W rzeczywistości możliwe jest zwiększenie odporności termicznej Twoich wydruków 3D przy użyciu techniki zwanej wyżarzaniem. Proces ten może być dość skomplikowany, ale gdy jest zrobiony dobrze, może zapewnić dobre rezultaty. Ten artykuł odpowie na pytanie jak sprawić, by wydruki 3D były bardziej odporne na ciepło.

Aby uczynić wydruki 3D bardziej odpornymi na ciepło, można poddać je procesowi ogrzewania zwanemu wyżarzaniem. Polega to na zastosowaniu stałego poziomu ciepła do modelu przy użyciu piekarnika lub wrzącej wody przez pewien okres czasu, a następnie pozostawieniu go do ostygnięcia. Proces ten zmienia wewnętrzną strukturę modelu w celu poprawy odporności na ciepło.

Czytaj dalej, aby dowiedzieć się więcej o tym, jak uczynić wydruki 3D bardziej odpornymi na ciepło.

Jak sprawić, by PLA był bardziej odporny na ciepło - wyżarzanie

Wyżarzanie to proces, w którym stosuje się ciepło do materiału, aby zwiększyć jego odporność na ciepło i trwałość. Wydruki PLA mogą być wyżarzane poprzez umieszczenie ich w źródle ciepła w temperaturze pomiędzy 60-110°C.

PLA przechodzi przez proces zwany krystalizacją. Temperatura krystalizacji odnosi się do temperatury, w której struktura materiału zaczyna się krystalizować.

Istnieją różne sposoby wyżarzania modelu wykonanego z PLA. Należą do nich:

• Pieczenie w piekarniku
• Umieszczenie w gorącej wodzie
• Pieczenie na podgrzewanym łożu drukarki 3D

Pieczenie w piekarniku

Niektórzy używają tosterów lub piekarników elektrycznych, co jest zazwyczaj lepsze niż piekarnik gazowy, ponieważ mają one lepsze jednolite rozpraszanie ciepła wokół modeli 3D.

Ważne jest również użycie termometru, aby upewnić się, że temperatura piekarnika rzeczywiście odpowiada tej, którą ustawiłeś.

Możesz skorzystać z poniższych kroków, aby zapewnić wyżarzanie modelu PLA:

• Rozgrzej swój piekarnik elektryczny do około 110°C.
• Odciski wkładamy do piekarnika na około godzinę.
• Pozwól modelowi posiedzieć w piekarniku przez około godzinę, a następnie wyłącz go.
• Pozostaw model do stopniowego ostygnięcia w piekarniku.

Ten proces stopniowego chłodzenia pomaga zrestrukturyzować właściwości modelu i zmniejszyć wewnętrzne naprężenia powstałe podczas ogrzewania.

Oto szczegółowy film pokazujący, jak ogrzewać swój model w piekarniku.

Jeden z użytkowników, który wypalił swój PLA w piekarniku w 120°C, a następnie drugi w 90°C, powiedział, że oba bardzo się odkształciły.

Inny użytkownik powiedział, że lepiej jest użyć czegoś takiego jak tani konwekcyjny piec tostowy podpięty do regulatora temperatury PID.

Zapobiegłoby to wielu wypaczeniom poprzez zastosowanie wymuszonej konwekcji dla ciepła, a następnie ustawienie modelu na materiale izolacyjnym, przy jednoczesnym zabezpieczeniu elementów grzewczych piekarnika, aby zapobiec promieniowaniu cieplnemu wpływającemu na część.

Ludzie zastanawiają się, czy bezpiecznie jest wyżarzać PLA w tym samym piekarniku, w którym się gotuje, i nie ma na ten temat zbyt wielu informacji. Niektórzy użytkownicy twierdzą, że lepiej być po bezpiecznej stronie, ponieważ tworzywa sztuczne mogą wydzielać toksyny, zanim staną się zbyt gorące.

Nie chciałbyś, aby pozostałości tych gazów znalazły się wewnątrz piekarnika, w którym gotujesz jedzenie. Lepszym pomysłem jest zdobycie dedykowanego piekarnika tostowego lub czegoś podobnego do wyżarzania PLA, jeśli wybierzesz tę metodę.

Niektórzy użytkownicy mówią, że wyżarzają w piekarniku, ale mają model w szczelnie zawiniętej folii, aby zmniejszyć ryzyko ekspozycji.

Umieszczenie w gorącej wodzie

Możesz również wyżarzyć swój model PLA w gorącej wodzie, wykonując następujące czynności:

• Podgrzej wodę w stosunkowo dużej misce do temperatury wrzenia
• Wydrukowany model umieść w plastikowej torbie i włóż do gorącej wody.
• Pozostawić na 2-5 minut
• Wyjmij model z gorącej wody i umieść go w misce z zimną wodą
• Wysuszyć za pomocą środka osuszającego lub ręczników papierowych

Ludzie mają różne metody wyżarzania wrzątkiem, ale ta metoda wydaje się działać całkiem dobrze.

Oto film, który pokazuje ten proces i porównanie pieczenia z gotowaniem części z PLA.

Niektórzy polecali, że zamiast wody można użyć gliceryny, ponieważ działa jeszcze lepiej ze względu na to, że jest higroskopijna, więc nie musi wysychać.

W powyższym filmie porównał wyżarzanie poprzez pieczenie z gotowaniem i stwierdził, że gotowanie utrzymuje część bardziej dokładną wymiarowo. Kolejną fajną rzeczą jest to, że łatwiej jest wyżarzać części o nieregularnych kształtach poprzez gotowanie niż za pomocą piekarnika.

Jeden z użytkowników z powodzeniem wyżarzył we wrzącej wodzie kilka mocowań silnika do samolotów RC, ale trochę się skurczyły. W tej części były otwory na śruby, ale nadal można było je wykorzystać, dopasowując je siłą.

Pieczenie na podgrzewanym łożu drukarki 3D

W podobny sposób jak wyżarzanie wydruków 3D w piekarniku, niektórzy zalecają nawet robienie tego na podgrzewanym łożu drukarki 3D. Wystarczy podgrzać temperaturę do około 80-110°C, umieścić karton nad modelem i pozwolić mu się piec przez około 30-60 minut.

Jeden z użytkowników zaimplementował nawet G-Code, aby usprawnić proces, zaczynając od rozgrzanego do 80°C łoża, pozwalając mu piec przez 30 minut, a następnie pozwalając na stopniowe schładzanie i pieczenie przez krótszy czas.

Oto G-Code, którego użyli:

M84 ;steppery wyłączone

M117 Rozgrzewka

M190 R80

M0 S1800 Piec @ 80C 30min

M117 Chłodzenie 80 -> 75

M190 R75

M0 S600 Piec w temperaturze 75C 10min.

M117 Chłodzenie 75 -> 70

M190 R70

M0 S600 Piec w temperaturze 70C 10min.

M117 Chłodzenie 70 -> 65

M190 R65

M0 S300 Piec w temperaturze 65C 5min.

M117 Chłodzenie 65 -> 60

M190 R60

M0 S300 Piec w temperaturze 60C 5min.

M117 Chłodzenie 60 -> 55

M190 R55

M0 S300 Piec w temperaturze 55C 5min.

M140 S0 ; Łóżko wyłączone

M117 Sporządzono

Najlepsza temperatura odprężania PLA (piec)

Najlepsze temperatury do udanego wyżarzania modeli PLA w piekarniku mieszczą się w przedziale 60-170°C, przy czym dobra wartość to zazwyczaj około 90-120°C. Jest to temperatura powyżej temperatury zeszklenia i poniżej temperatury topnienia PLA.

O strukturze materiałów PLA mówi się, że jest amorficzna, co oznacza, że struktura molekularna materiału jest zdezorganizowana. Aby materiał był w pewnym stopniu zorganizowany (krystaliczny) należałoby go podgrzać powyżej temperatury zeszklenia.

Jeśli podgrzejemy materiał bardzo blisko temperatury topnienia lub powyżej, struktura materiału zapada się i nawet po ochłodzeniu nie może wrócić do pierwotnej struktury.

Dlatego nie należy zbytnio oddalać się od temperatury zeszklenia, aby uzyskać optymalne wyżarzanie.

Najlepsze temperatury do wyżarzania PLA różnią się w zależności od tego, jak PLA został wyprodukowany i jakie ma wypełniacze. Jeden z użytkowników powiedział, że zazwyczaj wystarczy temperatura około 85-90°C, podczas gdy tańsze PLA mogą wymagać wyższych temperatur przez dłuższy czas.

Dobry filament PLA+ powinien potrzebować tylko kilku minut w temperaturze 90°C, aby się skrystalizować. Powiedział, że zrobił to nawet przy użyciu podgrzewanego łóżka w swojej drukarce 3D, umieszczając pudełko nad częścią, aby zatrzymać ciepło.

Jak odprężać PLA bez wypaczania

Aby odprężyć PLA bez wypaczania, wielu użytkowników sugeruje szczelne zapakowanie modelu w miskę z piaskiem przed włożeniem go do piekarnika w celu upieczenia. Powinieneś także pozwolić modelowi ostygnąć w piasku. Możesz także zastosować metodę gotowania z modelem w plastikowej torbie i gaszenia go w chłodnej wodzie po zakończeniu.

Należy upewnić się, że na dnie modelu znajduje się również piasek, na około 2 cale, jeśli to możliwe.

Oto świetny filmik autorstwa MatterHackers pokazujący, jak przeprowadzić ten proces. Możesz też użyć soli zamiast piasku, ponieważ łatwo rozpuszcza się w wodzie i jest bardziej dostępna.

Jeden z użytkowników, który zastosował tę metodę, powiedział, że działa ona świetnie przy wyżarzaniu PLA bez odkształceń, nawet w temperaturze 100°C. Ustawił piekarnik na godzinę, a następnie pozwolił wydrukowi ostygnąć i wyszedł świetny.

Inny użytkownik, który wyżarzał PLA w temperaturze 80°C, stwierdził, że może podgrzewać obiekty do około 73°C bez utraty elastyczności. Modele z PLA nie zmieniały tekstury i miały podobną wytrzymałość pomiędzy warstwami.

Jedna osoba opisała swoje doświadczenie z użyciem drobnej soli zamiast piasku, umieściła jej warstwę w swoim naczyniu Pyrex, ustawiła w nim swój druk 3D wraz z termometrem Bluetooth i dodawała więcej soli, aż naczynie było pełne.

Następnie włożył ją do piekarnika o temperaturze 170°F (76°C) i poczekał, aż termometr wskaże 160°F (71°C), po czym wyłączył piekarnik i pozwolił jej ostygnąć przez noc z częścią wciąż zapakowaną w sól.

Dzięki temu wyeliminowano problemy związane z delaminacją (rozszczepieniem warstwy), a także prawie nie stwierdzono odkształceń i uzyskano jednolity współczynnik skurczu na osiach X, Y i Z wynoszący zaledwie 0,5%.

Jaka jest odporność termiczna PETG?

PETG ma odporność cieplną około 70°C, w przeciwieństwie do PLA, który ma odporność cieplną 60°C. Te temperatury są znane jako ich temperatura zeszklenia. ABS i ASA mają odporność cieplną około 95°C.

Oto film pokazujący test odporności termicznej PETG pośród innych typów filamentów.