Grazie alle sue funzionalità, la stampa 3D è diventata negli anni un metodo di produzione avanzato con grande precisione. Sfortunatamente, ha i suoi svantaggi. Un esempio tipico è il sollevamento degli angoli nell'acido polilattico (PLA), con cui gli appassionati e i professionisti devono sempre fare i conti. Il sollevamento degli angoli influisce sulla resistenza e sull'aspetto generale dei modelli 3D stampati; quindi, è necessario sapere come avviene e come controllarlo. Il documento esamina in dettaglio il sollevamento degli angoli dei PLA delle stampe 3D e aiuta i lettori a risolvere i problemi per migliorare le stampe. È importante che gli utenti adottino misure che consentano loro di avere un'esperienza migliore con la stampa 3D grazie ai diversi aspetti affrontati nell'articolo.
Cosa causa la deformazione della stampa 3D?
Valutazione della deformazione nella stampa 3D
La deformazione nella stampa 3D è causata principalmente dalle sollecitazioni termiche del materiale del filamento che si restringe e si raffredda a velocità diverse, causando una sollecitazione interna nella stampa completata. Una volta estruso, il PLA di un termoplastico viene raffreddato, causando anche una deformazione. Se un'area si raffredda più delle altre perché la testina di raffreddamento non viene spostata, queste forze riparatrici irregolari possono portare i bordi (dove vengono esercitate le forze verso la piastra di stampa) a sollevarsi dalla piastra di stampa, questo è chiamato deformazione. Alcuni dei fattori che contribuiscono includono problemi di adesione del letto, temperatura insufficiente del letto di stampa e variazioni della temperatura dell'ambiente di stampa. È importante comprendere questi parametri in modo da ridurre la deformazione e produrre stampe tridimensionali di qualità.
Influenza della temperatura sul sollevamento degli angoli
Il riscaldamento influisce sul fenomeno di sollevamento degli angoli delle parti stampate in 3D attraverso il principio di contrazione termica del materiale estruso. Mentre materiali come il PLA si raffreddano, si restringono; se la temperatura della piattaforma di costruzione è inferiore a quella desiderata o non è costante su tutta la superficie, la plastica inizia a raffreddarsi e restringersi in alcuni punti, sollevando così fisicamente gli angoli. Le applicazioni che garantiscono impostazioni di riscaldamento ottimali e costanti della piastra di costruzione aumentano l'adesione del filamento al letto e riducono la probabilità di distorsione. Inoltre, le temperature mantenute nell'ambiente circostante evitano estremi e improvvisi cali o cambiamenti di temperatura, il che potrebbe aiutare a rendere il processo un po' più stabile e ridurre i componenti termici che causano il sollevamento degli angoli.
Ruolo del materiale filamentare nella deformazione
Quindi, per quanto mi riguarda, il materiale del filamento lavora principalmente nel fenomeno di deformazione che si osserva nella stampa 3D. La deformazione è prevista su ogni diverso tipo di filamento, ad esempio, mentre il raffreddamento dell'ABS è maggiore rispetto al PLA e al PETG, ci sono aspetti termici che possono spiegare il comportamento delle tendenze alla deformazione. Ad esempio, l'ABS si deforma di più rispetto al PLA a causa della sua temperatura di transizione del colore più elevata e del maggiore restringimento da raffreddamento. Parametri tecnici come i seguenti dovrebbero essere considerati i più efficaci nell'attenuazione della deformazione:
- Temperatura di transizione vetrosa (Tg): La temperatura alla quale il materiale cambia dalla struttura rigida vetrosa alla struttura più morbida e gommosa. La Tg dell'ABS è di circa 105°C, mentre il PLA ha una Tg di circa 60°C, rendendo l'ABS più incline alla deformazione rispetto al PLA.
- Coefficiente di dilatazione termica: Specifica il grado di espansione o contrazione del filamento in base alle temperature. A causa dello sviluppo di materiali plastici, i coefficienti sono aumentati in modo significativo, in particolare per i materiali plastici come l'ABS e quindi una maggiore deformazione.
- Velocità di raffreddamento e velocità di stampa: Anche la velocità di raffreddamento del materiale può contribuire alla deformazione. Quando a un oggetto molto freddo vengono dati uno o due strati verso gli strati depositati più rapidamente, la nitida freddezza tende a stringere gli strati in una disposizione fissa che esercita una tensione, rendendo più probabile la deformazione.
La comprensione di questi parametri consente di effettuare la scelta corretta del materiale e di apportare le modifiche necessarie ai parametri di stampa per evitare deformazioni e migliorare la qualità delle stampe.
Consigli per migliorare l'adesione
Quale superficie della piastra di costruzione caricare
Anche la scelta della superficie della piastra di stampa è importante, in quanto aiuta ad aumentare l'adesione della stampa e riduce anche le possibilità di deformazione delle parti nella stampa 3D. La scelta dipenderà dal materiale del filamento utilizzato. Una piastra di vetro ricoperta da uno strato sottile di colla stick adesiva o nastro per pittori funziona bene per il PLA. D'altro canto, gli angoli si sollevano quando l'ABS viene utilizzato su superfici rivestite con poltiglia ABS o nastro Kapton. I fogli di vetro nudo e PEI sono altamente appiccicosi al PETG e causano grandi difficoltà nel sollevarli. Ogni materiale di superficie è molto soggetto a sporco e polvere, il che riduce il grado di adesione e, pertanto, richiede una pulizia regolare.
Con proprietà adesive Brim o Raft, Wise
Aggiungere un brim o una zattera può aiutare con l'aderenza del modello alla piastra di costruzione, ridurre al minimo le deformazioni e migliorare la qualità complessiva delle stampe. Un brim è costituito dalle linee extra che vengono stampate sul bordo della base del modello per aumentare l'area a contatto con la piastra. Questa linea aggiuntiva è inclinata verso i bordi della figura in modo che non ci sia il rischio che la stampa si sollevi. D'altra parte, una zattera è uno strato semplice stampato sotto il modello. Nel caso in cui il filamento sia sensibile al calore o la superficie stampata si deformi, è facile affidarsi a una zattera. In ogni caso, vengono utilizzati altri materiali di consumo per la stampa e il tempo invertito per tecniche di stampa aggiuntive, ma vale la pena applicarle tutte poiché si ottiene una maggiore viscosità e una migliore rigidità degli oggetti in costruzione.
Significato dell'altezza del primo strato
Nel regno della stampa 3D, l'altezza del primo strato funge da schema che consente una stampa di successo, comprese superfici di alta qualità. La regolazione di questo particolare strato è importante poiché determina la saldatura dell'oggetto stampato alla piastra di costruzione, il che migliora notevolmente la qualità e la stabilità della stampa. I depositi sbagliati del primo strato esterno possono portare a errori di stampa dovuti a problemi come deformazioni, sollevamento o cattiva adesione. Nella maggior parte dei casi, il primo strato di una stampa è impostato più in basso in altezza rispetto agli strati rimanenti per migliorare la pressione di contatto sulla superficie di stampa. Questa correzione funziona bene con superfici ragionevolmente piatte e offre una superficie uniforme per il resto degli strati. Inutile dire che è tempo sprecato se non si dedica una notevole quantità di tempo alla regolazione dell'altezza del primo strato.
Cosa si può fare per eliminare il sollevamento degli angoli nelle stampe in PLA e ABS?
Buone pratiche per le stampe PLA
È necessario adottare alcune misure per evitare il sollevamento degli angoli nelle stampe PLA. Innanzitutto, è necessario eliminare i detriti, assicurandosi che la piastra di stampa sia livellata e pulita, un requisito molto necessario per una buona adesione. Si vorrebbero anche usare stick di colla o nastro adesivo blu per pittori e adesivi speciali per una maggiore adesione sulla superficie di stampa. Un'altra considerazione importante è la regolazione della temperatura; se si mantiene la temperatura standard dell'hot-end di 200-220 gradi e il letto riscaldato di circa 60 gradi, si verificherà una deformazione indotta termicamente molto minima. Cambiare la velocità di stampa a una velocità media consente al PLA o a qualsiasi filamento termoplastico di essere ben posizionato sulla piastra di stampa. L'adozione di un bordo o di una zattera, di cui si è parlato in precedenza, aggiungerà una superficie extra attaccata ai bordi del modello per consentire una maggiore aderenza al bordo della stampa. Adattando queste misure, si è in grado di ottenere stampe PLA di successo e il sollevamento degli angoli sarà al minimo rischio possibile.
Affrontare le sfide incontrate durante la stampa con materiale ABS
È necessario prestare attenzione alle condizioni ambientali e dei materiali specifiche quando si ha a che fare con il sollevamento degli angoli nelle stampe ABS. Poiché l'ABS è molto sensibile alle variazioni della temperatura ambiente, è necessario effettuare controlli di temperatura sufficienti per l'atmosfera di stampa. Racchiudere la stampante aiuta anche a isolare il calore, prevenendo uno stress eccessivo sulla plastica. L'estremità calda dell'ABS è solitamente compresa tra 230 °C e 250 °C, mentre un letto riscaldato funziona tra 90 °C e 110 °C per promuovere l'adesione. I display alti AFRL 3D Surgeons relativi alla spruzzatura di strati sottili di poltiglia ABS o adesivo, possono installare coperture ABS rimovibili o possono anche applicare più adesivo sul modello. Inoltre, una zattera o una recinzione migliorate durante il processo di stampa possono fornire stabilità per modelli di grandi dimensioni. Queste tecniche nei passaggi precedenti o tecniche simili possono ridurre notevolmente il verificarsi di sollevamento degli angoli nelle stampe ABS.
Considerazioni importanti durante la regolazione della temperatura dell'estrusore
La temperatura dell'estrusore è molto importante per una produzione efficace e di alta qualità di stampe 3D. Per il filamento PLA, la tipica gamma di temperatura dell'estrusore è compresa tra 200 e 220 gradi Celsius. Rimanere entro questo limite fornisce un riscaldamento e una fusione adeguati del filamento, garantendo così che la giusta quantità di pressione possa essere applicata durante l'estrusione del materiale e la creazione di forti legami tra diversi strati senza bruciare il materiale. Tuttavia, per il filamento ABS, un'estrusione più lunga con una temperatura più alta di circa 230-250 gradi centigradi si adatta a questo tipo di materiale, impedendo quindi la sottoestrusione o l'ingrossamento, tra le altre sfide. Tuttavia, è molto importante comprendere anche le direzioni di produzione del filamento al fine di garantire che le stampe di prova aiutino anche a raggiungere gli equilibri di temperatura desiderati in modo che la stampa 3D possa essere realizzata in modo coerente ed efficace.
Configurazione della stampante 3D
Modifica del letto riscaldato della stampante 3D
Concentrarsi sul letto riscaldato per ogni utente è ugualmente importante in termini di controllo della temperatura e livellamento, che influisce sulla qualità di stampa. Per quanto riguarda i letti riscaldati per materiali come il PLA, una temperatura del letto di 50-70 °C di solito migliorerà l'adesione senza LSR. D'altro canto, l'ABS richiede una zona più alta nella regione di 90-110 °C per evitare deformazioni ma allo stesso tempo offrire comunque una buona adesione. Il livellamento del letto è altrettanto importante poiché consentirà all'ugello di mantenere una distanza costante dalla superficie di stampa per la deposizione degli strati. Viene eseguita una ricalibrazione costante del letto e vengono utilizzati ausili come calibri o carta, che forniscono anche queste impostazioni, migliorando così l'affidabilità della maggior parte delle stampe.
Calibrazione dell'ugello e del piano di stampa
Alcune operazioni devono essere eseguite prima di iniziare la stampa e la regolazione dell'ugello e del piano di stampa è una di queste operazioni. Per iniziare, assicurati che l'ugello che stai utilizzando sia pulito correttamente e non contenga filamenti residui che potrebbero danneggiare la qualità della stampa. Dopodiché, dovresti fare una stampa di prova e controllare la distanza tra l'ugello e il piano di stampa; è essenziale, soprattutto sul primo strato, perché uno spazio troppo ampio sprecherà inchiostro, mentre uno spazio stretto non consentirà al primo strato di aderire. Puoi usare uno spessimetro per questo, oppure della carta sottile; l'area tra l'ugello e il piano dove va la carta è l'area che crea la resistenza che senti. Porta l'ugello alla distanza desiderata dal piano della stampante usando le manopole di regolazione manuale della stampante. In questo caso, controlla se la stampa è a livello misurando l'altezza su tutti e quattro gli angoli della superficie piana ed effettuando piccole regolazioni, se necessario, usando le funzioni di livellamento della stampante. Una calibrazione periodica aiuterà inoltre a ottenere stampe di migliore qualità e ad aumentare la durata della macchina riducendone l'usura.
Orientamento software: alcune considerazioni aggiuntive su Cura e altri software di slicing
Passando al lato pratico delle cose e cercando di ottenere il massimo dal software slicer fornito (Cura o altri), concentriamoci su alcuni parametri di base. Il primo di questi è l'altezza dello strato, che influisce sulla risoluzione di stampa, sul tempo di completamento della stampa e sulla finitura liscia; maggiore è lo spessore dello strato, minore è il grado di finitura richiesto. Il passo successivo sarà il riempimento dell'oggetto: si dovrebbe selezionare la densità di riempimento in base alle proprie esigenze, riempiendolo quanto necessario per l'integrità strutturale; un riempimento maggiore significherebbe più materiale e durata impiegati dalla stampa. Meritano la massima attenzione i parametri di temperatura dell'ugello e del letto poiché devono essere impostati in base al tipo di filamento in modo da garantire un'adesione soddisfacente evitando allo stesso tempo difetti. Successivamente, si dovrebbero esaminare le impostazioni per la velocità della testina di stampa poiché devono essere impostate in modo tale da garantire qualità e capacità produttiva, sapendo che velocità elevate potrebbero portare alla perdita di dettagli. Lontano da tutti i modelli, sarà necessario utilizzare strutture di supporto per tutte le sporgenze; tuttavia, se la parte è difficile da rimuovere dal letto di stampa, si dovrebbero usare ancore di inserimento o spessori di spatola a bordo arrotondato per migliorare l'adesione al letto. In particolare, nell'ultimo aggiornamento, lo slicer dovrebbe, in anticipo, anticipare i miglioramenti degli utenti dati e la loro introduzione ai programmi.
Differenze nei metodi di prevenzione del sollevamento di stampa
Utilizzo di ventole di raffreddamento e di contenimento
Per garantire che le stampe non si sollevino, un metodo semplice ma efficace è quello di utilizzare un contenitore per stampante. Aiuta a mantenere la temperatura e l'umidità entro i limiti prescritti. Ciò è particolarmente utile quando si stampano materiali come l'ABS, che tendono a deformarsi facilmente. I contenitori riducono l'incidenza di correnti d'aria e sbalzi di temperatura dall'esterno, che potrebbero compromettere la qualità della stampa. Inoltre, l'uso corretto delle ventole di raffreddamento è molto importante. Quando viene utilizzata la giusta velocità della ventola, gli strati di stampa sono stabili. Molto probabilmente, i primi strati sono migliori a velocità della ventola inferiori per consentire una migliore adesione degli strati sulla superficie del letto. Negli strati più alti, le velocità della ventola vengono aumentate per migliorare la qualità della superficie. Pianificando attentamente come applicare questi aspetti, si ottiene una forte adesione delle stampe alle superfici, riducendo così il sollevamento o la deformazione.
Regolazione fisica della temperatura di stampa per stampe migliori
Il passaggio più importante nella messa a punto delle temperature di stampa è stabilire un intervallo di temperatura confortevole per il filamento che utilizzerai. Inizia con le impostazioni minime e massime fornite dai produttori per la temperatura dell'ugello o per la temperatura del letto come regole generali. Inoltre, è possibile effettuare piccole stampe di prova, modificando la temperatura, in genere di 5 °C alla volta, e valutando l'adesione, la qualità della stampa e la formazione di stringhe.
Fai attenzione ai segnali di sovratemperatura come trasudamento o definizione ridotta dello strato, il che significa che è necessaria una riduzione della temperatura. D'altro canto, pensa di aumentare la temperatura in caso di scarsa adesione dello strato o di distacco delle stampe dal letto. Vale anche la pena notare che una torre di temperatura può controllare la temperatura in modo che ogni colonna verticale segni una temperatura diversa. Questo ci aiuterà a capire come impostare al meglio la macchina per migliorare la qualità delle stampe e ridurre il grado di difetti.
Usare la colla stick per una migliore adesione: una mossa audace
Avendo utilizzato una colla stick, ho imparato ad apprezzare l'adesione di stampa sui letti delle stampanti 3D usando questa tecnica, specialmente con materiali che tendono a deformarsi. Quando utilizzo la colla stick, mi assicuro che il letto di stampa sia pulito e freddo, e applico uno strato sottile e uniforme di colla per creare un legame liscio. Dal mio studio di ciò che dicono alcuni dei migliori siti web, tra cui MatterHackers, Simplify3D e PrusaPrinters, la parte migliore di questa tecnica è l'applicazione e la rimozione della colla, inoltre non rimarrà molto residuo.
Gli stick per gioielli possono essere utilizzati al meglio come colla a base d'acqua, che nella maggior parte dei casi aiuta nella stampa con filamenti come ABS, PLA e PETG. Poiché è auspicabile ridurre al minimo l'applicazione di questo a un tale livello, l'accumulo eccessivo influirà sulla qualità della stampa. Invece di alcuni legami, lo stick di colla consente un legame leggero e durante il ciclo di raffreddamento, questo è significativo per prevenire la deformazione. D'altro canto, le buone pratiche sottolineano la necessità di sostituire la colla dopo ogni poche stampe, poiché la forza di legame si indebolisce con i cicli di riscaldamento. Questo approccio semplice e senza problemi ma molto efficace aiuta a ottenere un'ottima stampa del primo strato senza peggiorare la superficie della parte.
Fonti di riferimento
Domande frequenti (FAQ)
D: Perché le mie stampe si sollevano agli angoli?
R: Il sollevamento, a volte definito deformazione, è un problema comune in cui gli angoli inferiori di un oggetto stampato in 3D si sollevano dalla piastra di stampa e si piegano. Questo accade solitamente perché, raffreddandosi, la plastica non riesce a raffreddarsi in modo uniforme in tutte le regioni. Anche le impostazioni del letto, dell'ambiente e di stampa possono contribuire a questo problema. I design di grandi dimensioni, così come quelli con angoli acuti, sono peggiori in termini di mantenimento della forma.
D: Come posso evitare che le mie stampe in PLA si sollevino dal piano?
A: Per raggiungere l'obiettivo sopra indicato, è necessario seguire i seguenti passaggi: 1. Assicurarsi che il letto sia ben livellato rispetto alla stampa e che la densità del primo strato sul letto sia buona. 2. Per il PLA, utilizzare una temperatura del letto riscaldata, che è una temperatura ottimale di circa 5060 °C. 3. Inumidire il letto con stick di colla, lozione abbronzante o lacca per capelli. 4. Incorporare la tecnica di stampa utilizzando Bed Brims o Mouse Ears. 5. Modificare la temperatura dello slicer e lo spessore del primo strato. 6. Utilizzare le ventole di raffreddamento della stampa in modalità prestazioni o spente. 7. Mantenere l'involucro aperto della stampante con la temperatura ambiente costante. CODICE FINE
D: In che modo le orecchie del topo aiutano a "sollevare gli angoli"?
A: Le orecchie di topo vengono applicate sullo slicer come dischi circolari aggiuntivi sugli angoli di un modello 3D. Queste appendici assicurano che più parti angolari della stampa tocchino il letto, il che garantisce una migliore aderenza e riduce le possibilità di sollevamento. Le orecchie di topo aiutano a determinare quando la stampa ha angoli acuti ed è probabile che si deformi.
D: La temperatura del letto può influenzare il sollevamento degli angoli nelle stampe in PLA?
R: Sì, la temperatura del letto ha un'influenza evidente sul sollevamento degli angoli e, pertanto, potrebbe essere uno dei parametri principali che potrebbero influenzare il sollevamento degli angoli. Per il PLA, alcuni autori raccomandano una temperatura del letto, ad esempio, compresa tra 50 e 60ºC. Se il letto è troppo freddo, la stampa potrebbe, tuttavia, non reggere e, pertanto, si verifica un sollevamento. D'altro canto, se è molto caldo, gli strati inferiori rimarranno morbidi; pertanto, poiché gli strati di raffreddamento superiori tirano quelli inferiori, la stampa inizia a deformarsi.
D: La stampa su una zattera è una buona soluzione per evitare il sollevamento delle stampe?
R: La stampa su una zattera comporta una riduzione della portanza, soprattutto nel caso in cui vi siano dimensioni spesse o stampe la cui area del corpo a contatto con il cappuccio di stampa sia ridotta. Una zattera offre uno spazio esteso per l'attacco della stampa in modo che non si stacchi dalla stampa. Aumentare il volume di stampa significa anche che questo metodo spreca più materiale che a sua volta influirà sulla finitura dello strato più arretrato. Si formano molti rigonfiamenti attorno alla maggior parte delle stampe PLA; pertanto, una tesa o orecchie da topo sono un'opzione più rapida e meno dispendiosa di una zattera completa.
D: Le dimensioni di stampa influiscono sul sollevamento degli angoli?
R: La dimensione della stampa la renderà suscettibile al sollevamento degli angoli poiché considera il gradiente termico che agisce sull'intera stampa. Quando la plastica superiore imbullonata si assesta o si congela, il livello di stress aumenta nel caso di stampe di grandi dimensioni e porta i bordi alti della pagina a sollevarsi dalla superficie su cui sono stati montati. Ecco perché spesso è più facile stampare oggetti più piccoli e non piatti poiché di solito viene tralasciata una sorta di tecnica di adesione al letto aggiuntiva.
D: Le impostazioni dello slicer possono essere utili per ridurre al minimo il sollevamento degli angoli durante le stampe PLA?
R: Sì, le impostazioni dello slicer, in particolare il modello di riempimento e la densità, possono aiutare a curare il sollevamento degli angoli. Alcune modifiche utili includono: 1) Regolazione dello spessore e della larghezza del primo strato per migliorare l'adesione. 2) Riduzione della velocità di stampa del primo strato per migliorare l'adesione al letto. 3) Modifica della struttura interna per ridurre le sollecitazioni che agiscono sulle pareti dell'oggetto. 4) Aggiunta di gonne o orecchie da topo estetiche, se necessario. 5) Impostazione della ventola di raffreddamento sui controlli per evitare di raffreddare eccessivamente gli strati superiori in poco tempo.
D: Il sollevamento degli angoli nelle stampe in PLA è più o meno simile alla deformazione dell'ABS?
R: Sì, il sollevamento degli angoli si verifica sia nelle stampe in PLA che in ABS, ma è più fastidioso con quest'ultimo tipo. Ciò è dovuto principalmente all'elevato tasso di restringimento dell'ABS e al rapido raffreddamento. In generale, è più facile stampare PLA con il sollevamento, ma non è sempre così; il sollevamento può verificarsi anche in stampe con angoli grandi o acuti. È possibile prevenire molti degli stessi problemi sia in PLA che in ABS, sebbene per l'ABS siano spesso richiesti metodi più radicali, come temperature più elevate per il piano di stampa o una camera di stampa chiusa.
