Большинство материалов для 3D печати, пластиков, являются гигроскопичными, напитывают влагу, и для печати их необходимо предварительно просушить
Гигроскопичность - способность материала впитывать в себя воду из воздуха.
Что определяет способность нити для 3D печати поглощать влагу?
Гигроскопичность пластика связана с его химической природой, она сильно изменяется от одной марки полимера к другой. Даже между различными цветами пластика одного производителя могут быть различия по гигроскопичности – на это влияет краситель.
Каковы основные параметры сушки?
Основными параметрами сушки являются температура, скорость потока воздуха и время сушки. И этими тремя параметрами подбирается подходящий режим для сушки конкретного материала. При этом чем выше температура, тем быстрее происходит сушка, но перегрев пластика чреват изменением его физических свойств. Пересушенный пластик хрупкий, ни для кого не секрет, что при повторной или многократной термической обработке полимеры деградируют. Таким образом наша цель – сушить пластик на минимальной температуре максимально эффективно.
В сушильных установках Mass Portal у пользователя есть возможность управлять всеми этими параметрами сушки нити. Важным параметром является исходная влажность воздуха, которым мы будем сушить катушку, невозможно высушить пластик используя изначально влажный воздух. Для уменьшения содержания влажности в поступающем воздухе сушка Mass Portal использует специальные гигроскопичные диски, которые впитывают влагу из воздуха, перед тем как направить этот воздух внутрь сушилки. Это позволяет существенно снизить уровень влаги, по результатам тестирования, воздух, при начальной относительной влажности в 55% и при начальной температуре в 25 °С после прохождении через влагопоглощающий диск теряет свыше половины от начального содержания воды.
Сколько времени необходимо для сушки нити?
Несмотря на то, что содержание влажности в катушке нити, как правило, низкое, и составляет всего доли процента от массы полимера, для просушивания нити необходимо около 2-4 часов при температуре 60-150°С, показатели колеблются в зависимости от типа нити и изначального содержания влаги. Связано это с тем, что пластик на катушке имеет большую толщину намотки, и влага выводится из полимера долго. Большинство полимеров плохо проводит тепло, и для прогрева катушки требуется некоторое время.
Так же стоит заметить, что время и температура сушки могут отличаться для одного и того же типа пластика для 3Д печати разных производителей. К примеру, время сушки PLA пластика из Китая и PLA пластика Российского производителя может отличаться. Для всех поставляемых нашей компанией материалов Мы предоставляем параметры сушки и печати, при которых достигаются наилучшие показатели прочности и качества получаемых деталей.
Почему сушка нити занимает так много времени?
Влага не удаляется из материала до тех пор, пока есть перепады температуры в толщине нити. Также, влаге требуется некоторое время, чтобы "выйти на поверхность" нитки. Таким образом, количество времени, которое потребуется, зависит от многих факторов, включая вид полимера и температуру сушки.
Какое влияние влага оказывает на процесс 3D печати?
Главный отрицательный эффект избыточного количества влаги, который возникает при работе с полимерами, – это гидролиз, химическое разрушение макромолекул полимера в результате реакции с водой при высокой температуре. В 3D печати он может способствовать проявлению следующих дефектов:
· Вспенивание и образование пузырей. При температуре технологической обработки полимера (240°C для ABS, прим.) вода испаряется, расширяется и образуются пузыри в полимерном расплаве, наличие которых сказывается на качестве поверхности и ухудшает оптические качества конечного изделия. Образование данных пузырей можно определить по характерному треску во время печати.
· Подтеки и волосы. Вода понижает вязкость полимерного расплава, поэтому он становится более текучим. Так же это приводит к смещению оптимальных настроек ретракта.
· Выраженное коробление. Изделия из сырого материала, как правило, демонстрируют меньшую стабильность параметров и склонны к короблению.
· Плохая межслойная адгезия. В результате гидролиза длинные цепочки макромолекул расщепляются на более короткие. Это приводит к потере механических свойств отдельных элементов, которая может привести к расслоению во время печати или даже выходу из строя детали во время эксплуатации.
· Изменение цвета. Продукты гидролиза часто вызывают изменение цвета полимера.
Почему максимальная температура сушки ограничена до 80°С
Хотя сделать низкотемпературное устройство технически менее трудоемко, основная причина температурного ограничения – материал катушки нити. Многие производители наматывают свои нити на катушки из материалов PS (полистирол) или ABS. К сожалению, эти материалы склонны к потере своей формы под воздействием температуры, которая необходима для просушки намотанного материала. Руководствуясь нашим опытом, можем отметить, что наиболее приемлемым материалом для катушек является PC (поликарбонат).
Как появляются стандартные настройки? Подходят ли они для всех нитей?
В настоящее время рекомендации производителей и поставщиков нитей для 3D печати касательно процесса сушки очень малы. Таким образом, руководствуюсь только техническим описанием, не представляется возможным получить информацию относительно наиболее оптимальных параметров сушки. Создание стандартных настроек основываются на обычных температурах, используемых в полимерной промышленности, но, учитывая большое количество производителей, параметры должны рассматриваться скорее как ориентировочные значения, которые могут (и должны) корректироваться при необходимости.
Должен ли я высушивать мою нить настолько, насколько это возможно?
Во-первых, необходимо учитывать, что, когда Вы сушите нити для 3D печати при помощи воздуха с постоянными характеристиками (постоянная температура, относительная влажность воздуха, и скорость воздуха) содержание влаги в материале будет постепенно стремиться к, так называемой, равновесной влажности и не будет в дальнейшем уменьшаться.
Во-вторых, для некоторых полимеров (PA, PLA) пересушивание является критичным, и пересушенная 3D нить не будет давать хорошего качества изделия. При печати с использованием пересушенной нити детали обычно получаются очень ломкими. Если Вы все же пересушили материал, Вы можете, как правило, попытаться восстановить его свойства, просто положив на ночь в закрытый пластиковый мешок вместе с влажной салфеткой. Наш опыт показывает, что сушка нити при температуре более 70° в течение длительного времени (более 5 ч) приводит к пересушиванию нити.
Часто говорят, что устройства сушки горячим воздухом не могут удалить достаточное количество воды для качественной работы с гигроскопичными полимерами. Насколько сушильная машина Mass Portal подходит для сушки нитей для 3D печати?
На самом деле, устройства сушки горячим воздухом не подходят для сушки гигроскопичных полимеров. Поэтому мы встроили вращающееся влагопоглащающее колесо для удаления влаги из поступающего воздуха перед тем, как он вступит в контакт с нитью. Это позволяет сократить абсолютную влажность в поступающем воздухе. Это делает нашу сушильную установку более эффективной в сравнении с сушкой в печи или в фруктосушилке.
Сколько времени потребуется для восстановления влаги в нити?
Время восстановления влаги значительно различается в зависимости от вида нити и условий хранения. Для некоторых гигроскопичных нитей для 3D печати в исключительных случаях (т.е. при высокой относительной влажности воздуха и очень низкой скорости печати) восстановление влаги может быть слишком быстрым. Для предотвращения этого в поставляемой нами сушилке Mass Portal FD1 есть возможность подавать материал во время сушки, чтобы обеспечить подачу тщательно высушенной нити и минимизировать ее контакт с внешней средой. Более того, для минимизации поглощения влаги из окружающей среды нить подается из сушилки в принтер через закрытый кожух.
Каковы преимущества сушильной установки FD1 Mass Portal?
К основным преимуществам использования сушильной машины относится сокращение количества брака, вызванного наличием влаги (например, вспенивание и образование пузырей, большее количество подтеков и прожилок, выраженное коробление, плохая межслойная адгезия, изменение цвета). Также важно отметить, что детали, напечатанные при помощи высушенного материала, показывают более высокую размерную точность, в сравнении с деталями, напечатанными сырым материалом. Поэтому если стабильность параметров играет для Вас большое значение, то мы настоятельно рекомендуем Вам сушить материалы для 3D печати. В целом, использование сушилки повышает общий показатель качества печати и делает процесс более стабильным.
Что отличает нашу сушильную установку от похожих продуктов?
Во-первых, те, кто захочет высушить нить, столкнется с тем, что на текущий момент на рынке представлен небольшой выбор устройств для сушки материалов для 3D печати. Есть промышленные сушильные шкафы, шкафы для сушки и стерилизации медицинских изделий, сушки для фруктов. Но сушки Mass Portal отличаются от них несколькими важными моментами: вращающаяся влагопоглощающая дисковая система для удаления влаги из поступающего воздуха, постоянная циркуляция воздуха с регулируемым потоком, регулируемая температура, возможность установки режимов с привязкой к времени (3 часа сушка при 80°C и последующее кондиционирование на 35°C, прим.) Вращающаяся дисковая система самостоятельно регенерируется, таким образом, Вам не придется её обслуживать.
Сушильные устройства Mass Portal – отличное решение, когда речь идет о безопасности и удобстве в обслуживании: они оснащены встроенным защитным механизмом от перегрузок, от перегрева, а также датчиком открытия/закрытия двери. На всех наших сушилках установлены пылеуловители и угольные фильтры, которые ограничивают количество вредных газов и предотвращают проникновение частиц пыли в сушильную камеру.
Более того, сушильные установки могут подключаться к библиотеке в облаке для получения настроек, подтвержденных изготовителем нити крупных производителей. Поэтому Вам не надо будет зря тратить время и подбирать самостоятельно настройки сушки.
График: Эффект сушки – влияние на стабильность параметров напечатанных изделий: диаграмма показывает ширину раскрытия гаечного ключа, который мы напечатали используя высушенный и невысушенный материал Polymaker PC Plus (1.75 мм, натуральный). Ширина раскрытия в образцах, напечатанных высушенным материалом, показывает намного меньшую разбежку показателей и намного ближе к номинальному значению 13 мм. Материал был высушен в сушилке Mass Portal FD1 при температуре 65° в течение 3,5 ч с циркуляцией воздуха 20%, напечатан на принтере Mass Portal Pharaoh HD на 270° (экструдер), 90° стол, диаметр сопла 0,4 мм, использовался одинаковый .gcode для высушенного и невысушенного материала. Невысушенный материал был использован после длительного воздействия окружающей средой (комнатная температура 20-23°C, относительная влажность 55-60%).
Мы используем данную сушку в своей работе. Одним из направлений деятельности нашей компании является 3D печать на заказ. Использование данной сушки значительно повышает качество наших деталей. В нашем офисе сушилка не выключается неделями - мы сушим каждую катушку, которой печатаем.