如何粘接3D打印件:按用途选择合适的胶粘剂
每个打印机用户迟早都要粘点东西:一个比打印平台还大的模型、一个断掉的卡扣、一个必须装在钢棒上的支架。本指南会告诉你哪种胶粘剂适合哪种耗材和哪种用途,从快速修复到承受实际载荷的接头。它还介绍了能让任何胶水粘牢的前期处理工作。
简短结论
3D打印件如何粘接,取决于耗材类型以及接头要承受多大载荷。据Polymaker wiki介绍,溶剂型3D Gloop是PLA、ABS、ASA和PETG的首选,因为它能将两个表面熔接在一起;而凝胶瞬干胶适用于小零件的快速修复。对于受力接头,wiki推荐夹紧固化的双组分环氧胶;对于塑料与金属的粘接,则推荐J-B Weld这类钢增强环氧胶。尼龙粘接效果差,因此同一来源建议改用螺丝或卡扣。
溶剂焊接、胶层与紧固件
在拿起一管胶之前,最好先了解胶粘剂实际上对塑料起什么作用。据Polymaker wiki介绍,3D Gloop系列溶剂型胶水会部分溶解打印件表面,使两个面熔合,在分子层面上基本形成无缝的焊接。瞬干胶和环氧胶的原理不同。它们在零件之间增加一层材料,接头的牢固程度取决于这层材料对塑料的抓附力。这就是为什么使用它们时表面处理如此重要。
还有一个常被遗忘的第三种选择:完全不用胶。对于某些耗材,以及任何以后需要拆开的东西,螺丝、卡扣或螺纹嵌件胜过任何胶粘剂。所以先问三个问题:是什么材料?接头要承受多大的力?固化时能否夹紧?如果零件将来需要拆开,请设计热熔螺纹嵌件或螺丝,而不是永久性粘接,因为Polymaker指出,钢增强环氧胶接头往往需要打磨才能拆开。
PLA、ABS、ASA和PETG:首选溶剂焊接
对于大多数人日常打印的硬质耗材,Polymaker wiki将3D Gloop列为首选。它有针对不同材料的版本——PLA Gloop、ABS/ASA Gloop和PET Gloop,各自与特定塑料的化学性质相匹配。换句话说,PLA外壳和ASA支架不能用同一瓶胶。wiki称PLA Gloop表现可靠,PET Gloop对公认难以粘接的PET和PETG尤其有效。
你得到的是一个干净的接头,没有额外厚度,易于打磨和上色。问题在于实际操作:据同一来源介绍,瓶子的设计使其难以伸进狭窄处。在复杂的装配中,先把两个面都涂湿,再压合在一起,而不要事后试图把胶水灌进接缝。Polymaker还指出了一个附带用途:少量涂抹时,这类胶水可以改善打印平台附着力或使表面更平滑。如果你想尝试,请先在涂层打印板的一小块区域上测试,再进一步使用。
快速修复:凝胶瞬干胶
一个断掉的卡扣、一个小卡子、一个夹钳夹不住的装饰件:这正是瞬干胶在工作台上大显身手的地方。Polymaker wiki将Loctite Super Glue Gel和Gorilla Glue Super Glue Gel列为PLA、ABS等硬质塑料的常用选择。凝胶配方让你能精确地点出一道胶线,不易流淌,也不易意外洒出。据该wiki介绍,它还能在一分钟内干燥且呈透明,这正是快速修复所需要的。
这是经典的快速修复手段,而非结构性修复。Polymaker明确指出了两点限制:它不适用于尼龙,且在长期受力下粘接可能失效。把它留给小零件、展示件以及不需承受大负荷的修补。wiki还提到一个实际的麻烦:部分胶水往往会滞留在瓶子坚硬的外壳内,所以要用完整瓶可能得把它挖出来。对于真正需要牢固的PLA或PETG零件,请升级为溶剂焊接或环氧胶。
受力零件:使用双组分环氧胶并夹紧
当接头需要承受实际的力时,Polymaker wiki推荐使用Devcon Plastic Welder这类双组分环氧胶。据wiki介绍,它形成的粘接强度高于许多打印材料的层间附着力。这意味着如果零件断裂,往往会断在接头旁边,而不是接头处。不过,这并不能让装配件适用于安全攸关的用途。打印件本身仍是薄弱环节,因此请把胶水视为一个因素,而不是保证。
环氧胶需要一些操作规范。将两个组分充分混合,组装后夹紧。该wiki列出的初步定位时间为10分钟,24小时后达到完全强度,因此在此之前不要动零件。它还提到两个组分偶尔会流出不均,可能与胶的存放时间或储存条件有关,所以涂胶前请确保混合物看起来均匀。对于分段打印的大型模型,可将环氧胶与销钉或定位榫结构配合使用;拆分超大零件并添加连接件指南介绍了设计方面的内容。
塑料与金属的粘接,以及尼龙为何与众不同
将打印件安装到钢棒、铝板或金属支架上,问题就不一样了。溶剂无法溶解金属,瞬干胶也很难同时抓牢两种差异如此大的表面。对于这类混合材料接头,Polymaker wiki推荐J-B Weld这种钢增强环氧胶。wiki形容其效果为近乎永久的粘接,往往需要打磨或熔化等破坏性手段才能分开。完全固化需要12至24小时,请据此安排你的项目。
由于粘上就无法撤销,请在混合之前先试装所有零件并标记好对位。在这一切当中,尼龙是个例外。Polymaker完全不建议对其使用胶粘剂,因为粘接效果差,并推荐改用螺丝和卡扣等机械紧固件。如果你用尼龙打印,请从一开始就在CAD模型中设计好装配方式,使用螺丝柱、卡扣配合或卡夹结构,而不是用于涂胶的平面。同样的思路适用于以后需要打开、调整或更换的任何零件。
表面处理与接缝修整
Polymaker wiki对此说得毫不含糊:表面处理(即打磨和清洁)对每种胶粘剂都至关重要。打磨贴合面,去除层纹表面的光滑层,让胶水有附着的地方,然后擦去灰尘和手上的油脂。Polymaker的打磨页面建议,对于PLA等大多数材料从220目开始,对于更容易打磨的ABS则从240至320目开始。对PLA使用电动打磨工具时要小心,因为积聚的热量会使其软化变形。
胶水固化后,接缝处可能仍有缝隙。对于功能性零件,Polymaker提到了Bondo汽车车身腻子,它强度高,但实际上需要电动打磨机或电磨才能修整成形。对于展示件,轻质填缝膏可用手涂抹,用800目及以上的砂纸很容易打磨,模型补土则介于两者之间。务必先在废弃打印件上试用胶水和填充材料,然后再进行3D打印件上色。请在通风良好的房间内操作,并遵守每种产品的标签说明。
资料来源与局限
- Polymaker Wiki — 粘接
- Polymaker Wiki — 打磨
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