3D-принтер:Как хранить 3D-печатный филамент

Содержание

3D-печать

Материалы для 3D-печати

Хитрости и советы

3D-модели для 3D-принтера

Программное обеспечение

Неисправности

Перевод: Максим Кузьмин

Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.

Как хранить 3D-печатный филамент

Бывало ли так, что вы, доставая из принтера напечатанную модель, видели, что она никуда не годится? Вы, возможно, начинали винить в этом неправильные настройки или даже сам 3D-принтер, а то и сомневаться в собственных способностях. Однако корень проблемы мог лежать в довольно банальной вещи – в том, что используемый вами филамент был насыщен влагой. Причем такой влагой, которая не видна невооруженному человеческому глазу.

Некоторые люди пытаются решить эту проблему через улучшение методов хранения 3D-печатного филамента – вроде средств для сушки филамента или специальных контейнеров. Но проблема в том, что многие из этих методов либо слишком заковыристые, либо энергозатратные, либо попросту медленные. На них нужны определенные деньги или, в противном случае, их придется конструировать самому, что может отнять довольно много времени. Впрочем, нам кажется, мы можем предложить одно хорошее решение – быстрое, простое и дешевое. Благодаря ему ваш филамент не только останется совершенно сухим, но и будет легкодоступен и быстро распознаваем (т.е. вам не надо будет открывать все коробки и смотреть, что именно в них находится). Кроме того, в нем задействованы влагопоглощающие материалы, которые можно использовать до бесконечности. Заинтриговали? Отлично, едем дальше!

Брак в детали может возникнуть в том числе и из-за насыщенного влагой филамента

Одним из свойств филамента является способность притягивать молекулы воды, находящиеся в окружающем воздухе – она называется «гигроскопичностью». Поэтому проблемы с влажностью начинают возникать, когда деятельность по хранению филамента сведена к минимуму – например, в случае, если катушки и мотки 3D-печатного материала попросту валяются на полу рядом с принтером.

Как мы уж писали в этой статье, нейлоновые филаменты насыщаются влагой всего за 18 часов пребывания на «свежем воздухе». Со специальными филаментами вроде PVA, который используется для создания опорных элементов, дела обстоят еще хуже, потому что они вообще растворяются, если поместить их в воду. PVA – это очень гигроскопичный материал, который нужно хранить в герметичном контейнере. В противном случае он впитает в себя столько влаги, что станет абсолютно бесполезным. Однако беспокоиться стоит не только о PVA и нейлонах – ABS и PLA тоже впитывают влагу, пускай и не в таких масштабах.

Если филамент впитал в себя определенное количество влаги, то с ним могут возникнуть следующие проблемы: повышенная хрупкость, увеличенный диаметр (из-за чего могут появиться проблемы с проталкиванием через боулден-тросик), деградация филамента, разрушение филамента, появление пузырьков и испускание пара при проходе через хот-энд... И все это, очевидно, приводит к дополнительным трудностям в процессе печати. Кроме того, филаменту, впитавшему в себя влагу, для правильной экструзии нужна более высокая температура.

Степень серьезности этих проблем сильно зависит от типа филамента. К примеру, PET влагу почти не впитывает, тогда как нейлон, если не хранить его должным образом, впитывает влагу очень быстро, что приводит к проблемам с печатью (например, к появлению пузырьков).

Не самый лучший способ для долговременного хранения 3D-печатного филамента

Участники 3D-печатного сообщества изобрели много инновационных способов для решения этой проблемы. Среди них, к примеру, различные филаментные сушилки, контейнеры и прочие приспособления вроде этого («Сухой контейнер для хранения катушек с филаментом»), этого («Держатель-раздатчик для нескольких филаментных катушек») или этого («Решение для печати гигроскопичным PVA с помощью двух экструдеров»). Однако вам, перед тем, как в полной мере воспользоваться ими, скорее всего, придется переделать их под себя, и не раз. Кроме того, все эти способы требуют определенных затрат.

Другой вариант – попробовать способ, изобретенный Джереми Франсуа. Он описал его в своей статье о печати нейлоном (рекомендуем к прочтению), а также здесь. К сожалению, против использования этого метода говорит то, что не все владельцы 3D-принтеров живут в избалованной солнцем южной Франции. Кроме того, вам, вероятно, просто не захочется возиться со столь замысловатой конструкцией.

Самодельный солнечный дегидратор от Франсуа Джереми

Но не волнуйтесь, сейчас мы расскажем об очень простом, но не менее эффективном и дешевом «сушильном» решении.

Во-первых, нам понадобятся вакуумные пакеты. Но не простые, а оснащенные вакуумными клапанами – через них из пакета с помощью пылесоса будет откачиваться воздух. Как правило, такие пакеты используются для компактного хранения одежды, белья и т.д. Кроме того, они, как правило, обеспечивают защиту от воздействия влаги, запахов, плесени, пыли и насекомых-вредителей.

Впрочем, тут нужно быть осторожнее, поскольку вам могут попасться похожие пакеты, которые тоже называются вакуумными и предназначены для использования в путешествиях (а если точнее – для компактного хранения одежды в чемоданах). Они оснащены односторонними вакуумными клапанами, и для того, чтобы выпустить из них воздух, их нужно скручивать в трубочку. Пример – вот. Такие пакеты нам не нужны, т.к. они предназначены для совершенно других целей.

Кроме того, на пакетах должны быть две застежки, а не одна – так вакуум сохраняется лучше. Самые лучшие пакеты стоят примерно по 25 долларов за комплект из 6 штук. Причем для хранения всего вашего филамента, как правило, с лихвой хватает всего одного пакета. Мы рекомендуем покупать пакеты самого высокого качества, т.к. их клапана лучше, а пластик – толще (меньше вероятность прокалывания) и менее склонен к потрескиванию.

Четыре филаментых катушки и влагопоглотитель, тесно упакованные в вакуумный пакет

Что касается размера, то выбор за вами, но лично мы предпочитаем пакеты 50 на 60 см – они удобнее и легче в обращении. Как правило, эти пакеты сделаны из прозрачного пластика, благодаря чему легко определить, какой именно филамент в них находится. Также не мешает приклеить к катушкам опознавательные наклейки.

Совет: Выкачав из пакетов воздух, их можно складывать друг на друга, и они будут занимать совсем немного места. Их также можно хранить вертикально – например, в коробке или шкафу.

Просто выкачиваем воздух из пакета, а вместе с тем и всю находящуюся в нем влагу

То есть идея в том, чтобы хранить катушки с филаментом в вакууме, т.е. в пространстве, в котором нет воздуха – благодаря этому филамент не сможет впитывать влагу, потому что ее вокруг филамента попросту не будет. Ну, почти. Вакуум в пакете не идеален, поэтому в компанию к филаменту все же нужно будет положить какое-нибудь влагопоглощающее средство, и мы рекомендуем использовать для этого шарики силикагеля. Их можно купить, к примеру, в виде уже готовых к использованию комплектов, причем их можно высушить в сушильной печи, а потом использовать повторно. Впрочем, у такого решения есть недостаток – силикагель находится в закрытом пакете, поэтому узнать, наполнились шарики влагой, невозможно. Кроме того, их иногда трудно купить в маленьких количествах и по приемлемой цене.

Один раз упаковав катушки с филаментом, их можно спокойно хранить, и они при этом останутся абсолютно сухими

Однако мы предпочитаем использовать чуть более совершенное решение – силикагель с цветовой индикацией насыщения. Это аморфные, высокопористые, синтетические шарики, которые при насыщении влагой меняют цвет с желтого/оранжевого на зеленый или синий (в зависимости от уровня насыщения). На фото ниже синие шарики показаны только в иллюстративных целях, потому что силикагель становится синим, как правило, только при контакте с водой, а при обычном «атмосферном» контакте – окрашивается в зеленый. Положите этот силикагель в прозрачный контейнер/пакет, и вы всегда будете знать, когда настало время устроить шарикам «смену караула».

Существует несколько типов силикагеля с цветовой индикацией. Если вам попадется образец, который в сухом виде имеет темно-синий цвет, а в насыщенном – розовый, то покупать его не стоит. Дело в том, что он содержит хлористый кобальт, а насчет этого вещества есть подозрения на канцерогенность. Более того, в некоторых странах его помечают как потенциально опасное для человеческого здоровья. Мы, конечно, не химики, однако, по всей видимости, индикатор, меняющий цвет шариков с оранжевого на синий, является композитным окрашивающим агентом, что делает его гораздо безопаснее индикатора на основе хлористого кобальта.

Кроме того, некоторые люди в качестве влагопоглотителя предпочитают использовать рис. Да, это дешевый, очень доступный и в какой-то степени гигроскопичный материал, однако мы все же не советуем его использовать, поскольку его влагопоглощающие свойства несопоставимы с теми, которыми обладает промышленно изготавливаемый силикагель.

Напоследок осталось разобраться с контейнером, где будет храниться силикагель. Для этого подойдет любая прозрачная емкость с маленькими дырочками, прорезями или какими-то другими отверстиями – они нужны для того, чтобы силикагель мог притягивать влагу, оставшуюся в вакуумном пакете. Вы можете купить коробочки вроде этой (правда, они продаются только вместе с силикагелем) или же создать такую коробочку самостоятельно. 3D-печатную модель для нее можно скачать отсюда, а в дальнейшем вам останется лишь подогнать ее под нужный размер и распечатать.

Другой вариант – полипропиленовые контейнеры (те, у которых слегка мягкие стенки) с откручивающейся крышкой, которые часто используют в лабораториях и для хранения монет, шурупов и т.д. Также можно воспользоваться маленькими пластиковыми баночками с крышками/колпачками (см. фото ниже). Впрочем, фабричный вид этих контейнеров и баночек нужно будет подвергнуть некоторой модификации – возьмите дрель (я использую 2-миллиметровое сверло для дерева; оно очень острое и отлично подходит для данной задачи) и проделайте в контейнере/баночке много отверстий. Теперь осталось наполнить емкость шариками и – вуаля! – в вашем распоряжении эффективная система влагопоглощения с цветовой индикацией!

Когда шарики поменяют цвет с оранжевого на зеленый, просто выньте их из контейнера, положите на противень и поставьте в духовку – на 3 часа с температурой 120°C. Некоторые духовки работают по принципу микроволновки, но мы их использовать не советуем. Когда шарики вновь обретут оранжевый цвет, это значит, что они высохли и готовы к повторному использованию.

Три возможных состояния силикагеля – желтый (сухой), зеленый (насыщен влагой, требуется замена) и синий (насыщен водой). Синими шарики становятся только при контакте с водой, поэтому их менять нужно, как только они станут зелеными

Если филамент какое-то время уже пролежал на «свежем воздухе», то, вероятно, каким-то уровнем влаги уже насытился. Высушить его можно при помощи того же силикагеля (правда, его придется очень часто менять) или просто положив в духовку. Однако с этим методом нужно быть осторожнее, особенно если духовка включена на высокую температуру, т.к. филамент может стать мягким, клейким или даже сплавиться с один большой кусок пластика. Поэтому при использовании высоких температурных настроек на отверждение лучше отвести достаточно времени.

Никаких специальных рекомендаций по отверждению мы дать, к сожалению, не можем, т.к. это зависит от типа пластика, который вы пытаетесь высушить. Впрочем есть одно главное правило – используйте конвекционную духовку, т.е. духовку, где используются вентиляторы. Они равномерно распределяют воздух по всему пространству духовки. Температурные настройки должны быть либо низкими, либо очень низкими. Взять, к примеру, PLA – его «температура стеклования» составляет 60-65°C. Это значит, что при достижении 60°C он перестанет быть «твердым и ломким» и превратится в «мягкий, плавленый и резинообразный» материал. Таким образом, PLA – не самый лучший кандидат на сушение в духовке, разве что вы не являетесь обладателем очень точной (т.е. цифровой) духовки. Кроме того, мы никогда не «пекли» филамент дольше часа, т.к. всю оставшуюся влагу, после того, как филамент будет упакован в пластиковый пакет), вберает в себя силикагель.

Всегда проверяйте, какой температурой стеклования (на англ. – «glass transistion temperature») обладает филамент, который вы собрались высушить, т.к. этот параметр может очень сильно варьироваться. У ABS он составляет 100°C, у T-Glase (от Taulman) – около 78°C, у поликарбоната – около 150°C и т.д. И, разумеется, вся эта информация приведена исключительно в ознакомительных целях. Если вы во время сушки случайно сломаете духовку или испортите катушку с филаментом, не вините в этом нас, т.к. мы предупредили, что этот метод несет за собой определенные риски и опасности.

И напоследок еще один совет. Иногда после завершения печати край филамента, вынутый из нагревательной камеры (или из боулден-тросика – зависит от модели 3D-принтера), может обрести острую форму и, следовательно, проткнуть стенку вакуумного пакета. Поэтому мы бы советовали раздобыть где-нибудь (а лучше – напечатать самим, благо соответствующие модели есть на Thingiverse) специальные зажимы для филамента, чтобы распутавшиеся, запутавшиеся и остроконечные края прутков не доставляли вам никаких проблем. Лично мы предпочитаем вот такой дизайн:

Зажим, не позволяющий пруткам филамента вылезать из катушки