Как правильно хранить филаменты для 3D-принтеров

Когда дело доходит до хранения пластика для 3D-печати, лучше перестраховаться, чем потом жалеть. Если обезопасить филаменты для FDM 3D-принтеров от влаги и грязи, можно рассчитывать на более качественную и беcпроблемную 3D-печать, а сделать это совсем не сложно. Рассказываем как и зачем.

Способность материалов впитывать влагу называется гигроскопичностью. Влага может изменить структуру самого материала посредством гидролиза: разрушение полимерных цепочек способно привести к целому букету неприятностей вроде снижения прочности материала, повышения хрупкости или нарушения межслойной адгезии.

В ярко выраженных случаях возможно изменение текстур 3D-печатных изделий, потеря прозрачности (если речь идет о прозрачных материалах), а также неравномерная подача пластика: образующийся пар приводит к появлению пузырьков в укладываемом материале и даже к экструзии рывками со всеми вытекающими последствиями в плане качества.

Здесь стоит упомянуть, что каждый случай — это уникальное сочетание относительной влажности воздуха в рабочем пространстве, продолжительности хранения материала и свойств самого пластика: некоторые полимеры, например полипропиленовый филамент REC PP+, демонстрируют очень низкую гигроскопичность, а другие, например REC Friction и другие полиамидные/нейлоновые материалы, наоборот интенсивно впитывают влагу. В некоторых случаях материал даже должен быть гигроскопичным! Характерный пример — филаменты из поливинилового спирта (ПВС), такие как REC PVA, используемые для 3D-печати водорастворимых опорных структур. Само собой, непосредственно во время печати ПВС тоже должен быть сухим.

Побочным эффектом хранения в относительно влажной атмосфере может стать налипание пыли, затем попадающей в хотэнд и приводящей к появлению нагара или даже забиванию сопла. Если филамент все-таки загрязнился, перед подачей в хотэнд его следует очищать, пропуская через простой поролоновый или тканевый фильтр — вот такой или такой. Корпус фильтра несложно напечатать самостоятельно.

Как бороться с влажностью? Есть два простых правила: во-первых, перед 3D-печатью филамент желательно, а иногда и просто необходимо сушить, а во-вторых, желательно вообще не позволять материалу набирать влагу. Соответственно, решения можно разбить на две категории — хранение филамента и просушку. Многие пользователи, особенно живущие в сухом климате, обходятся без просушки, но в особо влажном климате может потребоваться и хранение в специальных условиях, и даже просушка прямо во время печати.

Существует параметр окружающей среды «точка росы», который может объективно показать, насколько влажным или сухим будет пластик при текущей температуре и относительной влажности воздуха. Для популярных АБС, ПЛА, ПЕТГ точка росы ниже 0 является достаточно безопасным уровнем хранения. Для таких материалов как ПК или ПА желательным является уровень точки росы не выше -10 (минус 10). Промышленные осушители, как правило, снижают точку росы в воздухе до -20 -40.

Как мы уже сказали, все случаи по-своему уникальны. Про просушку мы расскажем в следующей статье, а пока поговорим про хранение пластика для 3D-печати

Как хранить пластик

Самый простой и при этом весьма эффективный способ — это хранение филамента в герметичных пакетах с силикагелем. Наши катушки поставляются в вакуумной упаковке, но после вскрытия катушку можно поместить в обычный или вакуумный Zip-пакет подходящего размера с пакетиком влагопоглотителя внутри, предварительно выжав или откачав из пакета побольше воздуха.

В принципе, на этом можно и остановиться, но если душу тянет к чему-то более технологичному и презентабельному, можно использовать жесткие герметичные контейнеры или «боксы». Боксы бывают разными по вместительности и функциональности. Самые простые варианты — это просто крепкие контейнеры с плотно закрывающейся крышкой, в некоторых случаях оснащаемые клапанами для откачки воздуха вакуумным насосом. Закинуть вовнутрь пакетик силикагеля тоже можно и нужно, но помните, что возможности сорбентов не безграничны: впитываемая влага никуда сама по себе не денется, и со временем силикагель начнет терять эффективность, так что перед повторным применением его тоже необходимо просушивать, либо просто использовать свежий сорбент.

Более функциональные версии боксов оснащаются датчиками влажности и отдельными отсеками для силикагеля. Самые же продвинутые варианты предназначены для хранения пластика для 3D-печати не только и не столько в резерве, сколько непосредственно во время работы: катушки устанавливаются на ролики внутри боксов, а филаменты выводятся наружу и в экструдер 3D-принтера через тефлоновые трубки. Обеспечить герметичность таких контейнеров непосредственно во время печати сложно, потому обычно они оснащаются нагревательными элементами и играют дополнительную роль сушилки, не позволяя филаментам набирать влагу во время длительной 3D-печати.

Стоят такие приспособления довольно дорого, но при желании можно сделать самодельный аналог из подручных материалов, 3D-печатных деталей и недорогих покупных комплектующих. Инструкции по сборке варианта на иллюстрации ниже, оснащенного электрической грелкой (ковриком для террариума), силикагелем и датчиками температуры и влажности, можно найти на Thingiverse.

Если позволяет бюджет, а объемы печати достаточно велики, можно приобрести сухой шкаф с герметичными дверцами и осушителями с принудительной циркуляцией воздуха. Такие шкафы обычно используют для хранения электронных и оптических приборов и компонентов, прецизионных металлических деталей, фармацевтических образцов и других чувствительных к влаге вещей, так что они как нельзя лучше подходят для наших целей. Решение не для любителей, но в самый раз для студий 3D-печати с большим ассортиментом редко используемых филаментов.

Еще один момент, о котором стоит упомянуть напоследок, это освещенность. Во время хранения пластик для 3D-печати желательно держать не только подальше от влаги, но и от света, так как далеко не все полимеры дружат с ультрафиолетом (АБС, СБС и другие). Многие упаковочные и конструкционные материалы (полиэтилен, поликарбонат, оргстекло и другие) в той или иной степени пропускают ультрафиолетовое излучение, так что стоит иметь это в виду.