетки до блеска.

Как отполировать печатные детали из АБС паром без потери точности размеров или мелких деталей

Часто задаваемые вопросы

1. Можно ли сглаживать парами PLA и PTEG?

Нет, сглаживание паром PLA и PETG может оказаться невозможным, особенно с использованием таких растворителей, как ацетон. PLA и PETG обладают хорошей химической стойкостью и не растворимы в кетонах. Следовательно, такие растворители, как ацетон и спирт, оказывают на них минимальное воздействие. Поэтому наиболее надежным методом сглаживания PLA и PETG является ручная шлифовка.

2. Сколько времени занимает процесс сглаживания?

Продолжительность разглаживания АБС зависит от таких факторов, как размер печатной детали, геометрия, концентрация ацетона и желаемая гладкость. Детали меньшего размера и менее сложной формы можно разгладить примерно за 10-20 минут, в то время как для более крупных или сложных изделий может потребоваться несколько часов. Контроль процесса помогает избежать чрезмерного разглаживания. При выдерживании сначала в течение более короткого времени с последующим его регулированием по мере необходимости достигается желаемый результат.

3. Как избежать избыточного сглаживания?

Если подвергать 3D-деталь воздействию ацетона в течение слишком длительного времени, это потенциально может привести к необратимой деформации или растворению тонких стенок детали. Чтобы предотвратить это, вы должны внимательно следить за процессом разглаживания. Проверяйте деталь каждые несколько минут, что проще делать при использовании прозрачного контейнера. Установите таймер и дайте контейнеру наполниться парами ацетона. Продолжительность воздействия зависит от размера детали, доступного пространства и концентрации ацетона в салфетках.

4. Разрушает ли ацетон структуру АБС?

Ацетон может негативно повлиять на горизонтальную прочность детали из АБС. Поэтому, если вам требуется повышенная горизонтальная прочность, рекомендуется избегать сглаживания ацетоном. Однако ацетон заметно повышает вертикальную прочность обработанной детали, улучшая ее внешний вид.

5. Как добиться качественной отделки?

Чтобы добиться гладкой поверхности деталей из АБС-пластика, необходимо тщательно выполнять операции сглаживания и контролировать процесс. Один из распространенных методов заключается в нанесении жидкого ацетона кистью на деталь, напечатанную на 3D-принтере. Начните с того, что налейте небольшое количество ацетона в неглубокую емкость. После этого окуните в него кисточку и нанесите тонкий слой на поверхность детали.

Поэкспериментируйте с различными техниками нанесения и концентрациями ацетона, чтобы найти оптимальный баланс для вашего конкретного проекта. Помните, что для небольших и более сложных деталей может потребоваться меньше ацетона и меньшее время разглаживания, чем для более крупных и объемных. После процесса разглаживания дайте детали тщательно высохнуть в хорошо проветриваемом помещении, чтобы рассеять все оставшиеся пары ацетона и добиться равномерной полировки.

Заключение

Сглаживание - важнейший метод постобработки деталей, напечатанных на 3D-принтере FDM, улучшающий их внешний вид за счет устранения линий слоев и придания им высококачественного внешнего вида. Сглаженные детали из АБС-пластика очень напоминают детали, изготовленные методом литья или стереолитографии. Однако при разглаживании АБС ацетоном важно соблюдать осторожность.

Ацетон представляет опасность, включая воспламеняемость и раздражение кожи и глаз. Не забывайте принимать необходимые меры предосторожности, такие как использование маски и перчаток и работа в хорошо проветриваемом помещении. При соблюдении мер безопасности разглаживание ацетоном оказывается эффективным способом улучшения внешнего вида деталей из АБС.