Лучшие профессиональные решения для хранения пластиков для 3D-печати

В этой статье мы расскажем о некоторых сушилках и сухих шкафах — оборудовании, необходимом для правильного хранения филаментов для FDM/FFF 3D-принтеров и получения оптимальных результатов 3D-печати.

профессиональные сушилки для филаментов

Содержание:

1. Вступление

2. Зачем нужны сухие шкафы

3. Специализированные решения:

  • BigRep Shield
  • Essentium DryBox
  • Smart3D
  • Apium F300
  • X-Treme Series
  • Filaments.ca PolyDry

4. Заимствованные решения

  • Totech SuperDry HSD
  • Mancorp Ultra-Dry

Достаточно испортить несколько распечаток, чтобы понять необходимость в сушилках филамента. Многие FDM 3D-принтеры профессионального и промышленного уровня изначально комплектуются такими устройствами — либо встроенными, либо дополнительными. Если же ваш 3D-принтер не оборудован сухим отсеком, стоит задуматься о приобретении подходящего устройства для защиты филамента от света, пыли и влаги.

Некоторые сухие шкафы/отсеки обрабатывают филамент горячим воздухом, нагреваемым до 60ºC и выше. После просушивания филамент остается в изолированном от внешней среды пространстве с низкой относительной влажностью (как правило, менее одного процента) под постоянным наблюдением датчиков, отслеживающих влажность и при необходимости запускающих дополнительные циклы просушивания.

Другие варианты могут поддерживать филамент в сухом состоянии за счет герметичной камеры с циркуляцией теплого воздуха, но неспособны удалять из филамента значительные объемы накопленной влаги. Такие шкафы или отсеки лучше всего работают в связке со специализированными сушилками.

На рынке немало компактных сушилок под одну-две катушки, как правило на основе обычных фруктосушилок, но если вы работаете в промышленных объемах или часто меняете материалы, потребуется более вместительное оборудование, способное принимать десять-двадцать катушек одновременно. Выбор таких систем относительно невелик, что объясняется наличием интегрированных сухих отсеков на многих промышленных 3D-принтерах. К счастью, сушильные шкафы используются и в других приложениях, но при этом хорошо подходят для нужд аддитивной отрасли. Некоторые из них мы тоже рассмотрим в этой статье.

Зачем нужны сухие шкафы

профессиональные сушилки для филаментов

Эффект влаги на качество 3D-печати одним и тем же материалом (сухой слева, влажный справа). Иллюстрация: Matterhackers

Влажный филамент может не только испортить распечатку, но и потенциально вывести из строя сам 3D-принтер, например забиванием сопла.

Все филаменты в той или иной степени гигроскопичны, поэтому их необходимо держать сухими, но это не единственная проблема. Пыль, свет и сильные перепады температур тоже могут вызвать сложности, хотя разные материалы имеют разную стойкость к воздействию тех или иных факторов окружающей среды.

О правильном хранении филамента стоит задуматься еще до того, как вы вскроете пакет с катушкой. Сухие шкафы помогают не только оберегать филаменты, но и возвращать в оптимальное состояние материалы, впитавшие влагу, что делает подобные устройства неоспоримым подспорьем на предприятиях с высокой занятостью.

Стоимость профессионального сушильного оборудования может измеряться тысячами долларов, но игра стоит свеч, когда на кону большие объемы работ с жесткими сроками. Несмотря на зачастую высокую стоимость сухие шкафы окупаются довольно быстро за счет сэкономленного времени, материалов и нервов.

Если вы обычно держите под рукой лишь несколько катушек филамента, будет экономичнее обзавестись фруктосушилкой, самодельным устройством или даже просто герметичными контейнерами с силикагелем. Если же вы трудитесь в составе целой команды, эксплуатирующей ферму 3D-принтеров и меняющей расходные материалы несколько раз в день, логичнее приобрести специализированный сухой шкаф.

Специализированные решения

BigRep Shield

профессиональные сушилки для филаментов

Промышленный сухой шкаф BigRep Shield. Иллюстрация: BigRep

Производством этих шкафов занимается немецкая компания BigRep, известная крупноформатными FDM 3D-принтерами. BigRep Shield обходится без нагревания: влажность внутри герметичной камеры регулируется с помощью системы рециркуляции, принудительно прогоняющей воздух через гидрофильный сорбент. Устройство поглощает до 99,99% влаги и удерживает относительную влажность воздуха на уровне 0,01% без нагревания филамента, в некоторых случаях способного повредить материал при длительном воздействии. Одна из причин отказа от нагревания в том, 3D-принтеры BigRep зачастую используются в 3D-печати литейных мастер-моделей и других изделий из легкоплавкого полилактида (ПЛА, PLA).

В шкаф вмещаются катушки общей массой до 60 кг. По расчетам BigRep этого достаточно, чтобы обеспечить один FDM 3D-принтер расходными материалами на месяц беспрерывной работы. Шкаф управляется контрольной системой от Siemens, отслеживающей состояние силикагеля для своевременной замены.

Essentium DryBox

профессиональные сушилки для филаментов

Сухие шкафы DB90-SB (слева) и DB270 (справа). Иллюстрация: Essentium

Essentium — техасский бренд 3D-принтеров, объединивший силы с компанией-производителем сушильного оборудования Electronic Controls Design Inc., чтобы создать свой вариант сухого шкафа SmartDry, заточенный под хранение филаментов.

Шкаф DB90 поддерживает относительную влажность ниже одного процента и восстанавливает оптимальные условия хранения менее чем за три минуты после закрытия дверцы. Вариант DB90-SB включает систему Smartbake, поддерживающую температуру в пределах 40-60°C. Система позволяет программировать температуру, влажность и время просушки.

Более крупный вариант носит обозначение DB270. Этот шкаф обладает таким же функционалом, как базовый шкаф DB90, но с увеличенной в два с лишним раза вместительностью: до 72 катушек массой 750 г, либо 24 катушек массой 2,5 кг, либо 18 катушек массой 15 кг. Система Smartbake в этом варианте не предусмотрена.

Опциональные световые индикаторы показывают степень готовности филамента.

Smart3D

профессиональные сушилки для филаментов

Мультиматериальная сушилка Smart3D. Иллюстрация: Smart3D

Сушилки Smart3D производятся одноименной американской компанией, также выпускающей 3D-принтеры. Это оборудование осуществляет просушивание и хранение филамента в оптимальных условиях до начала 3D-печати.

Большинство сушилок работают только с одной или двумя катушками одновременно, потому что разным материалам требуются разные тепловые режимы. Например, просушивание полиэфирэфиркетона (ПЭЭК, PEEK) занимает больше времени и требует более высоких температур, чем полиамиада (ПА, PA). Особенность этой «мультиматериальной» системы в том, что она выполняет перемежающиеся вакуумные и нагревательные циклы, позволяя просушивать филаменты из нескольких материалов одновременно без риска повреждения полимеров.

Сушилка оснащена семидюймовым сенсорным экраном, позволяющем выставлять режим работы в зависимости от типов филаментов и количества катушек, а также отображающем информацию о температуре, влажности и текущих режимах. Как правило, один полный цикл просушивания занимает от двух до трех часов. Система принимает катушки диаметром до 300 мм.

Apium F300

профессиональные сушилки для филаментов

Сушилка Apium F300. Иллюстрация: Apium

Системы F300 предлагаются немецким поставщиком аддитивного оборудования и расходных материалов Apium. Эти сушилки оптимизированы под работу с инженерными термопластами, такими как поликарбонат и полиэфирэфиркетон (ПЭЭК, PEEK). Для наиболее распространенных видов полимеров предусмотрены профили с настройками температурных режимов, но при необходимости значения можно выставить вручную. Рабочая камера изолирована для снижения тепловых потерь и экономии электроэнергии. Рабочие температуры могут достигать 150ºC.

Одна из важных особенностей этой системы состоит в возможности подачи расходных материалов в хотэнды 3D-принтеров прямо из сушилки посредством тефлоновой трубки — до трех филаментов одновременно.

X-Treme Series

профессиональные сушилки для филаментов

Сухие шкафы от X-Treme Series. Иллюстрация: X-Treme Series

Турецкая компания X-Treme Series занимается производством сушильных шкафов с 1987 года и предлагает линейку устройств, обеспечивающих относительную влажность ниже 1% и отлично подходящих для хранения филаментов.

Принцип работы таких шкафов основан на принудительной циркуляции воздуха через фильтры с силикагелем, поглощающим влагу. Емкость силикагеля небезгранична, но конструкторы предусмотрели возможность автоматической просушки насыщенного влагой абсорбента для повторного использования.

Дополнительно шкафы можно оборудовать активными сушилками с нагревательными элементами, поддерживающими температуры до 60ºС или 100ºС, в зависимости от выбранного варианта. Режимы работы регулируются и отслеживаются с помощью бортового сенсорного экрана.

Специально для нужд аддитивной отрасли компания предлагает шкафы с возможностью накачки защитным газом, конкретно азотом, и вытеснения влажного воздуха. Этот вариант предназначен скорее для работы с металлическими расходными материалами — проволокой и мелкодисперсными порошками из активных металлов и сплавов. Такие системы позволяют снижать уровень относительной влажности в камере с 50% до 1% менее чем за семь минут.

Filaments.ca PolyDry

профессиональные сушилки для филаментов

Сухой шкаф PolyDry. Иллюстрация: Filaments.ca

Канадская компания Filaments.ca предлагает PolyDry — полностью автоматизированные системы высокой емкости для длительного хранения филаментов. Такие шкафы, оснащенные системами фильтрации влаги и пыли, позволяют хранить десятки вскрытых филаментов в чистой и сухой среде с относительной влажностью менее 3%.

Модульная конструкция внутренних стеллажей позволяет выбирать удобную конфигурацию в зависимости от количества и размера катушек. С помощью встроенного сенсорного дисплея можно выбрать рабочий режим, а также включить или отключить уведомления о превышении допустимых уровней влажности и неплотно закрытых дверцах. Система автоматически регенерирует насыщенный влагой абсорбент.

Заимствованные решения

Сушильные шкафы находят применение во многих областях и не всегда используются по первоначальному назначению. Например, профессиональные фотографы нередко хранят в сухих шкафах дорогую аппаратуру, в электронной индустрии такое оборудование используется для хранения плат и чипов, но это вовсе не означает, что его нельзя использовать для хранения филаментов.

В таких случаях не стоит ожидать функциональности, свойственной специально разработанным системам, например той же возможности подачи филамента напрямую из шкафа в экструдер 3D-принтера — она вряд ли предусмотрена конструкторами. Тем не менее, можно найти устройства, поддерживающие влажность на уровне ниже 10% и потому хорошо подходящие под длительное хранение пластиков для 3D-печати. При выборе такого оборудования будьте внимательны к заявленным характеристикам: например, некоторые шкафы способны снижать относительную влажность только до 30%. Для хранения фототехники этого может быть достаточно, но для хранения филаментов маловато.

Некоторые примеры:

Totech SuperDry HSD

профессиональные сушилки для филаментов

Totech SuperDry HSD. Иллюстрация: Totech

Эти шкафы изначально созданы для хранения электронных компонентов и доступны в нескольких конфигурациях. Устройства могут быть оснащены опциональными нагревателями с температурой воздуха внутри камеры до 40°С и влажностью менее 1-2%. Уровни влажности и температуры можно настроить с помощью бортового дисплея. На восстановление сухой атмосферы после открывания и закрывания шкафа уходит порядка пятнадцати минут.

Mancorp Ultra-Dry

профессиональные сушилки для филаментов

Mancorp Ultra-Dry 1490H (слева) и 490H (справа). Иллюстрация: Mancorp

Серия Ultra-Dry от американской компании Mancorp — еще один пример шкафов, изначально предназначенных для хранения электроники. Эти устройства оснащены герметичными дверцами и могут поддерживать относительную влажность на уровне ниже 5%. На восстановление «сухой» атмосферы уходит до тридцати минут. Опционально компания предлагает нагревательные блоки с температурой воздуха до 40ºC, однако выставить вручную температуру нельзя, так что этот вариант может оказаться неподходящим для просушивания некоторых пластиков.

Адаптированный перевод статьи The Best Filament Drying & Storage Cabinets for Professionals. Оригинал размещен на сайте All3DP.com.