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I filamenti umidi per la stampa 3D possono portare a stampe rovinate. Fortunatamente, una corretta conservazione e l'essiccazione possono aiutare a prevenire e risolvere questo problema.
Anche se potrebbe non essere evidente a un principiante, ogni appassionato esperto di stampa 3D sa quanto siano importanti la corretta conservazione e l'essiccazione dei filamenti. L'umidità nei filamenti può influire significativamente sulla qualità della stampa. Vi spiegheremo perché è importante mantenere asciutti la maggior parte dei termoplastici prima della stampa e come essiccare correttamente il filamento per garantire una stampa di successo.
Come essiccare il filamento
L'essiccazione dei filamenti è un passaggio importante nel processo di stampa 3D, perché può aumentare significativamente le possibilità di ottenere una stampa di successo. La buona notizia è che questo passaggio non deve essere complicato: avete a disposizione diverse opzioni per assicurarvi che il filamento sia privo di umidità. Vediamole.
Essiccatore per filamenti
Un essiccatore per filamenti è un dispositivo progettato specificamente per rimuovere l'umidità dal filamento. Il principio di funzionamento è semplice: gli essiccatori per filamenti mantengono la bobina in uno spazio chiuso con riscaldamento controllato, provocando l'evaporazione uniforme delle molecole d'acqua dal termoplastico.
Attualmente sul mercato sono disponibili diversi tipi di essiccatori per filamenti, tra cui semplici prodotti plug-and-play per hobbisti e sistemi più avanzati per professionisti. Gli essiccatori per filamenti più basilari sono costituiti da un contenitore riscaldato che può contenere almeno una bobina di filamento. Le macchine più sofisticate sono dotate di funzioni aggiuntive, come la rotazione della bobina e la circolazione dell'aria per distribuire uniformemente il calore. Alcuni essiccatori per filamenti sono progettati per essiccare un'intera bobina alla volta, che può poi essere rimossa e montata sulla stampante 3D. Esistono anche altri sistemi, noti come essiccatori per filamenti inline, progettati per essiccare il filamento e alimentarlo contemporaneamente direttamente nella stampante 3D, risparmiando tempo.
È anche possibile costruire un essiccatore per filamenti DIY. Se disponete di una stampante 3D con piano di stampa riscaldato, non è difficile trasformarla in un essiccatore per filamenti. Vi servono soltanto una struttura di supporto stampata in 3D e una ventola per PC economica.
Forno
Il metodo più accessibile per rimuovere l'umidità dal filamento prima della stampa 3D consiste nell'utilizzare un forno. Sì, è sufficiente un normale forno da cucina. Impostate semplicemente il forno a una temperatura bassa—la temperatura esatta dipende dal tipo di filamento e dalla sua temperatura di transizione vetrosa—lasciatelo preriscaldare, quindi inserite le bobine di filamento per un massimo di sei ore.
Prima di inserire il filamento nel forno riscaldato, è importante verificare che il forno disponga di un termostato preciso. Non vorrete impostare il forno a 80 °C per poi scoprire che in realtà raggiunge 95 °C e che il filamento ha iniziato a fondersi. Per controllare il termostato del forno, inserite semplicemente un termometro nel forno preriscaldato e leggete la temperatura. In base a eventuali scostamenti, potrete regolare le impostazioni del forno.
È inoltre importante non inserire mai la bobina di filamento nel forno prima che venga raggiunta la temperatura corretta. Molti forni, infatti, si surriscaldano prima di raggiungere la temperatura corretta, il che potrebbe rovinare la bobina e provocare un disastro di plastica fusa.
Il filamento può essere essiccato a casa utilizzando un forno da cucina preriscaldato alla temperatura corretta.
Essiccatore alimentare
Un altro modo per essiccare il filamento utilizzando un dispositivo da cucina consiste nell'impiegare un essiccatore alimentare. Gli essiccatori alimentari funzionano facendo circolare aria calda in uno spazio chiuso per essiccare alimenti come frutta o carne. Poiché la maggior parte degli essiccatori alimentari raggiunge le temperature necessarie per essiccare il filamento, possono essere utilizzati anche a questo scopo. Sebbene gli essiccatori alimentari siano generalmente più economici degli essiccatori specializzati per filamenti, la loro capacità è solitamente inferiore—dopotutto, non sono progettati per le bobine di filamento. Tuttavia, sono una scelta popolare tra la comunità dei maker grazie alla loro accessibilità.
Gli essiccatori alimentari sono adatti anche a rimuovere l'umidità dai filamenti per stampanti 3D FDM.
Temperature per l'essiccazione del filamento
Indipendentemente dal fatto che essicchiate il filamento in un forno, in un essiccatore alimentare o in un essiccatore specializzato per filamenti, esistono impostazioni specifiche per i diversi tipi di filamento. Una buona regola è preriscaldare il dispositivo di essiccazione a una temperatura appena inferiore alla temperatura di transizione vetrosa del materiale. La temperatura di transizione vetrosa determina il punto in cui il termoplastico passa dallo stato rigido a quello morbido. Ad esempio, il filamento PLA ha una temperatura di transizione vetrosa di circa 60 °C, quindi una temperatura adatta per essiccare il PLA è compresa tra 40 °C e 50 °C. L'ABS, invece, ha una temperatura di transizione vetrosa più elevata (105 °C) e può quindi essere essiccato a una temperatura maggiore. È inoltre importante tenere conto del materiale del supporto della bobina, poiché non vorrete che si sciolga o bruci nel forno.
Filamenti comuni per la stampa 3D e relative temperature di essiccazione:
Per quanto riguarda la durata dell'essiccazione, la rimozione dell'umidità dai filamenti termoplastici può richiedere diverse ore. In generale, è consigliabile essiccare le bobine alle temperature raccomandate per circa 4–6 ore. Tuttavia, per i materiali più igroscopici, come il nylon (PA), potrebbe essere necessario un tempo di essiccazione maggiore. Se utilizzate un essiccatore specializzato per filamenti, le temperature e i tempi di essiccazione possono variare.
Come conservare il filamento
La conservazione del filamento è fondamentale per proteggere i materiali per la stampa 3D FFF dall'umidità e ridurre al minimo la necessità di essiccarli. Una corretta conservazione aiuta inoltre a proteggere i materiali da umidità, polvere e altre impurità dopo l'essiccazione. Inoltre, una corretta conservazione dei filamenti può prolungarne la durata e mantenerne le proprietà ottimali.
Una corretta conservazione dei filamenti può proteggere i materiali dall'umidità e dall'umidità.
La chiave per mantenere il filamento in condizioni ottimali consiste nel conservarlo in un ambiente a umidità controllata. Una soluzione affidabile è collocare le bobine di filamento in una dry box, ovvero un contenitore ermetico contenente materiale essiccante, ad esempio bustine di gel di silice. È importante ricordare che le bustine di essiccante devono essere sostituite regolarmente, poiché i materiali assorbono l'umidità. Fortunatamente, molti tipi di essiccanti possono essere riutilizzati: è sufficiente rimuovere l'umidità utilizzando un essiccatore per filamenti o un forno a bassa temperatura.
Potete anche collocare i filamenti in sacchetti o contenitori sottovuoto, che garantiscono una chiusura ermetica e impediscono la penetrazione dell'umidità. Questi imballaggi sono particolarmente efficaci nelle aree con elevata umidità. Possono essere realizzati in plastica o metallo e dovrebbero avere un coperchio a tenuta con guarnizione in gomma per garantire una chiusura corretta.
Tra i maker è una scelta popolare realizzare una dry box DIY, che non solo protegge il filamento dall'umidità, ma lo alimenta anche nella stampante 3D. Questo progetto richiede un contenitore a tenuta, bustine di essiccante, tubi in PVC, tubi flessibili e alcuni altri componenti. Per una conservazione ottimale dei filamenti, è inoltre consigliabile tenerli lontani dalla luce solare diretta o da fonti di calore, poiché possono causare il degrado del filamento.
Il problema del filamento umido
Nel processo di fusione dei filamenti (FFF), i filamenti termoplastici vengono alimentati attraverso un ugello riscaldato (chiamato hotend) finché non raggiungono la temperatura di fusione. Una volta fusi nell'ugello, i filamenti vengono estrusi sulla piattaforma di costruzione, dove il polimero fuso inizia a solidificarsi mentre si raffredda. Questo processo di estrusione è continuo: il materiale viene depositato strato dopo strato finché l'oggetto finale non si trova sulla piattaforma di costruzione.
Se il filamento per la stampa 3D è stato esposto all'umidità, ciò può causare diversi problemi, come il degrado del materiale. L'acqua assorbita può infatti alterare le catene polimeriche del filamento, riducendone la resistenza e l'elasticità. Inoltre, il filamento umido compromette il processo di stampa, poiché l'umidità nel termoplastico evapora durante il riscaldamento del materiale. Questo provoca la formazione di bolle d'aria nel materiale, causando stringing, accumuli di materiale e, infine, la stampa di parti con resistenza e qualità ridotte.
La capacità dei filamenti di assorbire l'umidità dipende da diversi fattori, tra cui il tipo di materiale, l'umidità ambientale e il tempo di esposizione. Ad esempio, il nylon è noto per essere un materiale altamente igroscopico, che può assorbire rapidamente l'umidità dall'aria. Il PLA, invece, è fino a 10 volte meno igroscopico del nylon, ma può comunque assorbire una quantità significativa di umidità nel tempo.
Come identificare il filamento umido
Sebbene si parli di «filamento umido», identificare i filamenti interessati dall'umidità non è semplice come toccarli per verificare se sono bagnati. Molti filamenti utilizzati nella stampa 3D, tra cui PA, TPU, PLA, PVA, PETG e, in misura minore, ABS, sono igroscopici, ovvero assorbono l'umidità dall'aria circostante. Quando il filamento assorbe acqua dall'ambiente circostante, le molecole d'acqua alterano le catene polimeriche all'interno del termoplastico attraverso un processo chiamato idrolisi. Questo processo non solo aumenta la probabilità che si formino bolle nel filamento durante la stampa, ma rende anche il filamento più fragile e debole.
Il filamento umido può causare stringing durante la stampa 3D.
Durante la stampa 3D, alcuni segnali evidenti che indicano che il filamento ha assorbito umidità sono rumori di scoppiettio provenienti dall'estrusore e bolle nel filamento quando si riscalda. Se il termoplastico fuso continua a fuoriuscire dalla testina di stampa della stampante 3D anche quando la macchina è spenta, questo può essere un altro segno che il filamento è umido. Altri segnali possono riguardare il pezzo stampato in 3D stesso, come stringing, accumuli di materiale e scarsa adesione tra gli strati.
Un filamento con un elevato contenuto di umidità può anche presentare variazioni di colore o un aspetto torbido. Ciò è particolarmente evidente nei filamenti trasparenti, che possono perdere la propria trasparenza quando assorbono umidità. In generale, tuttavia, può essere difficile capire se il filamento ha assorbito troppa umidità prima della stampa. (Ciò significa che, se notate che la bobina di filamento è meno flessibile di prima, potrebbe essere un segno della presenza di umidità.) Per questo è importante conservare correttamente i filamenti e imparare a essiccarli.
Conclusione
Investire tempo nella corretta essiccazione e conservazione dei filamenti per la stampa 3D si ripagherà nel lungo periodo. I filamenti sono nelle condizioni migliori quando sono asciutti, favorendo una stampa fluida (senza scoppiettii e fuoriuscite) e garantendo stampe di qualità (senza stringing e con una buona adesione tra gli strati). Se decidete di essiccare autonomamente il filamento, non dimenticate di seguire questa guida.
Domande frequenti (FAQ)
Domanda: Perché l'umidità è dannosa per il filamento?
Risposta: L'umidità può danneggiare i filamenti, poiché provoca il degrado dei termoplastici. Durante il processo di stampa 3D, quando il filamento viene riscaldato, l'umidità intrappolata evapora, causando la formazione di bolle d'aria e altri problemi, come stringing e accumuli di materiale.
Domanda: Posso essiccare il filamento in forno?
Risposta: Sì, è possibile essiccare il filamento in forno, ma è importante utilizzare una temperatura bassa e monitorare attentamente il processo per evitare di surriscaldare il filamento. Alcuni forni potrebbero non avere un controllo preciso della temperatura alle impostazioni più basse, quindi si consiglia di utilizzare un termometro da forno per assicurarsi che la temperatura sia corretta.
Domanda: Come posso capire se il mio filamento deve essere essiccato?
Risposta: In genere, il filamento umido può essere identificato da superfici ruvide o irregolari sull'oggetto stampato, stringing o fragilità. Se il filamento è stato conservato in un ambiente umido o non è stato utilizzato per un lungo periodo, potrebbe inoltre richiedere l'essiccazione.
Domanda: Posso riutilizzare gli essiccanti?
Risposta: Sì, molti tipi di essiccanti, incluso il gel di silice, possono essere riutilizzati. Potete rigenerare gli essiccanti al gel di silice inserendoli in forno a bassa temperatura finché non cambiano colore, indicando che l'umidità è stata rimossa.
Domanda: Quanto tempo devo essiccare il filamento?
Risposta: Non esiste una regola fissa sulla durata dell'essiccazione di una bobina di filamento. Per la maggior parte dei filamenti, si consiglia un tempo di essiccazione compreso tra quattro e sei ore; tuttavia, i materiali più igroscopici, come il nylon, possono talvolta richiedere più tempo.
Domanda: Per quanto tempo posso conservare il filamento prima che si deteriori?
Risposta: La durata del filamento può variare in base al tipo di filamento e alle condizioni di conservazione. In generale, il filamento può essere conservato da diversi mesi fino a un anno se viene tenuto in un contenitore chiuso con essiccanti, in un luogo fresco e asciutto. Tuttavia, per ottenere la migliore qualità di stampa, si consiglia di utilizzare il filamento il prima possibile.
