Отличный результат в 3д печати можно получить:
Когда о 3д печати знаете не много, но 3д принтер который у вас, со всем необходимым функционалом что бы пользователь не заморачивался с настройками вообще. Материал для 3д печати, филамент, при этом используется, простой и легкий, в 3д печати.
Но когда дело касается более сложных материалов, для инженерных изделий, обычно мы получаем не то, что хотели. Мучаемся, меняем параметры печати от запуска до запуска задания, пока не добьемся хорошего результата. Иногда даже дорабатываем 3д принтер что бы он мог работать с этим материалом. Таким образом мы набиваем скилл на практике.
Либо же, все может получиться уже с первого раза благодаря знаниям. Получить их можно из различных источников, сайты, сообщества в соцсетях, телеграм каналы и чаты, тематические каналы на видеохостингах. Как сейчас и здесь например, вы зашли изучить этот материал.
Здесь и расскажем , как печатать некоторыми сложными материалами, их мы часто используем в производстве изделий. Познали сложность и получили опыт благодаря практике. В наших пабликах часто поднимается вопрос как этими материалами печатать.
Чем хороши полиамиды?
Привычные нам, которые появились раньше композитных ПА6, ПА12, их можно найти еще и с приставками в названии. Хороши тем что эти материалы упругие, эластичные, хорошо выдерживают довольно низкие и высокие температуры, масло и бензостойкие, обладают высокой прочностью, высокой межслойной спекаемостью.
Хорошо применяются в промышленности, изготовлении шестеренок, подшипников скольжения, различных уплотнителей, механически нагруженных деталей, хорошо выдерживают деформации и вибрации. Разрешены в пищевой промышленности, где неизбежен контакт с водой и пищей. А так же в медицине.
Композитные полиамиды PA CF (угленаполненне) например Ultran, PA GF (стеклонаполненные), PA MF (минералонаполненные) благодаря наполнению имеют более высокий модуль упругости, они жёстче, лучше сопротивляютcя воздействию нагрузки. Способны выдерживать более высокие температуры, например Ultran кратковременно до 220гр, что позволяет его применять при порошковой окраске.
Поверхность изделий из из композитов имеет шероховатый вид. Практически не видно слоев, отсутствует глянец.
Угленаполненный материал имеет поверхностное сопротивление, благодаря чему его хорошо выбирать для изготовления антистатических изделий, например корпуса которые не будут подвержены статике.
Минералонаполненный (Ultran MF), наоборот радиопрозрачен и является диэлектриком. Имеет получше адгезию к поверхности стола, покрупнее зернистость на поверхности изделий.
Композиция состава наполненных полиамидов специально разработана для 3д печати и позволяет убрать анизотропию, способность больших печатных изделий деформироваться в различных направлениях, благодаря чему печать крупногабаритных изделий становится значительно легче.
Так же и усадка значительно ниже, 0,3-0,5% в отличии от 1до 1,5% на обычных нейлонах.
Сложности в печати полиамидами
Почти все ниже описанные советы годятся ко всей группе полиамидов для 3д печати. Если эти условия не соблюдать, то будете получать изделия с дефектами в виде налипшего пластика на стенках модели, разрывы линий похожие на неверно подобранные значения откатов и компенсации выдавливания на углах.
Так же тяжело будет добиться точности изготовления изделий. От печати до печати одного и того же изделия без изменения параметров, размеры будут отличаться. А то и вовсе прилипания к столу добиться не сможете.
В итоге 3д печатник впадает в ступор, выполняя калибровку за калибровкой, но при этом получая разные результаты.
Подготовка помещения
И так, во-первых, немного поможет подготовка помещения для работы с такими материалами. Основная проблема полиамидов, это сильное впитывание влаги. И первое решение уменьшить впитывание влаги, уменьшить ее накопление в воздухе – установить в помещении, где хранится и производится печать – осушитель. Такая штука способна летом собирать за сутки до 10 литров воды из воздуха в небольшом помещении.
Не обязательное решение и не для каждого случая применимо, больше все таки наверное для производственных масштабов, но реально помогает.
Сушка пластика
Во-вторых – сушка. Многие 3д печатники думают, что вот я купил китайскую сушилку до 70 градусов и она отлично сушит нейлоны. Спешу вас огорчить. Температуры 70гр мало, разве что не сушить минимум сутки а то и дольше. И все равно нормально не высушите.
Да и сушилки далеко не все нормальные. Из тех что продаются на момент выхода этой статьи, более менее хорошо сушат Креалити ДБ 03 и ДБ 04. Но с такими характеристиками с нейлонами использовать можно их лишь для поддержания состояния материала во время печати. То есть печатать прямо из сушилки.
Лучше присмотреться к серьезным сушильным устройствам, но стоят такие не дешево. Поэтому если в вашем случае объемы производства малы, есть доступный вариант – аэрогриль.
Такую штуку можно вообще дешево приобрести б/у на площадках бесплатных объявлений. Например эта вмещает до 3 стандартных катушек. Есть конвекция, внутри воздух гоняется по кругу производительным вентилятором. А температуру можно задавать от 50 до 250 градусов. Диапазон зависит от выбранной модели.
Есть один минус – таймер максимум на 2 часа. Но на температуре 80гр. Вполне хватает 2-3 циклов. Обращайте внимание на каких катушках намотан материал. Катушки с ультраном из поликарбоната выдерживают такую температуру. Не ленитесь перематывать материал если он на обычной катушке из АБС или иного материала который не способен выдержать такую температуру. Ее покоробит.
Еще допустим и вполне рабочий нищебродский вариант, применим он для не больших заданий на печать, это когда отмотали необходимое количество материала с небольшим запасом рассчитанное слайсером, кинули моток на стол и на температуре стола 100-110 градусов в течении 5-6 часов просушили его. Но не на всех принтерах может работать не отключаясь стол. На открытых прошивках это легко настраивается и можно задать задержку отключения.
Хранение филамента
В третьих, хранение таких сильно впитывающих влагу материалов. Материал сохраненный более сухим, меньше нужно сушить. Можно пакеты с зиплоком использовать по классике. Можно купить комплект пакетов с клапаном и вакууматором типа шприца.
Но мне понравился вариант в герметичном ведре. Просушили хорошенько, да еще с силикагелем, и до 4-5 катушек в одном ведре могут долго оставаться сухими. Проверено умным домом с мониторингом на датчиках сяоми.
Далее на сушку времени потребуется поменьше.А время деньги, особенно при производстве в больших масштабах.
Выбор и (или) доработка 3д принтера
В четвертых – 3д принтер,… на котором собрались печатать нейлонами. Пожалуй, самое большое количество проблем может быть только из-за одного 3д принтера. Поехали, по порядку…
На открытом принтере печать нейлонами в принципе возможна. Но обязательные условия – поверхность стекло-зеркало, греть стол чем больше – тем лучше, обычно это 130гр., использовать эффективный адгезив. Поддерживать температуру в зоне печати, нужно защитить принтер от сквозняков, накрыв, чем ни будь, например коробкой, найти закрытое место установки, например в шкафу, это тоже поможет. И тогда будет возможна печать не только маленьких деталей. ПА6-ым это будет посложнее, ПА6-модифицированным и ПА12, композитными – наоборот полегче.
Так же, если модель имеет сложную форму, актуален прием печати на модификаторах в качестве поддержек. Нужно применить модификаторы так, что бы модель приподняло над поверхностью стола, тогда площадь удержания модели на поверхности стола будет больше и уменьшится усадка модели внутри поддержек.
И все же, конечно лучше печатать нейлонами на закрытом 3д принтере, а еще лучше и с активной камерой. Стабильный температурный режим в камере позволяет бороться с усадкой при печати габаритных деталей.
Для ультрана обязательно нужно поменять сопло. Этот материал абразивен. Не на столько как стеклонаполненные композиты, но через килограммчик стирается как канал сопла так и его пятку подъест. Ставим обязательно сопло из закаленной стали, либо сопло с впрессованным наконечником, из закаленной стали. На некоторых принтерах оно уже стоит по стоку с завода.
Так же рекомендуется замена шестерней фидера на шестерни из закалённой стали. С угленаполненными и минералонаполненными филаментами обычные шестерни могут жить долго, главное стараться не допускать проскальзывания шестерней по прутку, когда забьется сопло или запутается на катушке пруток (от перехлеста). Но вот при работе со стеклонаполненным филаментом поменять шестерни ОБЯЗАТЕЛЬНО, стекло в прутке сильно абразивнее. Это касается не только композитного полиамида!
Для композитных материалов и для Ультрана рекомендуется диаметр сопла 0,5-0,6 мм, однако сколько мы не печатали 0,4-тым соплом, в том числе и габаритные модели, сопло не забивалось.
Нагрев сопла должен обеспечиваться как минимум до 280 градусов. Это оптимальная температура печати Ультраном. На серии CF 290 градусов даст еще лучшую спекаемость слоев, а на 300-та может наоборот начать плыть. Для серии MF температуру можно ставить на градусов 10-20 пониже.
Температура стола. Поэкспериментировав мы сделали выводы, что на маленьких деталях достаточно 90-100градусов. Чем габаритнее модель – тем выше нужна температура, некоторые обычные любительские принтеры способны нагревать стол до 130 градусов.
На некоторых для этого нужно внести изменения в прошивку. Но относитесь к этому с пониманием, это вы делаете на свой страх и риск. Так же не забывайте что температура нагрева сопла и стола в любительских 3д принтерах – это значения в попугаях, на одном фактическая температура может быть выше установленной, на другом – наоборот ниже. Поэтому поможет либо проверка тестером с термопарой, либо узнаем нужную температуру калибровками или в практике, печатью большого количества изделий на потоке.
В отличии от классики – стекла или зеркала, проблемой являются печатные поверхности на магнитных основах (обычно это пеи листы), особенно при печати габаритных изделий нужно пластину крепить по кругу к столу. На некоторых принтерах это легко сделать канцелярскими прищепками. Где не возможно, обычно можно найти апгрейд, модели специальных скоб. Их можно распечатать этим же ультраном.
Сюда же к 3д принтеру и как он устроен (при печати именно ультраном), можно отнести проблему участка на пути от сушилки, до самой головы 3д принтера, фидера (если это директ экструдер).
Дело в том, что композитные материалы обычно ломкие. Исключение конечно ТПУ. И ломкость эта повышается по мере сушки филамента, то есть сырой ультран не такой ломкий, но вот после того как просушили и приступили к печати им, на сильных изгибах птфе трубки он может ломаться.
В конструкции некоторых принтеров есть такая проблема, но в принципе она решаема, например освобождением трубки из гибкого кабельканала. Заправки прутка мимо датчика филамента… Но это может не помочь, например на принтерах от креалити к1 серии, когда бошка перед печатью щупает все 4 угла, на одном из них трубка гнется сильно и пруток все равно ломается. Выход есть, на старте печати включить паузу и заправить пруток. И потом продолжить ее.
Еще одна проблема, от печати к печати может гулять зед офсет (высота первого слоя). Это тоже из-за решений в конструкции принтера, а конкретно – системы очистки сопла не рассчитанной под такой материал. Например все так же на Креалити к1 серии, устройство парковки по оси Z производится с помощью тензо-датчиков. Из-за того что ультран при остывании крепкий и твердый, достаточно мелкого наплыва на кончике сопла что бы первый слой ушел.
Еще погрешность Z-оффсет связана с отсутствием температурной компенсации значений от тензодатчиков.
Прогрев 3д принтера перед печатью
Далее пятое. Особенно это решение может помочь при печати габаритных изделий. Вы уже думаю заметили да, каков сам подход, сколько нюансов и моментов. Так вот, важно еще не торопиться, как и сушкой материала, как просушите так и будете мучатся дальше, хапать проблемы эти, либо благополучно с первого раза напечатаете что хотели.
Так вот это разогрев 3д принтера. Пока материал сушится, хотя бы полчасика прогрейте принтер включив нагрев стола на 100-110 градусов, если он без активной камеры. С активной камерой это все конечно автоматизировано производится.
Но, не забудьте перед разогревом пока стол холодный, намазать поверхность агдезивом.
Адгезия к поверхности стола
Это кстати шестая проблема. Выбор и использование адгезивов.
Тут лишь озвучу свой опыт. Мне не нравятся адгезивы по составу как сметана и клей карандаш. Мы их не используем. Да они держат нейлоны, но сметану потом отмывать замучаешься, и что сметана что клей карандаш оставляют толстый слой. От задания к заданию приходится возиться с чисткой поверхности.
Как и с обычными PLA, PETG, ABS, для нейлонов применяем клей Ateco Basic жидкий во флаконах. А сейчас тестируем новую версию клея ASEMBL. Есть уже составчик который и полипропилен может держать.
И напоследок рекомендации для настройки профилей печати
Для начала, откалибруйте значение усадки материала, исключительно после хорошей сушки. Это можно сделать печатью какого-либо примитива сгенерированного в слайсере, размерами например 50 на 50мм. Далее примените компенсацию либо изменением масштаба модели, либо в настройках профиля материала. Об остальных калибровках я рассказывал в видео про Orca Slicer, рекомендую к просмотру (YouTube, VK, Rutube)
Нейлоны не любят обдув, отключаем его везде, даже на маленьких моделях. Если хотим что бы успевали остывать слои, замедляем печать на сколько это возможно. Однако в сложных заданиях на печать с поддержками его можно применять. Совсем не большой, 10-15%.
Пагубно может влиять паразитный обдув от вентилятора радиатора. Такой проблемой к сожалению грешат многие 3д принтеры , помогает установка шторок, препятствующих потоку воздуха на модель. Можно даже обойтись каким ни будь колхозным решением из жести от консервной банки.
От усадки помогает укладка линий высотой слоя меньше стандартных значений, хороший подход это 0,16-0,1 мм.
А вот композитным нейлоном печатать легче, так как у него меньше усадка. Вполне себе и скорость можно подзадрать вплоть до 100мм в сек. Использовать стандартную высоту слоя и ширину линии.
Если, идет речь о точности в размерах изделия, конкретно для Ультрана рекомендую особое внимание выделить калибровке потока при печати композитными нейлонами. Есть такой минус, как увеличение объема материала при печати. Нормальные значения потока для сопла0,4мм от 80 до 90%.
С потоком мы собаку съели на печати одного большого заказа, когда заказчик выделил деталь для которого производилось большое количество оснастки и было на чем делать примерку. Мы не могли выйти на стабильные размеры изделий, поток постоянно приходилось менять, пока не просушили материал в духовке вместо обычной китайской сушилки.
Так что обязательно сушить, хорошо просушенный полиамид решает кучу проблем в печати им.
Выводы
Это инженерные материалы, печать такими материалами дает возможность изготавливать изделия с уникальными характеристиками, но и подход как видите здесь нужен особенный. Выполнив все эти условия уверен у вас все получится. Успехов вам в 3д печати!
Видеоверсия материала:
