A nedves 3D-nyomtató filamentek elrontott nyomatokhoz vezethetnek. Szerencsére a megfelelő tárolás és szárítás segíthet megelőzni és megoldani ezt a problémát.

Bár ez egy kezdő számára nem feltétlenül nyilvánvaló, minden tapasztalt 3D-nyomtatási rajongó tudja, mennyire fontos a filamentek megfelelő tárolása és szárítása. A filamentekben lévő nedvesség jelentősen befolyásolhatja a nyomat minőségét. Elmagyarázzuk, miért fontos a legtöbb termoplasztot szárazon tartani nyomtatás előtt, és hogyan kell megfelelően megszárítani a filamentet a sikeres nyomtatás érdekében.

Hogyan szárítsuk a filamentet

A filamentek szárítása fontos lépés a 3D-nyomtatási folyamatban, mivel jelentősen növelheti a sikeres nyomtatás esélyét. A jó hír az, hogy ennek nem kell bonyolultnak lennie: több lehetőség is rendelkezésére áll annak biztosítására, hogy a filament nedvességmentes legyen. Nézzük meg ezeket.

Filamentszárító

A filamentszárító kifejezetten a filamentből származó nedvesség eltávolítására tervezett készülék. Működési elve egyszerű: a filamentszárítók szabályozott fűtéssel rendelkező zárt térben tartják a filamenttekercset, ami a vízmolekulák egyenletes elpárolgását okozza a termoplasztból.

Jelenleg többféle filamentszárító kapható a piacon, az egyszerű, hobbifelhasználóknak szánt plug-and-play termékektől a professzionálisabb rendszerekig. A legalapvetőbb filamentszárítók egy fűtött tartályból állnak, amely legalább egy filamenttekercs befogadására alkalmas. A fejlettebb gépek további funkciókkal, például tekercsforgatással és légáramlással rendelkeznek a hő egyenletes eloszlása érdekében. Egyes filamentszárítókat úgy terveztek, hogy egyszerre a teljes filamenttekercset megszárítsák, amely ezt követően kivehető és felhelyezhető a 3D-nyomtatóra. Léteznek inline filamentszárítóként ismert rendszerek is, amelyek a filament szárítására és egyidejűleg közvetlenül a 3D-nyomtatóba történő adagolására szolgálnak, ezzel időt takarítva meg.

Saját DIY filamentszárító is készíthető. Ha fűtött nyomtatóággyal rendelkező 3D-nyomtatója van, nem nehéz filamentszárítóvá alakítani. Ehhez mindössze egy 3D-nyomtatott tartószerkezetre és egy olcsó PC-ventilátorra van szükség.

Sütő

A filamentből a 3D-nyomtatás előtti nedvesség eltávolításának legkönnyebben elérhető módja a sütő használata. Igen, egy hagyományos konyhai sütő is megfelel. Egyszerűen állítsa a sütőt alacsony hőmérsékletre—a pontos hőmérséklet a filament típusától és üvegesedési hőmérsékletétől függ—hagyja előmelegedni, majd helyezze a filamenttekercseket legfeljebb hat órára a sütőbe.

Mielőtt a filamentet a felmelegített sütőbe helyezi, fontos ellenőrizni, hogy a sütő termosztátja pontosan működik-e. Nem szeretné 80 °C-ra állítani a sütőt, majd rájönni, hogy valójában 95 °C-ra melegszik fel, és a filament olvadni kezd. A sütő termosztátjának ellenőrzéséhez egyszerűen helyezzen hőmérőt az előmelegített sütőbe, és olvassa le a hőmérsékletet. Az esetleges eltérések alapján módosíthatja a sütő beállítását.

Az is fontos, hogy soha ne helyezze a filamenttekercset a sütőbe a megfelelő hőmérséklet elérése előtt. Sok sütő ugyanis a megfelelő hőmérséklet elérése előtt túlhevül, ami tönkreteheti a filamenttekercset, és megolvadt műanyagból származó szennyeződést okozhat.

A filament otthon is megszárítható a megfelelő hőmérsékletre előmelegített konyhai sütő segítségével.

Élelmiszer-szárító

A konyhából származó készülékkel történő filament-szárítás egy másik módja az élelmiszer-szárító használata. Az élelmiszer-szárítók úgy működnek, hogy forró levegőt keringtetnek egy zárt térben az élelmiszerek, például gyümölcs vagy hús szárításához. Mivel a legtöbb élelmiszer-szárító eléri a filament szárításához szükséges hőmérsékletet, erre a célra is használható. Bár az élelmiszer-szárítók általában olcsóbbak, mint a speciális filamentszárítók, kapacitásuk jellemzően kisebb—elvégre nem filamenttekercsekhez tervezték őket. Ennek ellenére elérhetőségük miatt népszerű választásnak számítanak a készítői közösségben.

Az élelmiszer-szárítók az FDM 3D-nyomtatókhoz használt filamentek nedvességtartalmának eltávolítására is alkalmasak.

A filament szárítási hőmérsékletei

Függetlenül attól, hogy a filamentet sütőben, élelmiszer-szárítóban vagy speciális filamentszárítóban szárítja, a különböző filamenttípusokhoz különféle beállítások tartoznak. Jó szabály, hogy a szárítóberendezést az anyag üvegesedési hőmérséklete alatti hőmérsékletre melegítse elő. Az üvegesedési hőmérséklet azt a pontot határozza meg, amikor a termoplaszt kemény állapotból lágy állapotba változik. A PLA filament üvegesedési hőmérséklete például körülbelül 60 °C, ezért a PLA szárításához megfelelő hőmérséklet 40 °C és 50 °C között van. Az ABS ezzel szemben magasabb üvegesedési hőmérséklettel (105 °C) rendelkezik, ezért magasabb hőmérsékleten is szárítható. Fontos figyelembe venni a tekercstartó anyagát is, mivel nem szeretné, ha az megolvadna vagy megégne a sütőben.

Gyakori 3D-nyomtatási filamentek és szárítási hőmérsékleteik:

• PLA: 40°C-50°C
• TPU: 40°C-45°C
• PETG: 60°C-65°C
• ABS: 80°C
• Polikarbonát (PC): 80°C
• ASA: 80°C-85°C
• Nylon (PA): 80°C-90°C

A szárítási időt illetően a termoplasztikus filamentekből a nedvesség eltávolítása több órát is igénybe vehet. Általánosságban a tekercseket az ajánlott hőmérsékleten körülbelül 4–6 órán át kell szárítani. A higroszkóposabb anyagok, például a nylon (PA) esetében azonban hosszabb szárítási időre lehet szükség. Speciális filamentszárító használatakor a hőmérsékletek és a szárítási idők eltérhetnek.

A filament tárolása

A filament tárolása elengedhetetlen az FFF 3D-nyomtatáshoz használt anyagok nedvességtől való védelméhez és a szárítás szükségességének minimalizálásához. A megfelelő tárolás a szárítást követően is segít megvédeni az anyagokat a nedvességtől, portól és egyéb szennyeződésektől. Emellett a filamentek megfelelő tárolása meghosszabbíthatja élettartamukat, és megőrizheti optimális tulajdonságaikat.

A filamentek megfelelő tárolása megvédheti anyagait a nedvességtől és a párától.

A filament optimális állapotának megőrzéséhez a legfontosabb, hogy szabályozott páratartalmú helyen tartsa. Megbízható megoldás, ha a filamenttekercseket szárazdobozba, azaz szárítóanyagot (például szilikagél-tasakokat) tartalmazó légmentesen záródó tárolóba helyezi. Fontos tudni, hogy a szárítóanyag-tasakokat rendszeresen cserélni kell, mivel az anyagok nedvességet szívnak magukba. Szerencsére számos szárítóanyag-típus újra felhasználható: elegendő a nedvességet filamentszárító vagy alacsony hőmérsékletű sütő segítségével eltávolítani belőlük.

A filamenteket vákuumzáras tasakokba vagy tárolókba is helyezheti, amelyek légmentes zárást biztosítanak, és megakadályozzák a nedvesség bejutását. Ezek a csomagolások különösen hatékonyak magas páratartalmú területeken. Készülhetnek műanyagból vagy fémből, és megfelelő záródásukhoz tömítőfedéllel és gumitömítéssel kell rendelkezniük.

A készítők körében népszerű megoldás egy DIY szárazdoboz készítése, amely nemcsak megvédi a filamentet a nedvességtől, hanem a 3D-nyomtatóba is adagolja azt. Ehhez a projekthez légmentesen záródó tároló, szárítóanyag-tasakok, PVC-csövek, csövek és néhány további alkatrész szükséges. A filamentek optimális tárolása érdekében az is ajánlott, hogy közvetlen napfénytől és hőforrásoktól távol tartsa őket, mivel ezek a filament degradációját okozhatják.

A nedves filament problémája

A filamentek (FFF) megolvasztása során a termoplasztikus filamenteket egy fűtött fúvókán (úgynevezett hotenden) keresztül adagolják, amíg el nem érik olvadási hőmérsékletüket. Amint a filamenteket a fúvóka megolvasztotta, az építőplatformra extrudálják őket, ahol a megolvadt polimer hűlés közben szilárdulni kezd. Ez az extrudálási folyamat folyamatos, és az anyagot rétegről rétegre hordja fel, amíg a végső objektum fel nem épül az építőplatformon.

Ha a 3D-nyomtatáshoz használt filament nedvességnek volt kitéve, számos problémához, például anyagdegradációhoz vezethet. A felszívódott víz ugyanis károsíthatja a filament polimerláncait, ami szilárdságának és rugalmasságának csökkenéséhez vezet. Emellett a nedves filament megzavarja a nyomtatási folyamatot, mivel a termoplasztban lévő nedvesség az anyag felmelegítésekor elpárolog. Ez légbuborékok kialakulását okozza az anyagban, ami szálképződéshez, anyagfelhalmozódáshoz, végül pedig gyengébb szilárdságú és minőségű alkatrészek nyomtatásához vezet.

A filamentek nedvességfelvevő képessége több tényezőtől függ, többek között az anyag típusától, a környezeti páratartalomtól és a kitettség időtartamától. A nylon például rendkívül higroszkópos anyagként ismert, amely gyorsan képes nedvességet felszívni a levegőből. A PLA ezzel szemben akár 10-szer kevésbé higroszkópos, mint a nylon, de idővel még így is jelentős mennyiségű nedvességet szívhat magába.

A nedves filament felismerése

Bár „nedves filamentről” beszélünk, a nedvesség által érintett filamentek felismerése nem olyan egyszerű, mint megérinteni őket annak megállapításához, hogy nedvesek-e. A 3D-nyomtatásban használt számos filament, köztük a PA, TPU, PLA, PVA, PETG és kisebb mértékben az ABS is higroszkópos, ami azt jelenti, hogy nedvességet és párát szív fel a környező levegőből. Amikor a filament vizet vesz fel a környezetből, a vízmolekulák a hidrolízisnek nevezett folyamat során károsítják a termoplaszt belsejében lévő polimerláncokat. Ez a folyamat nemcsak növeli a filamentben nyomtatás közben kialakuló buborékok valószínűségét, hanem törékenyebbé és gyengébbé is teszi a filamentet.

A nedves filament szálképződést okozhat 3D-nyomtatás közben.

3D-nyomtatás közben néhány egyértelmű jele annak, hogy a filament nedvességet szívott fel, a nyomtatófejből érkező pattogó hang és a felmelegedő filamentben megjelenő buborékok. Ha a megolvadt termoplaszt akkor is tovább folyik a 3D-nyomtató nyomtatófejéből, amikor a gép ki van kapcsolva, az szintén annak jele lehet, hogy a filament nedves. További jelek magán a 3D-nyomtatott alkatrészen is megjelenhetnek, például szálképződés, anyagfelhalmozódás és a rétegek közötti rossz tapadás formájában.

A magas nedvességtartalmú filament színváltozásokat is mutathat, vagy homályos megjelenésű lehet. Ez különösen az átlátszó filamenteknél figyelhető meg, amelyek nedvesség felszívásakor elveszíthetik átlátszóságukat. Általában azonban nehéz lehet megállapítani, hogy a filament túl sok nedvességet szívott-e fel még a nyomtatás előtt. (Ez azt jelenti, hogy ha azt veszi észre, hogy a filamenttekercs kevésbé rugalmas, mint korábban, az a nedvesség jele lehet.) Ezért fontos a filamentek megfelelő tárolása, valamint annak megtanulása, hogyan kell megszárítani őket.

Összegzés

A 3D-nyomtatáshoz használt filamentek megfelelő szárítására és tárolására fordított idő hosszú távon megtérül. A filamentek akkor vannak a legjobb állapotban, ha szárazak, ami elősegíti a zökkenőmentes nyomtatást (pattogás és szivárgás nélkül), valamint kiváló minőségű nyomatokat biztosít (szálképződés nélkül és jó rétegtapadással). Ha úgy dönt, hogy saját maga szárítja a filamentet, ne felejtse el követni ezt az útmutatót.

Gyakran ismételt kérdések (GYIK)

Kérdés: Miért káros a nedvesség a filamentre?

Válasz: A nedvesség azért károsíthatja a filamenteket, mert a termoplasztok degradációját okozza. A 3D-nyomtatási folyamat során, amikor a filament felmelegszik, a benne rekedt nedvesség elpárolog, ami légbuborékok kialakulásához és további problémákhoz, például szálképződéshez és anyagfelhalmozódáshoz vezet.

Kérdés: Száríthatom a filamentet sütőben?

Válasz: Igen, a filament sütőben is szárítható, de fontos alacsony hőmérsékletet használni, és gondosan figyelni a folyamatot a filament túlmelegedésének elkerülése érdekében. Egyes sütők alacsonyabb beállításoknál nem biztosítanak pontos hőmérséklet-szabályozást, ezért ajánlott sütőhőmérőt használni a megfelelő hőmérséklet biztosításához.

Kérdés: Honnan tudom, hogy a filamentemet meg kell-e szárítani?

Válasz: A nedves filament általában a nyomtatott tárgy érdes vagy egyenetlen felülete, szálképződés vagy törékenység alapján azonosítható. Ha a filamentet nedves környezetben tárolták, vagy hosszabb ideig nem használták, szintén szükség lehet a szárítására.

Kérdés: Újra felhasználhatom a szárítóanyagokat?

Válasz: Igen, számos szárítóanyag-típus, köztük a szilikagél is, újra felhasználható. A szilikagél-szárítóanyagok regenerálhatók úgy, hogy alacsony hőmérsékletű sütőbe helyezi őket, amíg meg nem változik a színük, ami azt jelzi, hogy a nedvesség eltávolításra került.

Kérdés: Mennyi ideig kell szárítanom a filamentet?

Válasz: Nincs szigorúan meghatározott szabály a filamenttekercs szárítási idejére vonatkozóan. A legtöbb filament esetében négy és hat óra közötti szárítási idő ajánlott, azonban a higroszkóposabb anyagok, például a nylon, időnként hosszabb szárítást igényelhetnek.

Kérdés: Meddig tárolhatom a filamentet, mielőtt tönkremegy?

Válasz: A filament eltarthatósága a filament típusától és a tárolási körülményektől függően változhat. Általánosságban a filament több hónapig, akár egy évig is tárolható, ha szárítóanyagokat tartalmazó, zárt tárolóban, hűvös és száraz helyen tartják. A legjobb nyomtatási minőség érdekében azonban ajánlott a filamentet a lehető leghamarabb felhasználni.