Impression 3D en plastique clair, translucide et transparent

Les pièces claires, translucides et transparentes imprimées en 3D sont utiles pour un large éventail d'applications. Ces pièces, dont le degré de clarté varie, sont principalement imprimées pour une ou plusieurs des raisons suivantes : visibilité afin de voir ce qu'elles contiennent, capacité à laisser passer la lumière à travers elles, et raisons esthétiques.

La possibilité de voir à travers une pièce en plastique transparente imprimée en 3D dépend du matériau utilisé. Il est essentiel de comprendre la différence entre les pièces en plastique ayant des classifications de transparence ou de clarté telles que clair, translucide ou transparent, avant de spécifier les matériaux d'impression 3D ou de sélectionner les processus d'impression. Il est également important de comprendre comment la réfraction, la réflexion spéculaire, la réflexion diffuse et l'absorption modifient la transparence d'un objet.

• La réflexion spéculaire (aussi appelée réflexion) se produit lorsque presque tous les rayons lumineux qui frappent une surface rebondissent sur cette dernière dans une seule direction (par exemple, les miroirs).
• La réflexion diffuse se produit lorsque presque tous les rayons lumineux qui frappent une surface rebondissent dans une multitude de directions (par exemple, les surfaces peintes non brillantes).
• L'absorption fait référence à un phénomène par lequel la quasi-totalité de la lumière qui frappe une surface est absorbée par le matériau lui-même (par exemple, les tableaux noirs).
• La réfraction se produit lorsque la lumière est transmise à travers un matériau, par exemple le verre ou l'eau.

Les objets transparents ont tendance à réfracter la lumière ou à permettre à la lumière de passer principalement à travers eux, au lieu que la lumière rebondisse sur la surface. La lumière voyage à travers différents matériaux à des vitesses différentes. La vitesse à laquelle elle traverse un matériau, ou l'indice de réfraction, est un indicateur de la transparence du matériau.  Plus précisément, l'indice de réfraction est le rapport entre la vitesse de la lumière dans le vide et la vitesse de la lumière dans un milieu. Comme le montrent les données du tableau suivant, plus l'indice de réfraction est élevé, moins le matériau est transparent :

• Air : 1.0003
• Polycarbonate : 1.052
• Eau : 1,33
• Acide polylactique (PLA) : 1,450
• Acrylique : 1.489
• Polyéthylène téréphtalate (PET) : 1.549
• Quartz : 1,533-1,544
• Sel de roche : 1.544
• Aluminium : 1,667
• Diamant : 2,417

Le tableau ci-dessus permet de constater que certains matériaux d'impression 3D courants ne sont pas optimaux si l'on souhaite réaliser une impression 3D claire, en raison de leurs indices de réfraction relativement élevés.

Pièces transparentes imprimées en 3D

Une pièce imprimée en 3D claire est teintée d'une certaine couleur, elle n'est donc pas totalement transparente. Les pièces imprimées en 3D claires sont relativement transparentes, mais elles ne sont généralement pas polies à un niveau de finition permettant à la lumière de les traverser entièrement. L'indice de réfraction est généralement plus élevé que celui d'une pièce translucide ou transparente imprimée en 3D et non teintée. Les méthodes de post-traitement telles que le revêtement par pulvérisation, le polissage et le trempage dans la résine peuvent aider à obtenir un niveau de transparence plus élevé dans les pièces imprimées en 3D transparentes. Parfois, comme c'est le cas dans cet article, les pièces imprimées en 3D transparentes sont utilisées pour faire référence aux pièces teintées ou non teintées.

Pièces imprimées en 3D translucides

Les pièces imprimées en 3D translucides sont relativement claires, ce qui signifie qu'un peu de lumière passe à travers elles. L'impression 3D translucide se traduit par un motif lumineux à travers le matériau avec une quantité importante de diffusion ou de distorsion. Plus précisément, si un papier imprimé comportant du texte est placé sur un côté d'une pièce imprimée en 3D translucide et lu depuis l'autre côté de la pièce, le texte ne sera pas lisible car il sera flou ou peu clair. Cela s'explique par le fait que la lumière change de direction plusieurs fois dans le matériau, certaines fois en se réfléchissant et d'autres en se réfractant. Pour cette raison, les matériaux translucides ont un indice de réfraction relativement élevé. Les vitres teintées des voitures, le papier ciré, l'huile végétale, les vitraux et les portes de douche en verre dépoli sont des exemples de matériaux translucides.

Transparent 3D Printed Parts

Les pièces imprimées en 3D transparentes sont traversées par une quantité importante de lumière, via le phénomène dit de réfraction. Ainsi, les matériaux transparents ont généralement un faible indice de réfraction (la lumière les traverse à une vitesse similaire à celle de la lumière dans le vide). Il est également important de noter que certains matériaux ayant un indice de réfraction plus élevé peuvent également avoir une faible réflectivité, ce qui entraîne un niveau de transparence plus élevé que d'autres matériaux ayant le même indice de réfraction. Typiquement, les matériaux ayant un indice de réfraction plus élevé ont un degré de réflectivité plus élevé et un pourcentage de transparence plus faible. L'équation suivante permet de calculer le pourcentage de transparence en fonction de l'indice de réfraction :

T=1-2*(n-1)2(n+1)2

Où : T=pourcentage de transparence

N=indice de réfraction

NOTE : pour référence, la valeur entre parenthèses est la réflectivité.

La plupart de la lumière qui traverse un matériau transparent ne rebondit pas dans différentes directions, ce qui signifie que le texte placé d'un côté d'une pièce transparente imprimée en 3D est lisible de l'autre côté de la pièce. Les matériaux transparents sont omniprésents, comme l'air et le verre.

Oui, les pièces en plastique clair ou transparent peuvent être imprimées en 3D. La méthode optimale pour l'impression 3D de pièces en plastique clair ou transparent est l'impression 3D par stéréolithographie, ou SLA. L'impression 3D à base de filaments ne permet pas d'obtenir le niveau de transparence souhaité en raison du petit espace formé entre les couches de matériau. La lumière rebondit alors dans la pièce, ce qui réduit l'indice de réfraction et augmente la réflectivité. L'impression 3D par polyjet est une autre excellente méthode d'impression 3D de pièces claires ou transparentes. Cette méthode d'impression 3D permet d'utiliser des matériaux tels que des résines durcissables aux UV et produit des pièces lisses.

Voici quelques conseils utiles pour imprimer des pièces en 3D plus claires ou plus transparentes :

1. Utilisez un réservoir de résine flexible pour réduire les forces de pelage.
2. Visez à imprimer des pièces en plastique transparent en 3D avec une finition de surface lisse.
3. Utilisez des étapes de post-traitement pour améliorer encore la transparence des pièces imprimées en 3D.
4. Recherchez et/ou testez différents paramètres de l'imprimante tels que la température d'extrusion, la température du lit d'impression, l'épaisseur de la couche, le diamètre de la buse d'extrusion, la vitesse d'impression et le débit.

Les processus post-impression 3D peuvent améliorer la transparence d'une pièce imprimée en 3D claire. Le ponçage et le polissage de pièces transparentes simples imprimées en 3D peuvent être utilisés pour améliorer la réflectivité de la surface et lisser les imperfections. Une application d'huile minérale peut être utilisée pour créer une finition semi-transparente et lisse et cacher les points lumineux sur une pièce transparente imprimée en 3D. L'application d'un vernis transparent avec ou sans ponçage préalable produit des pièces qui sont également plus transparentes. Cette méthode est par exemple utilisée pour les bouteilles et les emballages. Les vernis transparents vont de simples options prêtes à l'emploi, comme celles fabriquées par Rustoleum, à des sprays plus chers et plus complexes, comme l'uréthane acrylique. L'enduction de résine est une excellente méthode de post-traitement pour obtenir des pièces imprimées en 3D très transparentes. L'enduction de résine produit une surface lisse et claire avec des reflets de surface nets. Il peut réduire les détails mais donne une surface extrêmement lisse.

Clear, transparent, or translucent 3D printed parts have a wide variety of applications. One of the most innovative applications is for printing prototype parts. For prototype parts that are part of a moving assembly, the transparency allows testers or design engineers to see through the parts and observe the interaction amongst the components in the assembly. Components that are utilized to distribute or transmit light for optical applications are also good applications for clear or transparent 3D printing. Examples of relevant optical components include LED housings, light pipes and decorative LED light covers. Clear 3D printed parts are also popular in the electronics industry for covers, viewing windows, or caps. Consumer products often involve the use of clear 3D printed parts for doors, decorative components, or viewing windows as well. Lastly, the popular utilization of clear 3D printing is for decorative or artistic renderings. 3D printing clear or transparent parts allows artists to create unique pieces where they can utilize the pattern of light that travels through the material to add an extra layer of visual depth to the piece of art.

Les pièces imprimées en 3D claires, transparentes ou translucides ont une grande variété d'applications. L'une des applications les plus innovantes est l'impression de pièces prototypes. Pour les pièces prototypes qui font partie d'un assemblage mobile, la transparence permet aux testeurs ou aux ingénieurs de conception de voir à travers les pièces et d'observer l'interaction entre les composants de l'assemblage. Les composants utilisés pour distribuer ou transmettre la lumière pour des applications optiques sont également de bonnes applications pour l'impression 3D claire ou transparente. Parmi les exemples de composants optiques pertinents, on peut citer les boîtiers de LED, les conduits de lumière et les couvercles décoratifs de lampes à LED. Les pièces transparentes imprimées en 3D sont également populaires dans l'industrie électronique pour les couvercles, les fenêtres de visualisation ou les capuchons. Les produits de consommation impliquent souvent l'utilisation de pièces imprimées en 3D transparentes pour les portes, les composants décoratifs ou les fenêtres d'observation. Enfin, l'utilisation populaire de l'impression 3D transparente est celle des rendus décoratifs ou artistiques. L'impression 3D de pièces claires ou transparentes permet aux artistes de créer des pièces uniques où ils peuvent utiliser le motif de la lumière qui traverse le matériau pour ajouter une couche supplémentaire de profondeur visuelle à l'œuvre d'art.