Najczęstsze problemy w druku 3D i jak je skutecznie rozwiązać

Najczęstsze problemy w druku 3D i jak je skutecznie rozwiązać

FDM (Fused Deposition Modeling) to najpopularniejsza i najtańsza technologia druku 3D, którą często wybierają hobbyści i początkujący do druku w domu. Ten proces opiera się na prostej zasadzie stopniowego nakładania warstw termoplastycznego filamentu przez rozgrzaną do wysokich temperatur dyszę, ale jest kapryśny w praktyce. Drobne różnice w kalibracji drukarki, warunkach atmosferycznych czy stanie filamentu mogą powodować błędy w druku. Nie ma jednak powodów do obaw: najczęściej występujące problemy w druku 3D są powtarzalne i dobrze udokumentowane, przez co nietrudno je rozwiązać. Przedstawiamy najczęstsze błędy w druku 3D i radzimy, jak sobie z nimi poradzić. Jeśli interesuje Cię przyszłość tej technologii, przeczytaj o rewolucji w kolorowym druku 3D.

Warping - dlaczego druk 3D odkleja się od stołu?

Warping w druku 3D to zjawisko odkształcania się druku pod wpływem kurczenia cieplnego. Warping możesz poznać po: podniesionych czy podwiniętych krawędziach wydruku, postępującej deformacji kolejnych warstw i zaburzonej integralności strukturalnej.

Warping następuje, kiedy wydruk 3D stygnie za szybko lub nierówno w różnych warstwach. Nie każdy filament jest równie podatny na warping. Wśród najpopularniejszych filamentów do druku 3D w domu, problem warpingu dotyczy głównie ABS i PETG. Ciekawostką jest, że problemy takie jak warping występują nawet w największych drukarkach 3D na świecie — skala nie eliminuje fizyki kurczenia cieplnego.

Jak zapobiec warpingowi druku 3D?

Istnieje kilka sprawdzonych sposobów, aby zminimalizować warping wydruków.

• Drukuj w zamkniętej komorze: to pomoże zmniejszyć różnice temperatur pomiędzy wydrukiem a otoczeniem.
• Stosuj podgrzewany stół: podgrzewana powierzchnia druku sprawi, że pierwsza warstwa przylega lepiej, co pozwoli uniknąć warpingu.
• Odpowiednio przygotuj powierzchnię: wypoziomuj stół. Jeśli drukujesz bezpośrednio na stół drukarki, dokładnie wyczyść go z kurzu czy tłustych plam. Masz problem z przyleganiem filamentu do powierzchni? Użyj kleju, lakieru do włosów lub odpowiedniej taśmy - niebieska taśma malarska sprawdzi się pod PLA, taśma izolacyjna pod ABS.
• Obniż szybkość druku pierwszej warstwy: drukowanie pierwszej warstwy wolniej niż pozostałe pozwoli na mocniejsze przywarcie do podłoża.
• Wyłącz chłodzenie w drukarce: Twoja drukarka jest wyposażona w wiatrak do chłodzenia wydruku? Wyłącz go w ustawieniach drukarki.
• Dodaj pomocniczy element - brim lub raft: to jedna warstwa (brim) lub kilka warstw (raft) materiału, które dodawane są dookoła lub pod spodem dolnej warstwy wydruku. Warto stosować je zwłaszcza jeśli drukujesz element wąski dołem, mający niewielką powierzchnię przywierania. Brim "przytrzymuje" krawędzie twojego wydruku, natomiast raft zapewnia podłoże z filamentu, do którego wydruk przylega łatwiej niż do stołu.

Jak dobrać temperaturę stołu do wydruku 3D? Dopasuj temperaturę stołu do filamentu

Filamenty najczęściej używane w domowych drukarkach to PLA, TPU, PETG i ABS. Każdy z tych surowców ma inną termokurczliwość, a co za tym idzie, inną podatność na warping. Im bardziej dany filament jest narażony na zniekształcenia z powodu warpingu, tym wyższej temperatury stołu wymaga przy drukowaniu. Sprawdź w naszej tabeli, jak ustawić drukarkę. Pamiętaj, że podgrzewana powierzchnia druku jest najważniejsza w przypadku pracy z ABS i PETG. Przy drukowaniu z użyciem filamentów mało podatne na warping, takich jak PLA i TPU, podgrzewany stół jest opcjonalny, ale pomaga uzyskać lepsze efekty. Co ciekawe, problemy z warpingiem i kontrolą temperatury dotyczą nawet tak nietypowych zastosowań jak druku 3D z czekolady.

Stringing – dlaczego w wydruku 3D powstają nitki i pajęczyny?

Stringing to zjawisko osadzania cienkich nitek filamentu na modelu. To prowadzi do nieestetycznego wyglądu wydruków i może sprawić, że wydruk nie będzie nadawał się do przewidzianej funkcji.

Stringing następuje, kiedy roztopiony filament wycieka z dyszy podczas przesuwania się jej nad powierzchnią drukowania. Przyczyną może być niewłaściwa kalibracja retrakcji, szybkości lub temperatury wydruku. Diagnostyka problemu i całkowite wyeliminowanie stringingu w druku 3D może wymagać kilku testów metodą prób i błędów.

Jak zdiagnozować stringing w druku 3D - metoda wierzy temperatur

Jednym z parametrów, które wpływają na tworzenie się nitek jest temperatura druku. Stringing może pojawiać się, jeśli przy obecnej temperaturze konsystencja filamentu jest zbyt płynna. Obniżenie temperatury druku o 5 - 10 °C zazwyczaj pomaga, ale żeby wybrać odpowiednią temperaturę warto przeprowadzić test wierzy temperatur. Polega on na wydrukowaniu prostego modelu podzielonego na segmenty, z których każdy drukuje się w innej temperaturze. Pozwala to łatwo porównać efekt wizualny i strukturalną trwałość wydruku przy różnych ustawieniach.

1. Pobierz wierzę temperatury (temperature tower) ze strony z darmowymi modelami, takiej jak Printables, czy Thingiverse. Sprawdź w opisie, czy model odpowiada rodzajowi filamentu i drukarce, z której korzystasz!
2. Ustaw w slicerze zmianę temperatury co określoną ilość warstw. Opis modelu wieży powinien zawierać informację na temat tego, jaką wysokość mają poszczególne warstwy.
3. Ustaw rosnącą lub malejącą temperaturę druku - tak, aby pokrywała się z oznaczeniami na modelu.
4. Wydrukuj model i sprawdź, przy której temperaturze następuje najmniejszy stringing.

Metodą wieży temperatur możesz także skonfigurować temperaturę pod kątem warpingu i bridgingu.

Czym jest retrakcja w druku 3D? Jak ustawić retrakcję, aby wyeliminować stringing

Retrakcja w druku 3D to ustawienie, które ma zapobiegać wyciekaniu filamentu, tworzeniu się nitek czy grudek na wydruku i brudzeniu powierzchni przy przemieszczaniu się dyszy przez obszar roboczy. Inaczej mówiąc, retrakcja oznacza wciąganie filamentu z powrotem. Ma to na celu zmniejszyć ciśnienie w końcówce

Kalibrując retrakcję, możesz osobno dopasowywać ile filamentu jest cofanego wewnątrz dyszy i z jaką prędkością. Oba te ustawienia mają wpływ na stringing.

W zależności od rodzaju ekstrudera w Twojej drukarce, rekomendowany dystans i szybkość retrakcji będzie się różnić. Ekstrudery Bowden i direct drive różnią się położeniem w drukarce i budową: ekstruder Bowden może być zamontowany w dowolnym miejscu drukarki, przez co jego ciężar nie obciąża głowicy, a co za tym idzie daje większą szybkość, zaś direct drive jest położony bezpośrednio w głowicy, co zapewnia większą precyzję.

Dla ekstruderów typu Bowden, spróbuj ustawić wartość dystansu retrakcji ok. 2mm-6mm i szybkość retrakcji ok 40–50 mm/s.

Dla ekstruderów direct drive (DD), polecamy dystans retrakcji 0.3mm-1.5mm oraz szybkość retrakcji 25–45 mm/s. Różnice wynikają ze sposobu, w jaki ciśnienie działa w dłuższej rurce Bowdena.

Ustawiając retrakcję, polecamy zmieniać wartości bardzo stopniowo. Druga polecana przez hobbystów metoda to zmienić ustawienia do górnej rekomendowanej granicy, porównać wyniki na dwóch skrajnych wartościach i w miarę potrzeby schodzić "o połowę", np: jeśli dystans retrakcji dla DD 1,5mm jest zbyt długi, sprawdzić 0,6mm, a później w zależności od wyników, dostosowywać parametry w górę lub w dół.

Under-extrusion – zbyt mało filamentu, czyli dziury i słabe ściany

Under-extrusion to problem w druku 3D, który występuje kiedy drukowane jest mniej surowca niż powinno w stosunku do wymagań modelu. Może wskazywać na konieczność wymiany dyszy, dlatego nie lekceważ oznak takich jak dziury w wydrukach czy cienkie, łamiące się ściany.

Przyczyną zjawiska under-extrusion mogą być:

• Zatkana dysza,
• Niewłaściwe ustawienia flow rate,
• Zbyt duża prędkość druku,
• Zbyt niska temperatura druku
• Za małe ciśnienie w dyszy.

Czyszczenie dyszy metodą cold pull w przypadku wystąpienia under-extursion

Metoda cold pull polega na czyszczeniu dyszy poprzez stapianie zanieczyszczeń z rozgrzanym filamentem, który następnie należy schłodzić i wyciągnąć z drukarki. W tym celu możesz użyć Nylonu, PLA lub specjalnego filamentu czyszczącego, przeznaczonego do tego zadania.

1. Załaduj filament i ustaw temperaturę nieco wyżej niż zazwyczaj. Dla filamentu PLA, ustaw 230°C.
2. Wytłocz niewielką ilość filamentu.
3. Zmniejsz temperaturę hotendu do 70°C.
4. Podczas gdy temperatura filamentu spada, spróbuj wytłoczyć więcej filamentu. Powtarzaj wytłaczanie po trochu dopóki nie zauważysz, że ekstruder przerywa.
5. Kiedy filament osiągnie temperaturę 90-70°C, zdejmij przednią pokrywę toolhead'a i odłącz przewód PTFE.
6. Użyj interfejsu drukarki aby uruchomić retrakcję filamentu.
7. Kiedy z drukarki wysunie się odpowiednia ilość filamentu, złap za niego i manualnie wyciągnij resztę.
8. Jeśli na brzegach wyciągniętego filamentu zobaczysz scalone z nitką zabrudzenia czy grudki, powtórz proces.

Sposoby na under-extrusion w drukarce 3D

Jeśli Twoja drukarka drukuje za mało filamentu, do rozwiązania problemu może wystarczyć niewielka zmiana ustawień. Jednak wydruki z dziurami czy o słabych ścianach mogą być też oznaką zepsucia dyszy. Przeprowadź uważną diagnostykę i nie przeciążaj drukarki, zanim nie zidentyfikujesz problemu.

• Przeprowadź czyszczenie cold pull,
• Zwiększ prędkość drukowania,
• Wymień dyszę, zwłaszcza jeśli jest widocznie zdeformowana lub zużyta,
• Sprawdź i skalibruj ustawienia Flow/E-steps.

Precyzja druku ma kluczowe znaczenie w zaawansowanych zastosowaniach, takich jak druku 3D w protetyce, gdzie under-extrusion czy over-extrusion mogą dyskwalifikować gotowy element.

Over-extrusion - nieestetyczne grudki na modelu 3D

Przeciwieństwo zjawiska under-extrusion, over-extrusion następuje kiedy na raz z dyszy wydobywa się zbyt wiele filamentu. Jeśli napotkasz na ten problem, spróbuj:

• Obniżyć flow rate o 5–10%,
• Skalibrować E-steps w firmware drukarki,
• Obniżyć temperaturę druku.

Ghosting lub ringing - faliste zniekształcenia na ścianach drukowanego modelu

Jeśli na ścianach modelu drukowanego w technologii 3D pojawiają się faliste lub promieniste wyżłobienia, zwłaszcza w okolicach ostrych krawędzi, oznacza to że masz do czynienia z ghostingiem. To zjawisko następuje, kiedy drukarka wpada w drgania, rama rezonuje lub kiedy przyspieszenie jest zbyt wysokie. Wibracje urządzenia przenoszą się na model,

Jak wyeliminować ghosting w druku 3D?

Występowanie ghostingu może być wynikiem kilku różnych czynników na raz. Jeśli zmiana jednego z parametrów nie pomoże, spróbuj dostosować kolejne.

• Zmień orientację modelu o 90 stopni: ghosting zazwyczaj pojawia się wyraźniej na jednej z osi, więc obrócenie modelu przed drukowaniem może pomóc - wtedy problematyczna część będzie drukowana z drugiej strony,
• Zmniejsz prędkość i przyspieszenie druku (Jerk/Acceleration) o ok 20%,
• Dokręć śruby ramy, aby nie drżały przy drukowaniu,
• Wyposaż drukarkę w amortyzujące, antywibracyjne nóżki,
• Włącz input shaping w ustawieniach drukarki.

Eliminacja defektów takich jak ghosting czy stringing jest szczególnie istotna w profesjonalnych zastosowaniach druku 3D w medycynie, gdzie jakość powierzchni wydruku musi być nienaganna.

Zawilgocony filament - źródło wielu problemów

Higroskopijność filamentu zależy to głównie od budowy danego surowca i od warunków panujących w otoczeniu: zarówno na zewnątrz jak i w pomieszczeniu. Dlaczego filament ulega zawilgoceniu?

• Cechy materiału: niektóre filamenty są bardziej podatne na zawilgocenie ze względu na swoją strukturę molekularną. Najbardziej higroskopijnymi filamentami są Nylon, PVA