Вологі філаментні нитки для 3D-друку можуть призвести до зіпсованих виробів. На щастя, правильне зберігання та сушіння допоможуть запобігти цій проблемі й вирішити її.

Хоча початківцю це може бути неочевидно, кожен досвідчений ентузіаст 3D-друку знає, наскільки важливі правильне зберігання та сушіння філаментів. Волога у філаментних нитках може суттєво вплинути на якість виробу. Ми пояснимо, чому важливо зберігати більшість термопластів сухими перед друком і як правильно висушити філамент для забезпечення успішного друку.

Як сушити філамент

Сушіння філаментів є важливим етапом процесу 3D-друку, оскільки воно може суттєво підвищити ваші шанси на успішний виріб. Хороша новина полягає в тому, що цей етап не обов’язково має бути складним: у вас є кілька способів забезпечити відсутність вологи у філаменті. Розгляньмо їх.

Сушарка для філаменту

Сушарка для філаменту — це пристрій, спеціально розроблений для видалення вологи з філаменту. Принцип роботи простий: сушарки для філаменту утримують котушку філаменту в закритому просторі з контрольованим нагріванням, завдяки чому молекули води рівномірно випаровуються з термопластику.

Наразі на ринку представлено кілька типів сушарок для філаменту, зокрема прості продукти plug-and-play для аматорів і складніші системи для професіоналів. Найпростіші сушарки для філаменту складаються з нагріваної ємності, у яку поміщається щонайменше одна котушка філаменту. Складніші пристрої оснащені додатковими функціями, такими як обертання котушки та циркуляція повітря для рівномірного розподілу тепла. Деякі сушарки для філаменту розроблені для одночасного сушіння всієї котушки філаменту, яку потім можна вийняти й встановити на 3D-принтер. Існують також інші системи, відомі як inline-сушарки для філаменту, які сушать філамент і водночас подають його безпосередньо до 3D-принтера, заощаджуючи час.

Також можна виготовити власну DIY-сушарку для філаменту. Якщо у вас є 3D-принтер із підігріваною робочою платформою, перетворити його на сушарку для філаменту нескладно. Для цього знадобляться лише надрукована на 3D-принтері опорна конструкція та недорогий вентилятор для ПК.

Духовка

Найдоступніший спосіб видалити вологу з філаменту перед 3D-друком — використати духовку. Так, підійде звичайна кухонна духовка. Просто встановіть низьку температуру — точна температура залежить від типу філаменту та його температури склування, — дайте духовці нагрітися, а потім помістіть котушки філаменту всередину на термін до шести годин.

Перед тим як помістити філамент у нагріту духовку, важливо перевірити, чи має ваша духовка точний термостат. Ви ж не хочете встановити 80 °C, а потім виявити, що насправді температура досягає 95 °C і ваш філамент почав плавитися. Щоб перевірити термостат духовки, просто покладіть термометр у попередньо нагріту духовку та зчитайте температуру. Залежно від виявлених відхилень можна скоригувати налаштування духовки.

Також важливо ніколи не класти котушку філаменту в духовку до досягнення потрібної температури. Багато духовок перегріваються до досягнення встановленої температури, що може зіпсувати котушку філаменту та спричинити безлад через розплавлений пластик.

Філамент можна висушити вдома за допомогою кухонної духовки, попередньо нагрітої до потрібної температури.

Сушарка для продуктів

Ще один спосіб сушити філамент за допомогою кухонного приладу — скористатися сушаркою для продуктів. Сушарки для продуктів працюють шляхом циркуляції гарячого повітря в закритому просторі для сушіння таких продуктів, як фрукти або м’ясо. Оскільки більшість сушарок для продуктів досягають потрібних для сушіння філаменту температур, їх також можна використовувати з цією метою. Хоча сушарки для продуктів зазвичай дешевші за спеціалізовані сушарки для філаменту, їхня місткість зазвичай менша — зрештою, вони не призначені для котушок філаменту. Попри це, вони користуються популярністю серед спільноти мейкерів завдяки доступності.

Сушарки для продуктів також підходять для видалення вологи з філаментів для FDM 3D-принтерів.

Температури сушіння філаменту

Незалежно від того, сушите ви філамент у духовці, сушарці для продуктів або спеціалізованій сушарці для філаменту, для різних типів філаментів існують певні налаштування. Добре правило — попередньо нагріти сушильний пристрій до температури трохи нижчої за температуру склування матеріалу. Температура склування визначає точку, у якій термопластик переходить із твердого стану в м’який. Наприклад, температура склування PLA-філаменту становить близько 60 °C, тому відповідна температура для сушіння PLA — від 40 °C до 50 °C. ABS, навпаки, має вищу температуру склування (105 °C), тому його можна сушити за вищої температури. Також важливо враховувати матеріал тримача котушки, адже ви не хочете, щоб він розплавився або згорів у духовці.

Поширені філаменти для 3D-друку та температури їх сушіння:

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

Що стосується тривалості сушіння, видалення вологи з термопластичних філаментів може тривати кілька годин. Загалом рекомендується сушити котушки за рекомендованих температур приблизно 4–6 годин. Однак для більш гігроскопічних матеріалів, таких як нейлон (PA), може знадобитися довший час сушіння. Якщо ви використовуєте спеціалізовану сушарку для філаменту, температури й тривалість сушіння можуть відрізнятися.

Як зберігати філамент

Зберігання філаменту має вирішальне значення для захисту матеріалів для FFF 3D-друку від вологи та мінімізації потреби в їхньому сушінні. Правильне зберігання також допомагає захистити матеріали від вологи, пилу та інших забруднень після сушіння. Крім того, правильне зберігання філаментів може продовжити їхній термін придатності та зберегти оптимальні властивості.

Правильне зберігання філаментів може захистити ваші матеріали від вологи та вологості.

Щоб філамент залишався в оптимальному стані, його слід зберігати в приміщенні з контрольованою вологістю. Надійним рішенням є помістити котушки філаменту в сухий бокс, тобто герметичний контейнер із матеріалом-осушувачем (наприклад, пакетиками із силікагелем). Важливо пам’ятати, що пакетики з осушувачем потрібно регулярно замінювати, оскільки матеріали поглинають вологу. На щастя, багато типів осушувачів можна використовувати повторно: достатньо видалити з них вологу за допомогою сушарки для філаменту або духовки за низької температури.

Філаменти також можна помістити у вакуумні пакети або контейнери, які забезпечують герметичне закриття та запобігають проникненню вологи. Таке пакування особливо ефективне в районах із високою вологістю. Воно може бути виготовлене з пластику або металу та повинно мати кришку з гумовим ущільненням для забезпечення належної герметичності.

Серед мейкерів популярним рішенням є створення DIY-сухого боксу, який не лише захищає філамент від вологи, а й подає його до 3D-принтера. Для цього проєкту потрібні герметичний контейнер, пакетики з осушувачем, труби з ПВХ, трубки та кілька інших компонентів. Для оптимального зберігання філаментів також варто тримати їх подалі від прямих сонячних променів або джерел тепла, оскільки вони можуть спричинити деградацію філаменту.

Проблема вологого філаменту

У процесі плавлення філаментів (FFF) термопластичні філаменти подаються через нагріте сопло (так званий хотенд), доки не досягнуть температури плавлення. Коли філаменти розплавляються в соплі, вони екструдуються на робочу платформу, де розплавлений полімер починає тверднути в міру охолодження. Цей процес екструзії є безперервним: матеріал наноситься шар за шаром, доки готовий об’єкт не буде сформований на робочій платформі.

Якщо філамент для 3D-друку зазнав впливу вологи, це може призвести до низки проблем, зокрема деградації матеріалу. Поглинута вода може порушити полімерні ланцюги у філаменті, що призводить до зниження його міцності та еластичності. Крім того, вологий філамент порушує процес друку, оскільки волога в термопластику випаровується під час нагрівання матеріалу. Це спричиняє утворення бульбашок повітря в матеріалі, що призводить до стрингінгу, накопичення матеріалу та, зрештою, друку деталей зі зниженою міцністю і якістю.

Здатність філаментів поглинати вологу залежить від кількох факторів, зокрема типу матеріалу, вологості навколишнього середовища та тривалості впливу. Наприклад, нейлон відомий як дуже гігроскопічний матеріал, який може швидко поглинати вологу з повітря. PLA, навпаки, до 10 разів менш гігроскопічний за нейлон, але з часом все одно може поглинути значну кількість вологи.

Виявлення вологого філаменту

Хоча ми говоримо про «вологий філамент», виявити філаменти, на які вплинула волога, не так просто, як доторкнутися до них, щоб перевірити, чи вони мокрі. Багато філаментів, що використовуються в 3D-друці, зокрема PA, TPU, PLA, PVA, PETG і меншою мірою ABS, є гігроскопічними, тобто поглинають вологу з навколишнього повітря. Коли філамент поглинає воду з довкілля, молекули води порушують полімерні ланцюги всередині термопластику в процесі, який називається гідролізом. Цей процес не лише підвищує ймовірність утворення бульбашок у філаменті під час друку, а й робить філамент більш крихким і слабким.

Вологий філамент може спричинити стрингінг під час 3D-друку.

Під час 3D-друку очевидними ознаками того, що ваш філамент поглинув вологу, можуть бути потріскування, що лунають з екструдера, і бульбашки у філаменті під час нагрівання. Якщо розплавлений термопластик продовжує витікати з друкувальної головки 3D-принтера навіть після вимкнення пристрою, це також може бути ознакою вологого філаменту. Іншими ознаками можуть бути проблеми на самій надрукованій 3D-деталі, такі як стрингінг, накопичення матеріалу та погане зчеплення між шарами.

Філамент із високим умістом вологи також може змінити колір або набути мутного вигляду. Особливо це помітно на прозорих філаментах, які можуть втратити прозорість після поглинання вологи. Однак загалом може бути складно визначити, чи поглинув філамент надто багато вологи ще до друку. (Це означає, що якщо ви помітили, що котушка філаменту стала менш гнучкою, ніж раніше, це може бути ознакою вологи.) Тому важливо правильно зберігати філаменти та навчитися їх сушити.

Висновок

Витрачений на правильне сушіння та зберігання філаментів для 3D-друку час окупиться в довгостроковій перспективі. Філаменти найкраще працюють у сухому стані, що забезпечує плавний друк (без потріскування та витікання) і якісні вироби (без стрингінгу та з хорошим зчепленням між шарами). Якщо ви вирішите самостійно сушити філамент, не забудьте дотримуватися цього посібника.

Часті запитання (FAQ)

Запитання: Чому волога шкідлива для філаменту?

Відповідь: Волога може пошкодити філаменти, оскільки спричиняє деградацію термопластиків. У процесі 3D-друку, коли філамент нагрівається, захоплена волога випаровується, що призводить до утворення бульбашок повітря та інших проблем, таких як стрингінг і накопичення матеріалу.

Запитання: Чи можна сушити філамент у духовці?

Відповідь: Так, філамент можна сушити в духовці, але важливо використовувати низьку температуру та ретельно стежити за процесом, щоб уникнути перегрівання філаменту. Деякі духовки можуть неточно контролювати температуру за нижчих налаштувань, тому рекомендується використовувати термометр для духовки, щоб забезпечити правильну температуру.

Запитання: Як визначити, чи потребує мій філамент сушіння?

Відповідь: Вологий філамент зазвичай можна визначити за шорсткою або нерівною поверхнею надрукованого об’єкта, стрингінгом чи крихкістю. Якщо ваш філамент зберігався у вологому середовищі або тривалий час не використовувався, йому також може знадобитися сушіння.

Запитання: Чи можна повторно використовувати осушувачі?

Відповідь: Так, багато типів осушувачів, зокрема силікагель, можна використовувати повторно. Осушувачі із силікагелем можна відновити, помістивши їх у духовку за низької температури, доки вони не змінять колір, що свідчить про видалення вологи.

Запитання: Скільки часу потрібно сушити філамент?

Відповідь: Немає чітко встановленого правила щодо тривалості сушіння котушки філаменту. Для більшості філаментів рекомендується сушіння протягом чотирьох–шести годин, однак більш гігроскопічні матеріали, такі як нейлон, іноді можуть потребувати більше часу.

Запитання: Як довго можна зберігати філамент, перш ніж він зіпсується?

Відповідь: Термін придатності філаменту може відрізнятися залежно від його типу та умов зберігання. Загалом філамент можна зберігати від кількох місяців до року, якщо тримати його в герметичному контейнері з осушувачами у прохолодному й сухому місці. Однак для найкращої якості друку рекомендується використати філамент якомога швидше.