Как избежать расслоения 3D-печатных моделей

Расслоение, зачастую именуемое деламинацией — довольно распространенное явление, вызываемое недостаточной межслойной адгезией и особенно часто возникающее при 3D-печати пластиками с высокой термоусадкой. Рассмотрим несколько способов профилактики и исправления этой проблемы.

Недостаточная адгезия первого слоя может привести к отлипанию и закручиванию, что само по себе не сулит ничего хорошего, но недостаточная межслойная адгезия — еще более серьезная проблема, означающая как минимум потерю прочности, а в худших случаях — растрескивание изделий по слоям и отбраковку. Причинами могут быть неправильное хранение, ошибочная температура экструзии, переохлаждение, проблемы с подачей расплава из-за загрязнения сопла. Ниже приведем семь советов по борьбе с деламинацией.

1. Просушите филамент

К сожалению, очень многие пользователи 3D-принтеров считают, что просушивать пластики нет необходимости. Это заблуждение, так как на самом деле все полимеры в той или иной степени гигроскопичны, и даже если сам пластик не сильно впитывает влагу, на поверхности филамента может образоваться влага.

Попадание влаги в хотэнд чревато вскипанием расплава, нестабильной подачей, появлением всевозможных визуальных дефектов и снижением адгезии. Если хотэнд шипит и плюется — это верный признак влажности, но полагаться лишь на него не стоит. Самый лучший вариант — хранить филамент в плотно закрытых контейнерах или пакетах с силикагелем, а непосредственно перед заправкой филамента в экструдер дополнительно просушивать материал.

Про правильное хранение и просушивание филаментов у нас есть две подробные статьи — здесь и здесь.

Почистите сопло

Хотэнд и сопло требуют регулярного обслуживания, так как нагар и налипший пластик могут привести к проблемам с подачей расплава, а это, в свою очередь, чревато низкой адгезией, пропущенными слоями или вообще прекращением подачи материала.

Самый простой способ обслуживания заключается в нагревании хотэнда до рабочей температуры (смотря какой пластик вы использовали в последний раз), а затем очистке внешней части сопла металлической щеткой и лезвием. Если фильера частично или полностью забита, ее можно прочистить иголкой, а затем прогнать немножко филамента, чтобы мусор вышел наружу.

Если это не помогает, можно использовать другие методы, например выдержку в растворителе, прочистку «на холодную» или прокаливание. Подробно о разных методах рассказывается в статье по этой ссылке. В крайнем случае сопло можно поменять на новое, и мы рекомендуем всегда держать несколько запасных фильер под рукой, так как это, фактически, расходники.

Настройте обдув

Обдув уложенных слоев — ценная функция, помогающая бороться со сползанием наклонных поверхностей и мостиков, а также деформациями под весом следующих слоев. С другой стороны, чрезмерное охлаждение может привести к снижению межслойной адгезии, так как свежий расплав будет хуже схватываться c полностью застывшим пластиком.

Первым делом проверьте инструкции и убедитесь, что полимеру вообще требуется обдув. Если обдув рекомендован, то попробуйте настроить вентилятор, снижая скорость обдува шагами по 10%.

Некоторые пластики, например REC ABS, и так быстро застывают, а дополнительное охлаждение может привести к сильной преждевременной усадке, как раз приводящей к деламинации. Более того, при работе с сильно усаживающимися материалами следует не только избегать обдува, но и стараться использовать 3D-принтеры с закрытыми камерами, защищающими от сквозняков и помогающими поддерживать повышенные фоновые температуры непосредственно во время 3D-печати. Риск растрескивания из-за усадки при медленном и равномерном охлаждении после завершения печати ниже, чем при переохлаждении во время построения модели.

Повысьте температуру хотэнда

На слишком высоких скоростях хотэнд может не успевать плавить филамент. В ряде случаев проблема решается повышением температуры экструзии. Необходимо помнить, что термисторы (датчики температуры) определяют нагрев хотэнда, а не расплава, поэтому заданные значения могут отличаться от фактических, и эту разницу можно скорректировать небольшим повышением температуры.

Относительно высокие температуры повышают текучесть расплава и способствуют более прочному схватыванию слоев. Попробуйте повышать температуру экструзии шагами по 10°C, но будьте осторожны и старайтесь не превышать температуры, рекомендуемые производителем, ибо это чревато другими проблемами. Об этом в следующем пункте.

Убавьте скорость укладки

Пытаться решить проблему с пропусками или недостаточной адгезией повышением температуры хотэнда выше рекомендуемых значений не следует, так как это может привести к повреждению полимера или даже самого хотэнда. Помните, что если в хотэнд вставлена тефлоновая трубка, она начнет деформироваться при температурах свыше 250-260°С. Соответственно, если максимально допустимые температуры не дают желаемого результата, необходимо двигаться в обратную сторону, то есть снижать скорость позиционирования головки.

Попробуйте постепенно снижать скорость укладки шагами по 5 мм/c, пока не получите ровные линии и хорошее схватывание слоев. Если необходимый результат не будет достигнут после снижения скорости на половину от стандартных значений, скорее всего проблема в чем-то еще.

Настройте значение потока

Это настройка в разных слайсерах называется Flow или Extrusion Multiplier и регулирует непосредственно темп подачи расплава. Повышая значение потока помните о предыдущих двух пунктах: слишком высокие настройки могут перегрузить хотэнд и только усугубить проблему.

Темп подачи расплава необходимо повышать небольшими интервалами, примерно по пять процентов, чтобы не получить переэкструзию. Если вы заметите, что при повышении потока хотэнд не справляется с плавлением филамента, вернитесь к предыдущему пункту — снизьте скорость укладки и, при необходимости, дополнительно не повысьте, а понизьте темп подачи расплава.

Используйте сопло большего диаметра

И наконец, попробуйте заменить сопло на другое, с фильерой большего диаметра. Диаметр необходимо подбирать, исходя из толщины слоев. Здесь следует помнить, что от толщины слоя и диаметра сопла будет зависеть еще и ширина линий. Даже если слои хорошо схватываются, сцепление между соседними линиями может быть недостаточным, а это опять-таки негативно влияет на прочность и может привести к расслоению.

Попробуйте увеличить диаметр, чтобы увеличить ширину линий при той же толщине слоев. На забывайте, что это приведет к необходимости повышения темпа подачи расплава, а возможно и повышению температуры экструзии и/или снижению скорости укладки, как описано в предыдущих пунктах.