Как чистить сопла FDM 3D-принтеров

Сопло — одна из самых простых и в то же время самых ответственных деталей FDM 3D-принтера, так как от правильной работы сопла зависит способность оборудования укладывать материал. На самом деле все не так просто: многое зависит от материала, из которого изготовлено сопло, используемых филаментов, рабочей температуры, формы и даже диаметра. К тому же, сопла частенько забиваются. В этой статье разберемся, как правильно выявлять проблемы и ухаживать за маленькой, но ответственной деталью.

Возможные проблемы

Перед тем как заняться чисткой сопла стоит убедиться, что проблема именно в нем, дабы не делать лишнюю работу. Если 3D-принтер упрямо отказывается печатать, это вовсе не означает, что проблема именно в сопле: могут быть и другие причины, например ошибки в G-коде, неисправность подающего механизма или пробка в хотэнде из-за неправильного температурного режима. Для начала необходимо определиться, в чем именно проблема.

Не печатается первый слой. Если после запуска 3D-печати вы наблюдаете движение головки, но при этом на столик не наносится расплав, проблема может быть в засорении сопла. Но не торопитесь: перед тем как винить сопло убедитесь, что работает механизм подачи, а шестерни надежно цепляют филамент. Если же пластик налипает на наружную поверхность сопла или вовсе не подается, проверьте юстировку столика и правильно ли выставлен «ноль» — дистанция между соплом и поверхностью столика при печати первого слоя.

Грязь к грязи: облепленное нагаром и пластиком сопло будет обрастать мусором по нарастающей

Пробка в хотэнде. Филамент может застревать еще до того, как попадет в сопло, а причин может быть две: либо поврежденная тефлоновая трубка, либо недостаточное охлаждение холодной части хотэнда. Температурный градиент по обе стороны термобарьера, то есть в холодной и горячей зонах, должен быть достаточно резким. Если термобарьер и радиатор не справляются с работой, филамент может нагреваться до попадания в горячую часть: нагревание приводит к тепловому расширению и повышению трения со стенками хотэнда, усилия подающего механизма будет не хватать, отсюда и пробка.

Как может возникнуть пробка в хотэнде

Нестабильная подача расплава или недоэкструзия. Проблема может быть вызвана частично засоренным соплом, но не только. Если экструзия происходит не плавно, а рывками, причина может быть во влажности филамента, перегибах прутка или недостаточной мощности подающего механизма. Убедитесь, что филамент поступает в горло хотэнда по плавной траектории, не сильно изгибаясь и ни за что не цепляясь, а затем проверьте настройки 3D-печати. Если снижение скорости и потока не помогает, убедитесь, что филамент просушен. Насчет хранения и просушки филаментов у нас есть две статьи — здесь и здесь.

Пропуски в слоях — признак недоэкструзии

Неполная печать. Если по окончании 3D-печати вас вместо готовой модели ждут лишь несколько уложенных слоев, проблема может быть как в забившемся сопле, так и бракованном филаменте, перехлесте прутка или поломке механизма подачи. Если механизм работает, обследуйте филамент на наличие наплывов и овальность, так как сильные отклонения от диаметра могут препятствовать проходу прутка в горло хотэнда. Если таковые обнаружатся — это производственный брак.

Нестабильный диаметр филамента может привести к застреванию в горле хотэнда или недостаточному сцеплению с шестернями экструдера

Перехлест — отдельная тема, виноватыми в которой зачастую назначаются производители, хотя чаще всего проблема в неаккуратном обращении с катушкой со стороны пользователей. Перехлест филамента при наматывании на производственной линии физически невозможен, однако запутывание может произойти, если пользователь отпустит конец прутка, а тот попадет под другой виток и образует затягивающуюся петлю. Перед тем как заниматься соплом, проверьте, не запутался ли филамент на катушке.

Если вы убедились, что проблема именно в сопле, пора приступать к чистке.

Чистка сопла

Зачастую загрязнение сопла видно невооруженным глазом прямо снаружи в виде нагара и/или наплывов пластика. Запускать проблему не стоит, так как все эти образования рано или поздно начнут мешать. Первым делом попробуйте умыть замарашку тряпочкой, смоченной в воде или спирте. Будьте осторожны и не обожгитесь, так как эту операцию необходимо проводить на предварительно разогретом сопле. Если тряпочка не поможет, попробуйте сковырнуть наплывы иголкой, лезвием или металлической щеткой.

Чтобы наплывы не образовывались в будущем, проверьте юстировку столика, ноль и высоту слоев: налипание пластика обычно происходит из-за того, что сопло зарывается в укладываемый материал.

Непосредственно забивание сопла может быть полным или частичным. И то, и другое способно испортить результат, а потому требует немедленного внимания. Рассмотрим три самых распространенных решения.

Первое и самое простое — проткнуть пробку в разогретом сопле тонкой иглой, а затем прогнать немножко расплава, чтобы мусор вышел наружу. Если этот вариант не помог, пробуем следующий.

Второе решение — прочистка «на холодную». Здесь все немного сложнее:

1. Выгрузите старый материал, а затем отсоедините от экструдера трубку, подающую филамент.
2. Нагрейте хотэнд до температуры плавления филамента, который будет использоваться в процедуре. Оптимальный вариант для прочистки— нейлон (полиамид), так как у него высокая прочность на разрыв. Для процедуры потребуется отрезок прутка длиной примерно в двадцать сантиметров.
3. Вручную подайте филамент в разогретый хотэнд до упора. Если сопло забито частично, то осторожно давите до тех пор, пока пластик не начнет вытекать из сопла.

   

1. Выключите термоблок и дайте хотэнду немного остыть, не снимая усилие с филамента. Это нужно для того, чтобы пластик полностью наполнил сопло и хорошенько схватился с накопившимся внутри мусором.
2. Когда хотэнд остынет примерно до 60°C (при прочистке нейлоном), снова включите термоблок, подождите несколько секунд, а затем, не дожидаясь полного плавления пластика, плавным, но сильным движением выдерните филамент из хотэнда. Если все получится, пруток вытянет за собой мусор и нагар. При необходимости процедуру можно повторить несколько раз.

Третье решение — замена сопла. Делать это нужно аккуратно, чтобы не сломать термобарьер. Разогрейте хотэнд, выгрузите пластик, а затем аккуратно отвинтите сопло и замените его новым.

Если после замены выбрасывать старое сопло жалко, его можно попробовать вымочить в подходящем растворителе — в зависимости от используемого пластика. Прокаливать латунные сопла в целом не рекомендуется, так как это чревато потерей прочности, но при желании можно нагреть сопло на газовой горелке, дать остыть на воздухе (горячие латунные сопла принудительно охлаждать в воде категорически не рекомендуется), а затем вымыть золу или продуть компрессором.

Виды сопел

В принципе, сопла — это расходный материал, так что рано или поздно встанет вопрос замены из-за износа. В этой части приведем основную информацию по доступным вариантам.

Сопла могут отличаться диаметром, материалом и даже внутренней формой. Из диаметров при работе с настольными FDM 3D-принтерами наиболее популярны 0,25, 0,4 и 0,6 мм, хотя есть варианты и поменьше, и побольше. С диаметрами все довольно просто: чем выше диаметр, тем выше производительность и прочность, но более заметны слои, и наоборот.

Стоит также учитывать, что при работе с композиционными материалами, например угле- и стеклонаполненными филаментами линеек X-Line, Clotho и Technika, желательно избегать диаметров ниже 0,4 мм. В противном случае возможно забивание сопла армирующими волокнами, и тогда вам придется заново перечитывать эту статью. К тому же, армирующий наполнитель повышает абразивность, поэтому при работе с композитами необходимо использовать сопла из износостойких материалов, например закаленной стали.

Самые дешевые, доступные и популярные — сопла из латуни. У латуни хорошая теплопроводность, этого сплава вполне хватает для работы с большинством полимеров, например ПЛА, АБС или ПЭТГ.

На втором месте по популярности — сталь. Стальные сопла стоят дороже латунных, зато позволяют работать с более тугоплавкими пластиками и менее уязвимы к износу. Если собираетесь печатать композитами, сразу задумайтесь о замене латунного сопла на стальное.

Рубиновые и сапфировые сопла — последний писк моды. Конечно, из искусственного камня изготавливаются не сопла целиком, а вставки-наконечники. Делается это вовсе не для красоты, а для еще большего повышения износостойкости. Стоят такие варианты дорого, зато они практически всеядны.