Как правильно (и не очень) сушить филаменты для 3D-принтеров

Как мы выяснили в предыдущей статье, лучший вариант — не давать филаментам набирать влагу вообще, но на практике это почти нереализуемо. Значит, перед 3D-печатью желательно подстраховаться и заняться сушкой пластика. Об этом и поговорим под катом.

Стоит ли отказываться от хранения в сухих контейнерах, если пластик все равно придется сушить? Нет, не стоит. Продолжительное воздействие влаги зачастую отрицательно влияет на качество филамента, так что правильное хранение и просушивание должны дополнять друг друга, а не заменять.

Как понять, что пластик отсырел?

3D-печать может сопровождаться характерными щелчками лопающихся пузырьков, укладка может быть неравномерной, на поверхностях изделий могут появляться всевозможные дефекты. Все это, как правило, сопровождается снижением межслойной адгезии, а нередко и изменением механических свойств самого материала, например прочности. Чем больше в пластике влаги, тем больше он теряет прочность при 3D-печати, а если влаги очень много, то это становится уже видно невооруженным глазом (пропуски, пузырьки и так далее), при этом прочность падает уже разительно.

Можно ли это выяснить до 3D-печати?

Можно. Предположим, что спектрометра под рукой у вас нет, но найдутся весы и штангенциркуль. С их помощью можно замерить вес и диаметр филамента до и после хранения. Набухание и увеличение массы — очевидные признаки накапливания влаги. С другой стороны, прирост этих показателей может быть незначительным, а вот негативные эффекты — очень даже неприятными, так что рекомендуем не рисковать и завести привычку всегда сушить филаменты перед работой.

Время и температурный режим просушки зависят напрямую от материала и насыщенности влагой, так что универсальную инструкцию предложить мы не можем, зато можем поделиться рекомендуемыми параметрами для наших филаментов:

Ну а как, собственно, сушить? Давайте пройдемся по самым распространенным методам.

Радиатор отопления (по мнению многих мейкеров)

Все придумано до нас

Весьма распространенный, но не самый точный и эффективный метод, хотя вполне дееспособный. Само собой, круглый год сушить пластик на батарее не получится, ведь отопление — штука сезонная. Если же батарея горячая, вполне можно получить сухой пластик за ночь. Проблемы здесь две. Первая заключается в том, что выставить точную температуру не получится, ибо радиаторы отопления регулируются очень приблизительно или не регулируются вообще, так что время сушки тоже придется определять на глазок, либо проверять готовность взвешиванием и/или измерением диаметра филамента. Вторая же проблема — постоянно «плавающая» влажность в жилых помещениях, но если вы не собираетесь варить пельмени под покровом ночи тайком от тещи, можно оставить катушку на батарее с вечера до утра. Можно, конечно, и в кастрюле или на сковородке, если вам не жалко кухонную утварь, только не переборщите с температурой.

Столик 3D-принтера

Если совсем лень, можно прямо в коробке

В принципе, здесь все то же самое, разве что для подогреваемого столика можно выставить довольно точную температуру. Большим, даже необходимым плюсом станет закрытая камера, иначе дело затянется надолго, да и эффективность будет сомнительной. Идеальным такое решение тоже назвать сложно по ряду причин, главная из которых — простой самого 3D-принтера.

Духовка

Хорошая новость в том, что почти в каждом доме найдется готовая сушилка. В газовых, индукционных, микроволновых или инверторных печах пластик сушить ни в коем случае нельзя, но электрические духовки неплохо подходят для этой цели. Следует иметь в виду пару моментов. Наверное, никому не нужно объяснять, что одновременное приготовление пластика и пищи — плохая идея, разве что вам нравится филамент с запахом курицы или вы скучаете по кулинарным шедеврам планеты Плюк. Настоящая проблема даже не во вкусе или запахе, а в выделении токсичных летучих веществ из определенных пластиков. «С» в том же «АБС» означает стирол, а это яд и канцероген. Пусть концентрация и будет мала, но рисковать здоровьем все равно не стоит, так что после просушки духовку и кухню необходимо хорошенько проветрить. С другой стороны, попадание частиц пищи на пластик во время сушки (например, жира), тоже нежелательна.

Второй момент — поддержание температурного режима. Современные электрические духовки в большинстве своем позволяют выставлять конкретную температуру, но имейте в виду, что в зависимости от особенностей конструкции реальная температура может отклоняться от заданной на несколько градусов в ту или иную сторону, особенно в самом начале прогрева, пока не стабилизируется. В принципе, ничего страшного, но перед сушкой желательно проверить точность показаний отдельным термометром, а затем сушить пластик с небольшим допуском, чтобы температура случайно не превысила порог размягчения/стеклования. Иначе вместо филаменто аль денте можно ненароком получить ту самую пластиковую кашу.

Фруктосушилка

В общем и целом мы не рекомендуем использовать кухонное оборудование для сушки пластика вообще, но есть одно исключение — фруктосушилки. Просто потому, что стоят они недорого, так что даже при скромном бюджете можно купить сушилку для пластика, и только для пластика. Этот вариант в целом аналогичен сушке в духовке с той лишь разницей, что энергозатраты будут ниже, а точность температурного режима — выше. Нужно лишь заранее проверить, хватит ли внутреннего объема. 

Как вариант, можно использовать мультиварку, только не забудьте открыть клапан. Солить и перчить не нужно, а вот добавить пакетик сухого силикагеля не повредит.

Профессиональная сушилка для пластика

Самые простые из «профессиональных» моделей — это упомянутые выше фруктосушилки, просто продаваемые под новым названием, чтобы «не изобретать велосипед». Но ведь мы все знаем, что изобретение велосипедов заново — это хорошо, иначе мы бы так и ездили вот на таких монстрах:

Поэтому настоящие, специально сконструированные профессиональные сушилки для пластика обладают более широким функционалом. Как правило, такие устройства позволяют сушить филамент до и прямо во время 3D-печати. Стоимость сушилок напрямую зависит от функционала и производителя — варианты попроще вполне доступны любителям, а самые продвинутые не уступают по цене дорогим настольным 3D-принтерам.

В типичной профессиональной сушилке внутренний объем прогревается регулируемыми электронагревателями с вентиляторами для принудительной циркуляции воздуха, иногда устанавливаются приводы для вращения и более равномерного прогревания филамента, температура и влажность отслеживаются датчиками, а для вывода пластика наружу используются тефлоновые трубки, ведущие прямо к экструдеру. В профессиональных 3D-принтерах нередко встречаются встроенные аналоги — «сухие» отсеки с нагревателями и силикагелем.

Сушильный шкаф

Сушильные шкафы подходят не только для отсыревших валенок и норковых шубок, но и для сушки пластика! Промышленные сушильные шкафы большого объема будут необходимы, когда вам потребуется сушить одновременно 10 или 20 катушек филамента. В настоящее время номенклатура больших сушильных шкафов невелика. Наиболее вероятная причина этого, что сами промышленные 3D-принтеры уже имеют на своем борту отделения для сушки пластика, либо сушильный шкаф прилагается к принтеру опционально. К счастью, сушильные шкафы используются в других отраслях и могут быть использованы для сушки филаментов. Более подробно про профессиональные сушильные камеры мы расскажем в следующей статье.

Последний момент, о котором стоит упомянуть — это катушки. Мы делаем катушки из поликарбоната, а большинство производителей используют полипропилен, полистирол, а иногда и САН (сополимер стирола и акрилонитрила). Это тоже полимеры, и они тоже могут «поплыть» или покоробиться в случае перегрева. Почему мы выбрали поликарбонат? Потому что он дает высокую ударную прочность и выдерживает продолжительное нагревание до 130°С, что значительно выше рекомендуемых температур сушки для всех наших филаментов. Другими словами, не спешите и не думайте, что выставив температуру повыше, вы быстрее просушите пластик. Шансы таковы, что вы получите слипшийся филамент или расплавленную катушку, либо и то, и другое.

Ну а если вы готовы поделиться лайфхаками или продемонстрировать самодельные сушилки, милости просим в комментарии.