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打印和烧制 Alumina 4N Resin

打印和烧制 Alumina 4N Resin

与其他 Formlabs 树脂相比,Alumina 4N Resin(氧化铝 4N 树脂)具有独特的设计、打印和后处理要求。请遵循 Formlabs 支持的最佳实践来设计、打印和烧制部件,并阅读和遵循支持文档 Alumina 4N Resin 设计指南中的说明。

准备打印机以使用 Alumina 4N Resin 进行打印

Form 3 代

确保使用最新版本的 PreForm最新版本的固件。Formlabs 强烈建议您在使用 Alumina 4N Resin 打印之前,对打印机进行以下检查:

  • LevelSense 校准
  • Z 轴高度校准

通过点击 Settings(设置)> Maintenance(维护)> Calibration(校准)访问这些功能。

提示:

Formlabs 建议在电压波动较大的地区使用线性调节器或 UPS

Form 4 代

Form 4 代打印机无需进行任何特殊准备,即可使用 Alumina 4N Resin 进行打印。

使用 Alumina 4N Resin 进行打印

Form 3 代

在阅读所有指南后,请在开始使用 Alumina 4N Resin 进行打印之前,查看此打印前检查表。跳过其中一个或多个步骤可能会导致打印失败:

  1. 摇晃 Alumina 4N Resin 树脂盒两分钟,确保树脂混合均匀。
  2. 插入树脂盒并按下通气帽使其打开。
  3. 按照树脂槽贴纸上的步骤,将树脂盒附带的混合器放入树脂槽中。如果使用其他混合器,打印将无法开始。
  4. 预先在树脂槽中注入约 300mL Alumina 4N Resin。
  5. 插入 Stainless Steel Build Platform 或 Build Platform 2。Alumina 4N Resin 与标准 Form 3 Build Platform 不兼容。
  6. 在初始化过程中监控打印机是否出现任何问题,直到显示打印界面为止。如果混合器未归位,打印机用户界面将显示错误信息。
  7. 如果树脂分配时间超过 15 分钟,请终止打印并重新校准 LevelSense 液位检测板。在打印机触摸屏上,点击 Settings(设置)> Maintenance(维护)> Calibration(校准)。按照打印机触摸屏上的说明进行操作。
  8. 每天检查打印机一到两次,确保并未出现错误或打印失败的情况。

与其他 Formlabs 树脂相比,Alumina 4N Resin 在打印第一层时需要更长的时间。第一层可能需要 15 分钟才能完成。Formlabs 建议大约 1 小时后检查打印机,因为最常见的打印问题会出现在初始阶段。Formlabs 还建议在第 150 层检查打印件,因为此时由于支撑不足会导致打印明显失败。

如果在打印过程中出现任何问题,请检查树脂槽中是否有碎屑或阻塞物并将其清除。

Form 4 代

在 Form 4 代打印机上使用 Alumina 4N Resin 打印无需特殊校准、检查或额外硬件。

  1. 摇晃 Alumina 4N Resin 树脂盒两分钟,确保树脂混合均匀。
  2. 插入树脂盒并按下通气帽使其打开。
  3. 插入并固定树脂槽和混合器。
  4. 插入并固定构建平台。
  5. 开始打印。

清洗 Alumina 4N Resin 打印部件

仅能使用 Ceramic Wash Solution(陶瓷清洗溶剂)清洗 Alumina 4N Resin。请勿使 Alumina 4N Resin 部件与水或 IPA 接触,否则会导致部件开裂。

在 Ceramic Wash Solution 中清洗打印部件 2 分钟。为防止松脱的陶瓷颗粒黏附到非 Alumina 4N Resin 部件上,请使用单独的清洗桶。如果使用 Finish Kit,刷子在清除树脂方面非常有效。

干燥过快会导致开裂。轻轻吹干部件,将气流集中在角落和缝隙处。用纸巾擦干可及表面。

如有必要,在新的 Ceramic Wash Solution 中再清洗打印部件 2 分钟,以去除任何外来颗粒。对于小型部件或有精细特征的部件,可使用喷壶直接喷涂 Ceramic Wash Solution,以有效冲洗打印部件。再次吹干打印部件或用纸巾擦干。

尽量减少打印部件在 Ceramic Wash Solution 中浸泡的时间,以免发生开裂。

虽然 Alumina 4N Resin 很快会使 Ceramic Wash Solution 变白,但这是正常现象,不会影响其功效。当 Ceramic Wash Solution 中的树脂浓度达到 8%-12%(即大量使用约 6-8 个月、中度使用约 1 年或使用 30-50 升树脂后),应将其更换。

Ceramic Wash Solution 可储存 24 小时。

Ceramic Wash Solution 无害且不易燃。丁腈手套在与 Ceramic Wash Solution 接触时可能会膨胀,因此在长时间清洗部件时建议使用双层手套。

后处理

打印并移除支撑结构后,用 #320 砂纸打磨部件表面,以去除支撑痕迹。经打磨的支撑接触点会在烧制过程中消失。

使用 Alumina 4N Resin 打印的部件在原始状态下易于打磨。湿打磨是去除支撑痕迹的最快方法,但务必在清洗打印部件后立即进行湿打磨。切勿对干燥部件进行湿打磨。

对部件进行湿打磨:

  1. 将砂纸浸入 Ceramic Wash Solution 中,磨掉残留的支撑痕迹。
    • 使用 #80 砂纸进行强力打磨
    • 使用 #320 砂纸进行一般打磨
    • 使用 #1000 砂纸进行精细打磨
  2. 完成后吹干打印部件,清除残留的 Ceramic Wash Solution。

如果打印部件已经干燥,请勿进行湿打磨。用干砂纸打磨,去除残留的支撑痕迹。

还可以选择达美电磨机、打磨机或其他后处理工具进行打磨。保持低速打磨,注意切勿损坏打印部件。随着时间的推移,Alumina 4N Resin 中的悬浮氧化铝会使刀头变钝。

烧制完成后,树脂内的氧化铝就会硬化,因此很难对任何 Alumina 4N Resin 打印部件进行后处理。Formlabs 强烈建议在部件烧制前移除支撑结构并打磨接触点,因为在窑炉中烧制后,只能使用高速工具或金刚石工具进行打磨。

干燥部件

Alumina 4N Resin 不需要进行后固化,但部件在烧制前必须完全干燥。让部件在夜间完全干燥。

Formlabs 建议将部件放在筛子或网格上进行干燥,以加强打印部件周围的空气流动。部件必须在 20-30°C 的室温和 30%-45% 的湿度下才能完全干燥。

如有需要,将部件放置在 45°C 的烤箱中干燥 8-24 小时。在烤箱中烘干部件时要保持充足的气流。保持打印部件上的气流均匀,如果在炉中烘干,应限制气流。Formlabs 建议采用挡板风扇,并将打印部件放在设置有小孔的盒子里,以便在强制空气炉中干燥部件。

可将未烧制的部件放置在货架上,并根据需要进行储存或运输。Formlabs 建议延长干燥时间,以减少部件破裂的可能性。

烧制 Alumina 4N Resin

使用 Alumina 4N Resin 制作烧制陶瓷部件需要使用烤箱、窑炉或熔炉,其中的聚合物基质燃尽后,模型就会转变为固体陶瓷部件。Formlabs 提供了烧制方案,并对烧制过程的每个阶段进行了说明。可将这些说明作为指导原则,且在某些情况下修改工作流程后的效果可能会更好。

Alumina 4N Resin 部件在烧制过程中可能会发生翘曲,但不易下垂。烧制完成后,Alumina 4N Resin 部件上的支撑结构将难以去除。应在烧制之前移除剩余的支撑结构和接触点。

装入烤箱或窑炉

与传统陶瓷材料一样,Alumina 4N Resin 的打印部件必须放置在承烧板上,以便在烤箱或窑炉内进行烧制。Formlabs 强烈建议使用氧化铝承烧板来烧制打印部件。也可以将由氧化锆、熔融氧化镁或碳化硅制成的承烧板作为替代选择。请确保承烧板与窑炉或烤箱兼容,且额定温度至少为 1700°C。

注意:

请勿使用二氧化硅、水泥、硼氮化物或其他熔点或软化点低于 1700°C 的金属制成的承烧板,因为这些材料在烧制过程中可能会与部件熔合或完全熔化。

将部件放置在承烧板上并至少留出 1 毫米的间距,以防止部件在烧制过程中熔为一体或失效。为了提高热均匀性,也可在封闭的耐火材料箱中烧制部件,但要确保有适当的通风设备以排出燃烧气体。

烧制方案和说明

Formlabs 建议将 Alumina 4N Resin 打印部件烧制两次,首先在烧制窑中烧制,然后在烧结窑中烧制。下文将推荐几种烧制方案。下载最新的 PDF 版本(仅英文版),以深入了解时间和温度安排。

注意:

部件在燃烧状态下非常脆弱。在第一道烧制工序后,处理部件时要特别小心。

用户可以自由测试自己的烧制周期,但要注意以下要求:

  • 树脂中的有机成分会在 600°C 时完全烧尽。
  • 高纯氧化铝的燃烧温度为 1500-1600°C。
  • 改变烧制时间可能会导致机械性能发生变化。如果使用备用方案烧制部件,则 Formlabs 无法保证打印成功。

双炉方案

Formlabs 建议使用 4.5 天燃烧和 2 天烧结的烧制方案,以达到技术数据表 (TDS) 中显示的机械性能。

双炉方案。
时间步长(分钟) 总时间 (hr) END TEMP(结束温度)°C 速率 °C/min
0 0 25  
160 2.67 105 0.5
60 3.67 105 0
100 5.33 115 0.1
240 9.33 115 0
400 16 155 0.1
240 20 155 0
200 23.33 175 0.1
240 27.33 175 0
300 32.33 205 0.1
240 36.33 205 0
300 41.33 235 0.1
360° 47.33 235 0
750 59.83 310 0.1
360° 65.83 310 0
525 74.58 415 0.2
120 76.58 415L 0
585 86.33 1000 1
965 102.42 35 1
0 102.42mm 25  
70 103.58 200 2.5
600 113.58 600 0.67mm
360° 119.58 1150 1.53
440 126.92 1510 0.82
120 128.92 1510 0
485 137.00 1200 -0.64 mm
750 149.50 0 -1.6mm

单炉方案

如果只在烧结窑中烧制,Formlabs 建议采用 2.5 天燃烧和 2 天烧结的方案。使用单炉可消除从烧制炉转移到烧结炉时损坏燃烧部件的风险。重复使用单炉方案可能会限制某些窑炉上某些元素的使用寿命,而且燃烧精度也会稍差。

单炉方案。
时间步长(分钟) 总时间 (hr) END TEMP(结束温度)°C 速率 °C/分钟
0 0 25  
160 2.7 105 0.5
300 7.7 150 0.15
180 10.7 150 0
1400 34.0 360° 0.15
360° 40.0 360° 0
1600 66.7 600 0.15
200 70.0 1000 2
1260 91.0 1510L 0.40mm
120 93.0 1510 0
540 102.0° 25 2.75

快速烧制方案

对于极薄的部件,Formlabs 建议使用 2 天燃烧和 2 天烧结的快速烧制方案。该方案仅适合无需通过长时间燃烧来排出有机物的极薄部件。

快速烧制方案
时间步长(分钟) 总时间 (hr) END TEMP(结束温度)°C 速率 °C/分钟
0 0 25  
2000 33.33 500 0.25
475nm 41.25 25 1
0 41.25° 25  
300 46.25 1000 3.25 维护
1260°C 67.25 1510 0.40mm
120 69.25 1510L 0
540 78.25 25 2.75

后处理烧制部件

烧制完成后,目视检查部件是否有裂纹或分层。用灯光照射部件,进行更全面的检查。在强光下观察时,烧制显示为更亮的线条。

Alumina 4N Resin 烧制后非常坚硬,不易加工。标准硅碳化物或氧化铝砂纸只有在与高速工具配合使用时才有效,而且磨损很快。如果部件需要进一步加工,Formlabs 建议使用金刚石工具。

可以额外进行烧制,以消除平面部件的翘曲。在扁平部件的上方和下方各放置一块厚重的承烧板,将部件快速升温至 1400°C,持续 30 分钟。部件平整后,机械性能变化有限。

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