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全彩 3D 打印终极指南

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大多数 3D 打印技术只能打印一种颜色。对于大多数制造商来说,创建多色打印需要使用油漆或其他后处理技术在打印后添加颜色。对于复杂的物体,可能无法选择事后上色,唯一的解决方案是从一开始就用彩色打印部件。在本教程中,我们将介绍为 3D 打印件添加颜色的 5 种技术。我们将从灯丝交换和双挤出等成本较低的方案开始,然后再到 PolyJet 和粘结剂喷射等成本较高的工业方案。

彩色套装树脂

SLA 树脂传统上只有少量由制造商选择的颜色。对于不太熟悉 SLA 印刷工艺的人来说,本指南将帮助您更好地了解它。SLA 树脂颜色选择的局限性限制了设计师和工程师创建与最终原型具有相同视觉外观的模型的能力。

The Ultimate Guide to 3D Printing in Color

Formlabs 推出的全新色彩套件让产品设计师和工程师能够制作出与其设计原型外观一致的原型,并具有 SLA 著名的质量和表面光洁度。Color Kit 以白色基底树脂为起点,添加青色、黄色、洋红色、黑色和白色,以创建各种不同的颜色选项。头像控制器的每个组件都是用新的色彩套件制成的。

灯丝交换

灯丝交换是 FDM 打印中使用的一种技术,它允许你在模型的不同层使用不同的颜色。这是一个相对简单的过程,可以在大多数 FDM 机器上完成:

  1. 在需要换色的地方暂停打印
  2. 使用控制软件将喷嘴在 Z 轴上抬高 20 毫米。
  3. 收缩现有长丝。
  4. 挤出新的长丝,直到看到颜色变化。
  5. 取出挤出的长丝。
  6. 将 Z 轴降低 20 毫米至原始位置。
  7. 恢复打印

这种方法非常适合挤出文字的徽标或印版。模型的下半部分可以用单色打印,然后修改以突出上半部分。这样做的次数不限,但可能有点繁琐,通常很难实现。

长丝染色

长丝染色与长丝交换一样,可以为模型的不同层次着色。这种技术对尼龙丝最有效。尼龙的吸湿性是出了名的,需要保持在干燥或密封的环境中,但也正是这种特性使其很容易吸收织物上的染料。我们发现 Rit 染色剂最适合这种工艺,如需更深入的教程,请查看我们的博客《扎染长丝的 5 个步骤》。我们将为您简要介绍制作过程。

  1. 将长丝绕成一卷,用绳子或拉链固定。
  2. 烧开水,加入 Rit 染料
  3. 将一段尼龙丝放入溶液中最多 10 分钟。
  4. 取出并重复其他部分的操作,颜色可任意选择。

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这个过程可以产生令人印象深刻的效果,但对不同颜色在模型上的位置控制非常有限。许多尼龙丝需要很高的挤出温度,最高可达 245°C,这比许多热端所能承受的温度要高。如需温度较低的尼龙丝,请参考陶尔曼的尼龙 230。

多挤出

多挤出打印机一直面临着可靠性和易用性方面的挑战,但该技术仍在不断改进。双挤出打印机的工作原理是让多个挤出机将不同类型和/或颜色的长丝送入一个或多个热端。 实现这一点有两种主要技术。

最常用的是两台或多台挤出机和两台或多台热端。每个挤出机将长丝送入一个热端,用于打印模型的一个部分。挤出机的数量与可使用的不同颜色或材料的数量直接相关。

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一种较新但不常用的多挤出技术使用一台热端挤出机和多台挤出机。每台挤出机为一个联轴器喂料,同一时间只有一台挤出机处于工作状态。工作中的挤出机继续向热端喂丝。对于不同颜色的部分,主动挤出机停止工作,由另一个挤出机接替。热端中的残余长丝被 "清除",直到新材料开始流动。这种技术消除了与典型多挤出相关的许多校准问题,也是 Prusa Mk II 多挤出升级所采用的工艺。

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双挤出的最大优点之一是能够分别打印对象和基材。这样,您就可以使用 PVA 等水溶性材料作为支撑结构。打印完成后,可将部件浸入水中或类似的兼容溶剂中,以溶解基材。

纤丝拼接

长丝拼接是一种技术,可让您使用单个挤出机和单个热挤出机生产有选择性的彩色打印件。调色板是拼接长丝最常用的设备之一。它最多可接 4 种不同的颜色,并将它们 "拼接 "成一条连续的丝线。

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它与长丝交换和染色类似,但调色板是独立的,这意味着您可以更有选择性地为模型的哪些部分着色。调色板会自动将不同的长丝拼接成所需的配置,为您想要的部分着色。这种技术非常适合为打印作品添加色彩,但对于不同的材料却不太适用。单独打印介质和对象等技术在调色板上的效果较差,这是因为拼接不同的材料是一项挑战,而且不同的材料需要不同的打印设置。

支持的技术

有几种打印技术默认支持多色打印,不过目前只在专业级机器上提供。

PolyJet 是一种将小液滴光聚合物树脂 "喷射 "到物体上,然后用紫外线固化的工艺。一些 PolyJet 设备可以在沉积前为这些液滴着色,以生成全彩 3D 部件。PolyJet 设备还可以使用多种材料进行打印,最常见的例子之一是使用蜡质材料制作支撑结构,打印后通过加热室将其融化。

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粘合剂喷射是一种不同的工艺,在这种工艺中,粘合剂或胶水状物质沉积在粉末状基底上。在这种情况下,粘合剂在沉积之前就已经着色。粘合剂喷射的效果通常不如 PolyJet 清晰,因为着色剂会变成周围的粉末。PolyJet 和粘合剂喷射属于工业工艺,业余爱好者还无法使用。

使用多种材料进行打印或为设计添加色彩的新技术仍在开发中。这些都是当今最流行的方法,所需的成本和设备也多种多样。如果您对上色更感兴趣,请继续关注我们即将推出的博客,我们将向您传授上色印刷品的基础知识。

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