Поширені проблеми 3D-друку: причини та способи їх усунення
3D-друк, на відміну від класичного виробництва, є більш економічним, зручним і створює значно менше відходів та шкідливих побічних продуктів. Він зробив можливим створення прототипів та дрібносерійне виробництво прямо вдома. Проте, хоча 3D-друк і є зручним, він не завжди простий у використанні.
Безліч факторів, від неправильного натягу ременя і некоректного моменту затягування сопла до неточностей у налаштуваннях програмного забезпечення слайсера, можуть призвести до невдалого друку. Але не варто хвилюватися, адже ми зібрали перелік найпоширеніших проблем, з якими стикаються користувачі 3D-принтерів, і пропонуємо ефективні способи їх вирішення.
1. Утворення ниток
Нанизування пластику може не бути критичним дефектом для косметичних виробів, але ці тонкі нитки, що простягаються через порожні ділянки моделі, є неприйнятними. Більше того, надмірне нанизування може призвести до проблем із функціональністю відбитків, особливо тих, що містять рухомі елементи.
Причини утворення ниток
Неприємний дефект виникає, коли 3D-принтер не може зупинити витікання розплавленого пластику із сопла під час переміщення над порожніми ділянками моделі. Це явище залежить від різних факторів, включаючи в’язкість розплавленого матеріалу та тиск у соплі.
Іншими словами, друк при підвищеній температурі полегшує витікання пластику із сопла, провокуючи утворення ниток. Також, недостатнє скидання тиску у соплі призводить до передчасного витікання розплавленого матеріалу. Наявність вологи у пластику також може сприяти нанизуванню.
Крім того, деякі матеріали, як-от PETG, є більш схильними до цього дефекту.
Як усунути нанизування: зниження температури
Чим вища температура сопла, тим легше пластику витікати, коли це не потрібно. Підбір оптимальної температури сопла забезпечує потрібну в’язкість пластику, дозволяючи 3D-принтеру більш точно контролювати потік розплавленого матеріалу. На щастя, є простий спосіб цього досягти.
Більшість сучасних слайсерів, наприклад, PrusaSlicer або його аналог SuperSlicer, мають вбудовані тестові моделі температурних веж. Застосовуйте ці інструменти для калібрування, щоб точно відрегулювати температуру сопла під конкретний матеріал. Температурна вежа дозволяє друкувати окремі частини моделі при різних температурах сопла.
Це ідеальний спосіб визначити оптимальний температурний режим між максимальною міцністю зчеплення шарів і зменшенням нанизування. Зробіть кілька пробних відбитків на різних рівнях, щоб визначити, яка температура найкраще підходить для вашого завдання і мінімізує утворення ниток.
Налаштування параметрів ретракції
Після того, як ми розібралися з температурою сопла, можна переходити до допомоги принтеру у зменшенні тиску в соплі. Виштовхування розплавленого пластику через маленький отвір сопла вимагає значного тиску. Якщо вчасно не зменшити тиск, пластик продовжуватиме витікати з сопла, утворюючи нитки.
Для цього у програмному забезпеченні слайсера передбачено налаштування – відстань втягування. Як випливає з назви, воно зменшує тиск у соплі, відтягуючи пластикову нитку назад. Значення відстані втягування вимірюються в міліметрах і зазвичай становлять від 0,4 мм до 1,2 мм для екструдерів прямої подачі. Для екструдерів Боудена це значення становить від 2 мм до 7 мм. Якщо ви не знаєте, який тип екструдера використовуєте, наша стаття про різницю між екструдерами прямої подачі та Боудена допоможе вам.
Значення відстані втягування залежить також від жорсткості/гнучкості матеріалу. Єдиний надійний спосіб визначити правильні налаштування для вашого 3D-принтера – це роздрукувати калібрувальні моделі, оптимізовані для ретракції. Подібно до температурної вежі, більшість якісних слайсерів мають вбудовані вежі ретракції. Якщо їх немає, ви можете завантажити вежу ретракції з Printables, щоб визначити оптимальне значення відстані втягування.
Крім відстані, на утворення ниток також впливає швидкість втягування. Вона зазвичай коливається від 25 мм/с до 60 мм/с, але також залежить від типу екструдера та властивостей матеріалу. Занадто низька швидкість посилює нанизування, а надмірна може призвести до пошкодження нитки шестернями екструдера або навіть до її розриву. Знову ж таки, калібрувальні відбитки є найкращим способом визначити оптимальні значення.
2. Засмічення сопла
Засмічення сопла виникає, коли пластик не може пройти через отвір, що призводить до неповних відбитків або відсутності екструзії. На відміну від нанизування, це завжди призводить до повного провалу друку. Знайти причину засмічення та рішення не так просто через велику кількість факторів.
Причини засмічення сопла та способи їх уникнення
Складність конструкції екструдера 3D-принтера створює безліч точок можливих відмов, які можуть сприяти засміченню сопла. Основні причини зазвичай поділяються на механічні проблеми (екструдер, сопло, нагрівач), проблеми з вибором матеріалу та помилки у процесі друку. Розглянемо найпоширеніші з них:
Якість пластику: дешевший пластик часто містить пил і сміття, які з часом можуть накопичуватися в соплі та блокувати його. Також нерідко можна знайти металеві частинки всередині ниток від виробників, що не дотримуються стандартів виробництва. Не потрібно багато, щоб засмітити сопло з отвором всього 0,4 мм. Варто використовувати високоякісний пластик від відомих виробників. Проте, вплив дешевого пластику можна пом’якшити, дотримуючись нашого посібника з профілактичного обслуговування сопел.
Неправильний розмір сопла: технічні види пластику, що містять вуглецеве або скловолокно, можуть легко засмітити стандартні сопла діаметром 0,4 мм. Краще використовувати сопла більшого діаметру (0,6 мм), щоб зменшити ризик засмічення великими композитними матеріалами. Ця порада також стосується дерев’яного, люмінесцентного та металевого пластику.
Автор зображення: Начікет Мхатре
Занадто висока висота шару: товстіші шари друкуються швидше, але надмірне значення висоти може легко засмітити сопло. Висота шару не повинна перевищувати 75% від розміру отвору сопла. Це означає, що максимальна висота шару для сопла 0,4 мм становить 0,3 мм.
Друк моделей з більшою висотою шару вимагає набагато більшої подачі матеріалу, що неможливо без підвищення температури сопла. Якщо не забезпечити достатньо тепла, екструдер не зможе проштовхнути холодний пластик через сопло.
Повзучість тепла: друк при надмірній температурі може спричинити “повзучість” тепла через термобар’єр на холодну сторону. Засмічення сопла виникає, коли пластик плавиться не на тій стороні термобар’єру. Якщо вентилятор охолодження гарячої частини не працює, навіть друк при низьких температурах (як, наприклад, PLA) може засмітити сопло.
Цьому можна запобігти, перевіряючи роботу вентилятора перед друком. Використання титанових або тонших сталевих термобар’єрів також зменшує повзучість тепла. Якщо ви друкуєте PLA на закритому принтері, тримайте дверцята відкритими. Якщо нічого не допомагає, можливо, потрібно встановити більш потужний вентилятор гарячої частини.
Зношення екструдера: двигун екструдера та його редуктор повинні створювати значний крутний момент для проштовхування пластику через сопло. Це особливо важливо при високих швидкостях друку матеріалів, що потребують високих температур. З часом потужність крокових двигунів екструдера може зменшуватися, а шестерні – зношуватися. Ці фактори разом можуть призвести до недостатньої сили екструзії, що спричинить засмічення сопла.
Якщо ж засмічення сопла таки сталося, то вам стане у нагоді наш посібник з очищення сопла 3D-принтера.
3. Викривлення
Викривлення виникає, коли кути або краї відбитка піднімаються з платформи під час друку. Хоча це може здаватися лише косметичним дефектом, воно руйнує точність розмірів функціональних відбитків. Надмірне викривлення може призвести до відриву відбитка від столу та зіпсувати його.
Автор зображення: CNC Kitchen/YouTube
Причини викривлення
Механізм викривлення стає зрозумілішим, якщо уявити собі невелику стіну, надруковану з ABS. Перші кілька шарів наносяться при 260°C на поверхню, нагріту до 100°C для забезпечення адгезії. Під час друку шари, що прилягають до платформи, мають температуру 100°C, тоді як шари вище мають температуру, на третину нижчу.
Верхні шари, що контактують з холоднішим повітрям, починають стискатися під час охолодження, тоді як нижні шари біля гарячої платформи залишаються більшими через розширення. Зменшення верхніх шарів спричиняє згортання нижніх, що проявляється у піднятті кутів відбитка.
Хоча адгезія шару може зменшити деформацію, вона викликана різницею температур між гарячими та холодними шарами друку. Тому викривлення більш помітне у технічних матеріалах, таких як нейлон та ABS, які друкуються при значно вищих температурах.
Як запобігти викривленню
Подолання різниці температур є найкращим способом зменшити викривлення. Це простіше зробити для друку з ABS, оскільки все, що потрібно, – це закрита камера для друку. Вона утримує тепло від платформи, підвищуючи температуру камери до 70°C для менших принтерів, наприклад, серії Voron 0.
Цей метод також підходить для складніших матеріалів, таких як нейлон і полікарбонат. В ідеалі, потрібно винести електроніку принтера за межі камери, щоб забезпечити її довговічність. Простий корпус не завжди запобігає викривленню дуже великих або високих відбитків на більшому принтері. В такому випадку потрібно активно нагрівати камеру, принаймні до 60°C.
Варто зазначити, що високі температури камери не підходять для матеріалів, як PLA та PETG, що розм’якшуються при цих температурах. Ці матеріали найкраще друкувати на відкритих принтерах з нагріванням столу до температури склування (45-60°C). Викривлення можна зменшити, знизивши температуру сопла, але це також може послабити відбиток.
Зазвичай додавання рамок до великих плоских поверхонь або виступів до гострих кутів відбитків покращує адгезію, запобігаючи викривленню нижніх шарів. Наш посібник щодо різних поверхонь для 3D-друку допоможе вам покращити адгезію першого шару.
4. Розшарування або слабкі відбитки
Розшарування відбувається, коли шари відбитка не з’єднуються належним чином, утворюючи прогалини або тріщини. 3D-принтер, по суті, – це керований роботом пістолет для гарячого клею. А гарячий клей працює, бо він гарячий.
Друк з нижчою температурою сопла створює кращі відбитки, що менше деформуються, але нестача тепла погіршує адгезію між шарами. Це призводить до слабких відбитків, які легко ламаються вздовж ліній шарів.
Автор зображення: Каллум Коулз/YouTube
Як покращити адгезію шарів та запобігти слабким відбиткам
Міцність відбитка в усіх напрямках, окрім ліній шарів, залежить від виробника пластику. Дізнайтеся більше про те, як вибір пластику впливає на успіх друку. Лінії шарів – це слабка ланка всіх 3D-принтів, незалежно від матеріалу. Тому важливо дотримуватися наступних правил для покращення адгезії між шарами:
Друк за відповідної температури: калібруйте температуру сопла, використовуючи тестові відбитки температурної вежі. Ці моделі створені для перевірки міцності зчеплення шарів у кожному температурному діапазоні. Це найкращий спосіб знайти баланс між якістю друку та міцністю міжшарового з’єднання.
Висока швидкість вентилятора охолодження деталей: надто висока швидкість вентилятора охолодження деталей може призвести до надто швидкого охолодження шарів, що погіршить адгезію. Хоча швидке охолодження покращує якість відбитків, воно негативно впливає на адгезію між шарами в таких матеріалах, як ABS, нейлон та полікарбонат.
Вологий пластик: наявність вологи у пластику призводить до утворення пари у соплі, що вводить мікробульбашки та порожнечі в екструдований матеріал. Це не тільки погіршує якість поверхні, але й робить відбитки крихкими. Матеріали для початківців, як PLA та PETG, менш чутливі до вологи, але гігроскопічні матеріали, як нейлон, потрібно сушити перед друком.
Чотири вершники апокаліпсису 3D-друку
Успішний 3D-друк не обмежується лише адгезією першого шару. Налаштування параметрів принтера та слайсера для усунення цих чотирьох поширених проблем значно зменшить ваші шанси на невдалий друк.