Химическая постобработка 3D-моделей: какой пластик чем обрабатывать
Ацетон для ABS, дихлорметан для PLA и PETG, лимонен для SBS: что дают растворители, какие побочные эффекты вызывают и как работать с ними безопасно.
Место химии среди способов доводки
Снятая со стола модель редко выглядит законченной: на ней остаются нити, наплывы, швы, слоистость и следы от поддержек, причём чем сложнее геометрия, тем их больше. Исправляют это по-разному. Механически — надфилем, шкуркой, сверлом, скальпелем. Термически — феном или открытым огнём, которыми быстро убирают тонкие нити после ретрактов; этот способ требует аккуратности, а разглаживание нагретым инструментом и вовсе доступно немногим. Декоративные изделия шпаклюют, лакируют и красят, хотя покрытия держатся не на всех пластиках. Четвёртый путь — химический: растворитель размягчает или растворяет поверхностный слой.
Пластики различаются по химическим свойствам, поэтому для каждого нужен свой реагент и свой подход.
Меры предосторожности
Все упомянутые вещества — летучие жидкости, вредные для дыхания, а некоторые относятся к ядам. Работают с ними в перчатках и защитных очках, в проветриваемом помещении или со средствами индивидуальной защиты. Пары ацетона к тому же взрывоопасны, так что рядом не должно быть источников огня.
ABS и ацетон
ABS считается самым удобным пластиком для химической обработки. В ацетоне он растворяется, но медленно, и это позволяет управлять процессом. Способов нанесения несколько:
- кистью — слои и неровности сглаживаются практически сразу;
- окунанием на несколько секунд целиком или частично, если есть подходящая посуда и запас растворителя;
- распылением из пульверизатора — эффект как от кисти, но без следов мазков;
- в ацетоновой бане, то есть в парах растворителя.
Ацетон испаряется уже при 56 °C, поэтому получить насыщенный пар несложно. Существуют промышленные установки, например Magix Box, но они редки и дороги. Самодельная баня — это относительно герметичная прозрачная ёмкость, в которой модель ставят или подвешивают на нерастворимых опорах (нити, фольга). На дно наливают немного ацетона; бумажные салфетки многократно увеличивают площадь испарения. Ёмкость закрывают, при необходимости слегка подогревают. Прозрачные стенки нужны, чтобы следить за разглаживанием и вовремя его остановить. Открывать баню лучше на свежем воздухе.
Помимо глянца, обработка закрывает микрощели и трещины, усиливает сцепление слоёв и прочность детали в целом. Ацетон служит и клеем: смоченные поверхности сжимают на несколько секунд и получают неразъёмное соединение. Если узел позже придётся разбирать, лучше взять обычный клей.
PLA и PETG: размягчение вместо растворения
Эти два пластика реагируют на растворители сходно и довольно слабо. Дихлорэтан (ДХЭ) и дихлорметан (ДХМ) их не растворяют в прямом смысле, а заставляют набухать и размягчают поверхность. Этим пользуются, чтобы подогнуть, вытянуть или сплющить деталь по месту, хотя техническим феном это чаще получается проще и безопаснее.
- Склеивание возможно, но шов слабее, чем у ABS с ацетоном. Растворитель впитывается глубоко, и детали легко смять.
- Долгое воздействие на PLA вызывает неравномерную деформацию даже без нагрузки, вплоть до разрывов и трещин.
- Обработанный PLA уплотняется и заметно усаживается, поэтому модель заранее масштабируют в большую сторону.
- Разгладить PLA вручную удаётся с трудом и не до зеркала; лучше результат в бане с ДХМ или ДХЭ, устроенной по образцу ацетоновой.
- PETG глянцевый от природы, а заровнять слои на нём химически очень сложно.
ДХЭ и особенно ДХМ намного токсичнее ацетона. Прочности такая обработка почти не добавляет, и слои на PLA и PETG надёжнее убирать механически, шпаклёвкой и окраской; PLA при этом поддаётся значительно легче.
SBS: блеск и добавочная гибкость
SBS — атмосферостойкий аналог ABS, не боящийся жары, холода и солнца. Он чувствителен к D-лимонену, ксилолу и сольвенту. Растворитель равномерно наносят на поверхность и дают высохнуть: деталь становится гладкой, блестящей и монолитной. Побочный эффект — рост эластичности, который усиливается, если окунуть модель на несколько секунд целиком. Сольвент сравнительно безвреден, но резко пахнет, ксилол пахнет слабее, D-лимонен имеет лимонный запах и стоит дороже.
Растворители для остальных пластиков
| HIPS | D-лимонен; используется как поддержка для ABS |
| Nylon | соляная и муравьиная кислота |
| TPU | диметилформамид (ДМФА), этилацетат, тетрагидрофуран |
| PC | этилхлорид, хлороформ, тетрахлорэтан; набухает в бензоле, тетралине, ацетоне, этилацетате |
| PVA | вода; применяется только как поддержка |
| PP | при комнатной температуре практически ничем; смеси редких органических соединений при 130–150 °C |
Разные пластики между собой склеивают растворителем, если он действует на оба; первыми проверяют ДХЭ и ДХМ, которые с разной скоростью растворяют большинство материалов. Если общего растворителя нет, остаются клей или спайка.
Итог
Лучше всех химическую обработку переносит ABS: он полируется, склеивается и упрочняется. SBS обрабатывается хорошо, но меняет свойства. Остальные материалы либо растворяются целиком, либо только размягчаются. Перед работой с ценной моделью любой способ стоит опробовать на ненужных образцах из того же пластика.