Подготовка пластика к печати: сушка и калибровка
Технология FDM-печати требует контроля физических параметров материалов. Подготовка пластика к печати включает два технических этапа: удаление влаги из полимерной нити и настройка объема пластика, подаваемого через сопло. В данном руководстве собраны правила сушки пластика для 3D печати и методы, с помощью которых проводится калибровка extrusion multiplier.
Гигроскопичность филамента и влияние влаги
Большинство термопластов обладают таким свойством, как гигроскопичность филамента — способность поглощать молекулы воды из окружающего воздуха. В хотэнде 3D-принтера вода мгновенно закипает и переходит в пар. Расширение пара создает избыточное давление в сопле.
Дефекты печати из-за влаги проявляются следующим образом:
- Звуки: щелчки и треск из экструдера во время подачи материала.
- Поверхность: пузырьки, кратеры и пропуски слоев на стенках модели.
- Stringing: множественные нити между элементами модели из-за самопроизвольного вытекания пластика при холостом ходе.
- Снижение прочности: гидролиз (разрушение полимерных цепей) при высоких температурах снижает адгезию между слоями. Для конструкционных пластиков, таких как нейлон (PA), потеря прочности из-за влаги может достигать 40%.
Сушка филамента: режимы и оборудование
Для удаления влаги требуется воздействие температуры ниже точки стеклования (Tg) материала, но достаточной для испарения воды. Превышение температуры стеклования приведет к размягчению нити и слипанию витков на катушке.
Оборудование:
- Специализированные конвекционные камеры для 3D-печати.
- Электрические дегидраторы с удаленными поддонами.
- Подогреваемый стол принтера (катушка размещается на платформе и накрывается коробом с вентиляционными отверстиями).
Примечание: Использование газовых духовых шкафов не допускается из-за риска расплавления пластика и выделения продуктов горения.
Температурные параметры:
- Сушка PLA: 40-45°C в течение 4-6 часов. Точка стеклования полилактида составляет около 55-60°C, поэтому превышение отметки в 50°C деформирует нить.
- Как сушить PETG: 60-65°C, время 6-8 часов.
- ABS / ASA: 75-80°C, время 4-6 часов.
- TPU (флексы): 50-55°C, время 6-10 часов.
- PA (Нейлон) / PC (Поликарбонат): 80-90°C, время 10-24 часа. Данные материалы требуют печати непосредственно из нагреваемого сушильного бокса.
Хранение филамента
После охлаждения катушку необходимо поместить в среду с низкой влажностью. Хранение филамента осуществляется с использованием:
- Вакуумных пакетов с клапаном откачки воздуха.
- Герметичных пластиковых боксов с резиновым уплотнителем.
- Силикагеля (влагопоглотителя). Рекомендуется применять индикаторный силикагель (например, марки КСКГ), который меняет цвет при насыщении влагой и подлежит последующей регенерации.
Настройка подачи филамента
Коэффициент экструзии (Flow Rate) — это программный параметр слайсера, определяющий объем выдавливаемого пластика. Аппаратная подача регулируется параметром шагов экструдера (E-steps), который калибруется единожды для механики принтера. Настройка потока пластика выполняется индивидуально для каждого типа пластика и каждой новой катушки, так как реальный объем зависит от вязкости расплава и фактического диаметра нити.
Перед началом калибровки необходимо:
- Высушить филамент.
- Измерить штангенциркулем фактический диаметр нити на отрезке 2-3 метра, вычислить среднее значение и ввести его в настройки слайсера.
Метод 1: Расчет по толщине стенки (Vase Mode)
Для данного метода используется калибровочный куб (модель 20x20x20 мм без фасок и заполнения).
- В слайсере активируется режим вазы (Spiralize Outer Contour).
- Ширина линии (Extrusion Width) задается равной диаметру сопла (например, 0.40 мм). Значение Flow устанавливается на 1.0 (или 100%).
- Модель распечатывается. Производится замер толщины стенки штангенциркулем в верхней трети куба на каждой из четырех сторон. Вычисляется среднее арифметическое значение.
- Применяется формула расчета:
Flownew = (Widthtarget / Widthmeasured) × Flowcurrent
Пример: При заданной ширине 0.40 мм и измеренной 0.44 мм, новое значение составит 0.909 (90.9%).
Метод 2: Визуальный тест потока 3D принтера
Первый метод может иметь погрешность из-за эффекта разбухания экструдата (die swell) на выходе из сопла. Визуальный тест точнее отражает процесс печати сплошных деталей.
- Создается прямоугольная модель (например, 30x30x3 мм) со 100% заполнением.
- Распечатывается первая деталь со значением потока 100%. Оценивается качество поверхности:
- Переэкструзия и недоэкструзия: Если линии наплывают друг на друга, а сопло оставляет борозды — это переэкструзия (требуется снизить Flow). Если между линиями видны зазоры и нижние слои — это недоэкструзия (требуется повысить Flow).
- Значение корректируется с шагом 1-2% до получения ровной, монолитной плоскости.
Твердые материалы (PLA, PETG) чаще требуют снижения Flow до 92-98%. При настройке гибких материалов (TPU) из-за физического сжатия нити в механизме экструдера параметр часто увеличивают до 105-115%.