Полиэфиримид: универсальное покрытие для столиков FDM 3D-принтеров

Возиться с клеями или лаками ради стабильной 3D-печати не всем по душе, и на этот случай есть отличный вариант — все более популярные столики с полиэфиримидным адгезионным покрытием. Рассказываем что это такое и откуда такой ажиотаж.

Одно из самых употребляемых слов в лексиконе энтузиастов 3D-печати — адгезия, то есть «схватывание». Означать оно может одно из двух — либо сцепление слоев друг с другом (также называемое когезией), либо сцепление печатаемых изделий с рабочими поверхностями. Сегодня обсудим второй вариант.

Без надлежащей адгезии модель может оторваться от столика прямо время 3D-печати, и процесс придется начинать заново, но это не единственная возможная проблема. Многие термопласты, например акрилонитрилбутадиенстирол (REC ABS), склонны к сильной термоусадке, что может приводить как к отрыву, так и деформациям. Одно из наиболее часто встречаемых явлений — закручивание углов на первых слоях, как на иллюстрации ниже. Само собой, это брак.

Бороться с такими неприятностями приходится двумя способами, зачастую обоими одновременно. Первый предусматривает построение вспомогательных структур (рафтов и бримов), увеличивающих площадь контакта моделей со столиками. Проблема в том, что это требует дополнительного расхода филамента и трудоемкой постобработки, ведь по завершении 3D-печати бримы и рафты приходится вручную отделять и выбрасывать.

Также широко используются различные адгезионные средства — клеи, лаки, растворы полимеров, малярный скотч. Какое средство выбрать — зависит от используемого филамента. Малярный скотч, например, хорошо подходит для 3D-печати полилактидом (REC PLA), а для работы с АБС можно использовать в качестве клея раствор этого же полимера в ацетоне.

Для работы с PLA столики нередко обклеивают синим малярным скотчем

Но как быть, если вы печатаете разными материалами? Тут остается либо держать под рукой несколько столиков, либо каждый раз чистить столик и менять адгезионное покрытие, что опять-таки затратно и трудоемко. И здесь мы приходим к полиэфиримиду.

Что такое полиэфиримид

Полиэфиримид (ПЭИ, PEI, зачастую для обозначения используется бренд Ultem саудовской нефтехимической компании SABIC) — универсальное покрытие, работающее с большинством полимерных материалов. При наличии столика с полиэфиримидным покрытием не требуется использование дополнительных средств, таких как упомянутые выше клеи, лаки или малярный скотч, а значит можно напечатать изделие из одного полимера и сразу же переключиться на другой.

3D-печатная деталь из полиэфиримида Ultem

Сам по себе полиэфиримид — тоже полимер, но особого класса. Это тугоплавкий конструкционный термопласт с высокой прочностью и износостойкостью. Полиэфиримид широко используется в промышленности, особенно там, где требуются крепкие, долговечные детали, не боящиеся нагрева и химического воздействия, например в авиа- и автомобилестроении.

Во многих случаях полиэфиримидные покрытия позволяют обходиться не только без адгезионных средств, но и вспомогательных структур — бримов и рафтов, так как полиэфиримид обеспечивает достаточную адгезию, снижая вероятность закручивания углов или отрыва моделей во время 3D-печати. Высокая термостойкость и негорючесть этого полимера позволяет использовать столики с полиэфиримидным покрытиями в комбинации с подогреваемыми платформами, опять-таки повышая адгезию между выращиваемыми моделями и рабочей поверхностью.

Полиэфиримидные покрытия относительно недороги и широкодоступны: можно приобрести как столики с уже нанесенным покрытием, так и полиэфиримидную пленку для самостоятельной установки. Материал обладает хорошей теплопроводностью, что играет на руку при использовании подогреваемых столиков, а также дает гладкие нижние поверхности печатаемых изделий.

Есть и определенные недостатки. Как и любой полимер, полиэфиримидные покрытия можно поцарапать, например металлическим скребком или неоткалиброванным по высоте хотэндом. В некоторых случаях адгезионные свойства этого материала оказываются слишком высокими, мешая отделению 3D-печатных изделий от столика и тем самым повышая риск повреждения моделей. В большинстве случаев это решается охлаждением столика и модели перед отделением, к тому же многие производители предлагают полиэфиримидные покрытия на гибких столиках, облегчающих задачу.

Самостоятельное нанесение и замена покрытия

Если вы собираетесь наносить полиэфиримидное покрытие самостоятельно, для начала хорошенько почистите столик — удалите любые остатки клея или пластика, а затем обезжирьте поверхность растворителем и дайте высохнуть.

Полиэфиримидная пленка для 3D-принтеров обычно поставляется с уже нанесенным клеем.

Пленку желательно наносить «на горячую» — так будет проще и надежнее: столик необходимо предварительно прогреть, но не очень сильно, примерно до 60°C, чтобы не обжечься. Это несколько размягчит клей и обеспечит более ровное и надежное схватывание. Остается только аккуратно отделить и отогнуть уголок защитного слоя (обычно бумажного) с тыльной стороны, совместить обнаженный угол пленки с углом столика, а затем аккуратно наклеить все покрытие, постепенно отделяя защитный слой и последовательно выравнивая поверхность кусочком ткани или пластиковым скребком, чтобы между пленкой и столиком не образовались пузырьки.

Если возникнет необходимость замены пленки, например в результате повреждения металлическими предметами, столик необходимо предварительно прогреть примерно до 100-110°C. Затем можно отделять пленку, начиная с одного из углов и, конечно же, аккуратно, чтобы не обжечься. Самый удобный и безопасный способ — тянуть уголок одной рукой в защитной рукавице, а другой рукой помогать отделению с помощью скребка или мастихина, стараясь не поцарапать поверхность платформы.

После отделения пленки и остывания столика необходимо вновь очистить поверхность от остатков клея ацетоном или изопропиловым спиртом, после чего можно наносить новое покрытие.

Фабричные столики

Многие производители 3D-принтеров уже предлагают столики с полиэфиримидным покрытием в стандартной или опциональной комплектации. В большинстве случаев это тонкие, гибкие стальные пластины, и это неслучайно. Во-первых, как мы уже упоминали, гибкие столики облегчают задачу по отделению моделей, а во-вторых, такие столики можно использовать в комбинации с магнитными креплениями.

Если платформа не оснащена магнитами, столик можно закрепить с помощью обычных канцелярских зажимов — как минимум по одному с каждой стороны для надежности. Магнитные покрытия тоже можно установить самостоятельно: процесс аналогичен нанесению полиэфиримидной пленки, только в этом случае покрытие наносится непосредственно на платформу, а уже поверх него устанавливается съемный столик с полиэфиримидом.

Иногда полиэфиримидные покрытия наносят на стеклянные столики. В таком решении есть свои плюсы — равномерный прогрев и стойкость к тепловым деформациям. Есть и минус — при неаккуратном обращении стеклянные столики можно расколоть, к тому же они несовместимы с индуктивными калибровочными датчиками. В таких случаях необходимо использовать другие варианты, например контактный датчик BLTouch, полагающийся на эффект Холла. Подробнее о калибровочных датчиках читайте в статье по этой ссылке.

Не забывайте про калибровку

Калибровка — это последний и очень важный момент: после установки столика с полиэфиримидным покрытием или самостоятельного нанесения пленки не забудьте заново откалибровать хотэнд по высоте перед началом 3D-печати, так как в противном случае покрытие можно повредить.