Comment créer des impressions 3D totalement claires ou transparentes

Pour certaines personnes qui s’intéressent à l’impression 3D, créer un projet parfaitement clair est en quelque sorte un Saint Graal. Comme tous ceux qui l’ont essayé vous le diront, ce n’est pas aussi simple que d’utiliser un filament transparent. La réalisation de cet exploit nécessite des réglages d’imprimante et un post-traitement très spécifiques, le tout prenant en compte les concepts de base de l’optique.

Comment obtenir une impression 3D totalement transparente? Ne vous demandez plus, car nous avons pris l’expérience de personnes qui ont réussi à réussir avec l’impression 3D transparente et nous avons mis au point ce guide rapide. Le processus lui-même ne sera pas rapide – tout ce que nous pouvons dire, c’est que nous espérons que vous aurez la patience.

Que faut-il pour que quelque chose soit transparent? Un examen de l’optique

Commençons notre guide par une brève discussion sur l’optique en répondant à cette question – qu’est-ce qui rend un objet transparent? En concevant un objet que nous voulons être aussi clair ou transparent que possible, il y a deux phénomènes que nous essayons d’éviter: l’absorption et la diffraction de la lumière.

L’absorption fait référence à la capacité d’un objet à absorber la lumière au lieu de la réfléchir ou de la laisser passer. Cela se produit parce que les électrons d’un matériau opaque ont des états d’énergie qui leur permettent de passer d’une bande à une autre, absorbant ainsi l’énergie des photons de la lumière.

Dans les objets transparents, les niveaux d’énergie sont disposés de telle sorte qu’ils absorbent les photons à la fréquence de la lumière visible. Cependant, il leur est possible d’absorber des photons de lumière infrarouge ou ultraviolette, ou de lumière à des fréquences qui ne peuvent pas être vues à l’œil nu.

Alors que l’absorption est typiquement un phénomène qui est fonction du matériau, la diffraction peut être contrôlée par traitement. En diffraction, la diffusion des rayons lumineux ou des réflexions internes empêche la lumière de se transmettre à travers un objet. Ceci est généralement dû aux impuretés dans le matériau ou aux imperfections de la surface du matériau.

Les matériaux constitués de cristaux – comme le verre – présentent également une transparence car les frontières entre les cristaux adjacents sont plus petites que la fréquence de la lumière visible. Ceci est réalisé grâce au refroidissement rapide du verre dans un environnement à haute pression, entraînant la formation de très petits cristaux avec de très petits joints de grains.

Notre principal point à retenir de cette discussion est qu’il y a deux voies que nous devons envisager lors de l’impression 3D d’un objet clair: le matériau et son traitement. Abordons chacun séparément.

Utilisez un filament transparent

Le premier élément de notre mission est le matériel. Heureusement, c’est une question assez simple. Les filaments clairs ne sont plus rares. La plupart des filaments transparents que vous pouvez acheter aujourd’hui sont fabriqués à partir de PLA, mais il existe également plusieurs options en PETG ou ABS.

Le matériau lui-même n’a pas d’importance. L’une des trois options de filament que nous avons répertoriées ci-dessus peut être utilisée pour créer des impressions 3D presque parfaitement claires. Cependant, gardez à l’esprit que tous les plastiques ne sont pas naturellement transparents. L’ABS, en particulier, est un plastique naturellement blanc jaunâtre qui nécessite des additifs pour obtenir une apparence claire.

Ce que vous devez être plus perspicace, c’est la qualité des filaments clairs entre les différentes marques. Tout d’abord, vous voudrez un filament qui semble réellement clair. Selon la marque et la façon dont le filament a été fabriqué, certains filaments clairs peuvent s’avérer légèrement translucides ou avoir une légère teinte jaune. Méfiez-vous également des filaments avec des bulles d’air, car ceux-ci peuvent facilement provoquer une diffraction de la lumière intense et rendre impossible l’obtention d’une apparence parfaitement claire.

Choisissez l’axe dont vous avez besoin pour être transparent

Avant de procéder à l’impression d’un modèle, il serait prudent de décider sur quels axes vous voulez que l’objet soit transparent. Allez-vous le regarder de côté (axes x et y) ou du haut (axe z)? Obtenir la transparence sur l’axe z est beaucoup plus simple et nettement plus compliqué sur l’axe des x et l’axe des y. Malheureusement, ce dernier est le plus souvent le cas. Pour les objets solides, la transparence dans les trois axes peut même être l’objectif.

Imprimer avec de grandes couches

Lors de la définition des paramètres d’impression, nous devons garder à l’esprit que nous essayons de réduire la diffraction et la réflexion interne. Cela signifie donner aux rayons de lumière des chemins plus larges à transmettre avec un minimum d’impuretés qui peuvent faire rebondir les rayons lumineux dans des directions imprévisibles.

La première façon d’obtenir cet effet est d’imprimer avec des couches épaisses. Des hauteurs de couche réglées jusqu’à 90% du diamètre de la buse sont recommandées. La raison derrière cela est que des couches plus épaisses et plus sphériques réduisent la réflexion interne en fournissant les rayons de segments de matériau légers et plus épais où ils peuvent passer sans entrave.

Les couches minces ne sont pas nécessairement un problème tant que vous pouvez les faire «fusionner» les unes avec les autres et former un bloc de plastique plus solide. Cependant, les limites de couche qui ne sont pas complètement fusionnées peuvent agir comme des impuretés dans la surface interne de l’impression finie, provoquant ainsi diffraction et réfraction. L’impression avec des couches épaisses force également le matériau plus proche que la normale, ce qui les rend moins susceptibles de former des limites de couche distinctes.

Imprimez lentement et à chaud

Vous voudrez que chaque couche fusionne presque complètement avec la couche précédente, il est donc recommandé d’imprimer à la température la plus élevée possible. Cela signifie régler votre température d’impression à la valeur la plus élevée de la plage de température recommandée du filament que vous utilisez. Dans certains cas, vous pourriez même bénéficier d’un dépassement de quelques degrés de la plage recommandée. Encore une fois, l’idée est de créer un seul bloc de matériau solide au lieu d’un seul avec des couches clairement délimitées.

Une autre stratégie consiste à imprimer lentement – environ 30% plus lentement que la vitesse d’impression normale de votre filament. Cela contribue à la précision, garantissant que les couches sont posées exactement là où elles doivent être pour obtenir une fusion complète. L’inclusion de bulles d’air est également quelque chose que vous essayez d’éviter en imprimant lentement. Bien sûr, un mouvement précis de la tête d’impression repose sur un calibrage approprié, assurez-vous donc de procéder à un calibrage de la buse et à un référencement de la tête d’impression avant de commencer le processus d’impression.

Imprimer avec 100% de remplissage

Lorsque vous visualisez un objet dans l’axe où vous souhaitez qu’il soit transparent, tout décalage du matériau peut provoquer des réflexions internes ou une réfraction. Pour les objets solides, cela signifie que tout remplissage inférieur à 100% ne fonctionnera tout simplement pas. La lumière se plie à plusieurs reprises lors de la transition du plastique à l’air, ce qui donne une impression finie qui n’est absolument pas transparente.

Lisse et poli comme s’il n’y avait pas de lendemain

Un inconvénient de l’impression avec des couches épaisses est qu’elle donne des impressions avec des surfaces extérieures très rugueuses. Une surface inégale provoquera la réflexion de la lumière dans différentes directions, créant un aspect presque opaque. Heureusement, c’est un problème qui peut être résolu avec des techniques de lissage et de polissage appropriées.

Si vous travaillez avec de l’ABS, vous avez de la chance, car vous pouvez simplement utiliser la méthode habituelle à la vapeur d’acétone. En soumettant une impression ABS à un bain de vapeurs d’acétone, une très fine couche d’ABS peut être dissoute sélectivement pour créer une finition parfaitement lisse. Dans la plupart des cas, cela suffit pour obtenir un look parfaitement transparent avec l’ABS.

La finition d’une impression PLA prendra beaucoup plus de temps et d’efforts. Le lissage du PLA repose sur un ponçage à l’ancienne, mais vous devrez le faire à un degré aussi raffiné pour obtenir la transparence. Cela signifie utiliser plusieurs types de papier de verre, du grain faible au grain élevé. Selon certains experts, vous devrez peut-être aller jusqu’à 4000 grains pour obtenir une impression PLA parfaitement claire. À cette qualité de grain, le papier de verre ressemble presque à du carton.

Le PETG est un matériau de filament qui est pré-disposé pour créer des impressions avec des surfaces claires et lisses. Il a également une excellente adhérence des couches, vous ne devriez donc pas avoir de problèmes de réflexion interne lors de l’impression avec du PETG. Il n’est pas soluble dans l’acétone et ne lisse pas aussi bien que le PLA, mais le PETG est le type de filament qui ne devrait pas nécessiter beaucoup de post-traitement si vous pouvez sélectionner les paramètres d’imprimante appropriés.

Polymaker PolySmooth – un filament spécialement conçu pour les impressions transparentes

Filament Polysmooth de Polymaker

Puisque nous sommes sur le sujet des impressions claires ou transparentes, ce serait une injustice de ne pas mentionner l’un des meilleurs filaments fabriqués précisément à cet effet. Le filament Polysmooth de Polymaker imprime aussi facilement que le PLA, possède une excellente adhérence des couches et une large plage de températures d’impression. Il est disponible dans une large gamme de couleurs, dont beaucoup sont conçues pour être aussi claires et transparentes que possible.

Il n’y a pas de détails sur le type de matériau exact du filament Polysmooth – c’est probablement un secret commercial. Ce que nous pouvons dire, c’est que c’est l’un des filaments les plus faciles à utiliser si vous souhaitez créer des objets transparents.

Polysmooth peut avoir la même facilité d’utilisation que le PLA, mais il présente un avantage majeur – Polysmooth est soluble dans l’alcool isopropylique ou l’éthanol. Cela présente la possibilité d’un lissage via un bain de vapeur. Polymaker a tiré parti de cet avantage en vendant le Polysher, une chambre de polissage spécialement conçue qui vient avec un petit réservoir où vous pouvez placer l’alcool.

Au lieu de chauffer l’alcool, il est nébulisé dans la chambre ou vaporisé dans un brouillard très fin. Cet aérosol d’alcool dissout une très fine couche du matériau Polysmooth, créant une finition parfaitement lisse avec un minimum d’effort.

Le filament Polysmooth est beaucoup plus cher que le PLA ou l’ABS standard. La chambre de polissage Polysher vous coûtera 300 $ supplémentaires, ce qui rendra toute cette configuration assez coûteuse. Cependant, il n’y a aucun doute sur l’efficacité de la combinaison si vous souhaitez obtenir des impressions 3D parfaitement claires.

Dernières pensées

Créer une véritable transparence dans l’impression 3D est quelque chose qui a été tenté à plusieurs reprises au fil des ans. De nos jours, la technologie et les techniques nécessaires pour obtenir des impressions 3D claires sont bien établies. Cela ne veut pas dire que ce sera facile. Si c’est la première fois que vous essayez, vous pouvez vous attendre à de nombreux essais et erreurs avant de pouvoir obtenir des résultats qui vous satisfont.

Il y a juste quelques points à retenir: imprimez à chaud, lentement et gros, et assurez-vous d’obtenir un filament transparent de haute qualité. Le filament Polysmooth d’un Polymaker fournit un bon raccourci à faible effort, mais vous pouvez également obtenir de bons résultats avec d’autres filaments transparents en ABS, PLA, PETG ou PC.

Avertissement; Les imprimantes 3D ne doivent jamais être laissées sans surveillance. Ils peuvent présenter un risque d’incendie.

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