На самом деле можно повысить термостойкость ваших 3D-отпечатков с помощью техники, называемой отжигом. Этот процесс может быть довольно сложным, но при правильном подходе он может дать хорошие результаты. В этой статье мы расскажем, как сделать 3D-отпечатки более термостойкими.

Чтобы сделать 3D-отпечатки более термостойкими, их можно подвергнуть процессу нагревания, называемому отжигом. При этом к модели прикладывается постоянный уровень тепла с помощью духовки или кипящей воды в течение определенного времени, а затем она остывает. Этот процесс изменяет внутреннюю структуру модели для повышения термостойкости.

Продолжайте читать, чтобы узнать больше о том, как сделать 3D-отпечатки более термостойкими.

Как сделать PLA более термостойким - отжиг

Отжиг - это процесс, при котором к материалу применяется тепло для повышения его термостойкости и прочности. Отпечатки PLA можно отжигать, помещая их в источник тепла при температуре 60-110°C.

PLA проходит через процесс, называемый кристаллизацией. Температура кристаллизации означает температуру, при которой структура материала начинает становиться кристаллической.

Существуют различные способы отжига модели на основе PLA. К ним относятся следующие:

• Выпечка в духовке
• Помещение в горячую воду
• Выпечка на подогреваемой подставке 3D-принтера

Выпечка в духовке

Некоторые люди используют тостеры или электрические духовки, что обычно лучше, чем газовые духовки, потому что они имеют лучшее равномерное рассеивание тепла вокруг ваших 3D-моделей.

Также важно использовать термометр, чтобы убедиться, что температура в вашей духовке действительно соответствует той, которую вы установили.

Вы можете использовать следующие шаги для обеспечения отжига вашей PLA-модели:

• Разогрейте электрическую духовку примерно до 110°C.
• Поместите отпечатки в духовку примерно на час.
• Оставьте модель в духовке примерно на час, затем выключите ее.
• Оставьте модель постепенно остывать в духовке

Этот процесс постепенного охлаждения способствует реструктуризации свойств модели и снятию внутренних напряжений, возникших во время нагрева.

Вот подробное видео, демонстрирующее, как разогреть модель в духовке.

Один пользователь, который запекал свой PLA в духовке при температуре 120°C, а затем второй при 90°C, сказал, что они оба очень сильно деформировались.

Другой пользователь сказал, что лучше использовать что-то вроде дешевой конвекционной тостерной печи, подключенной к ПИД-регулятору температуры.

Это позволит избежать значительного коробления за счет использования принудительной конвекции для нагрева, а затем установки модели на изоляционный материал, защищая при этом нагревательные элементы печи, чтобы предотвратить воздействие теплового излучения на деталь.

Люди задаются вопросом, безопасно ли отжигать PLA в той же духовке, в которой вы готовите, и информации на этот счет не так много. Некоторые пользователи говорят, что лучше перестраховаться, поскольку пластик может выделять токсины еще до того, как он нагреется.

Вы не захотите, чтобы остатки этих газов попали на внутреннюю поверхность печи, в которой вы готовите пищу. Если вы выберете этот метод, то лучше приобрести специальную тостерную печь или что-то подобное для отжига PLA.

Некоторые пользователи говорят, что они отжигают в духовке, но при этом они держат модель в плотно завернутой фольге, чтобы снизить риск облучения.

Помещение в горячую воду

Вы также можете отжечь PLA-модель в горячей воде, выполнив следующие действия:

• Нагрейте воду в относительно большой миске до кипения
• Поместите напечатанную модель в пластиковый пакет и опустите его в горячую воду.
• Оставить на 2-5 минут
• Выньте модель из горячей воды и поместите ее в миску с холодной водой
• Высушить влагопоглотителем или бумажными полотенцами

Люди используют разные методы отжига кипящей водой, но этот метод, кажется, работает довольно хорошо.

Вот видео, освещающее этот процесс и показывающее сравнение запекания и кипячения PLA-деталей.

Некоторые люди рекомендовали использовать глицерин вместо воды, так как он работает даже лучше из-за своей гигроскопичности, поэтому его не нужно сушить.

В видеоролике выше он сравнил отжиг путем запекания и кипячения и обнаружил, что при кипячении деталь получается более точной по размерам. Еще одна замечательная вещь: детали неправильной формы легче отжигать путем кипячения, чем в духовке.

Один пользователь успешно отжег в кипящей воде некоторые крепления для RC-самолетов, но они немного сжались. В этой части были отверстия для винтов, но их все еще можно было использовать, закрепив силой.

Выпечка на подогреваемой подставке 3D-принтера

Аналогично отжигу 3D-отпечатков в духовке, некоторые рекомендуют делать это даже на подогреваемом ложе 3D-принтера. Просто нагрейте температуру примерно до 80-110°C, поместите картонную коробку на модель и оставьте ее запекаться примерно на 30-60 минут.

Один пользователь даже применил G-код для улучшения процесса, начав с нагретого до 80°C слоя, дав ему выпекаться в течение 30 минут, затем постепенно охлаждая его и выпекая в течение более короткого времени.

Вот G-код, который они использовали:

M84 ;степперы выключены

M117 Разминка

M190 R80

M0 S1800 Запекание при 80C 30 мин.

M117 Охлаждение 80 -> 75

M190 R75

M0 S600 Запекание при 75C 10 мин.

M117 Охлаждение 75 -> 70

M190 R70

M0 S600 Запекание при 70C 10мин

M117 Охлаждение 70 -> 65

M190 R65

M0 S300 Запекание при 65C 5 мин

M117 Охлаждение 65 -> 60

M190 R60

M0 S300 Запекание при 60C 5 мин.

M117 Охлаждение 60 -> 55

M190 R55

M0 S300 Запекание при 55C 5 мин.

M140 S0 ; Кровать выключена

M117 Выполнено

Лучшая температура отжига PLA (печь)

Наилучшая температура для успешного отжига моделей из PLA в печи находится в диапазоне 60-170°C, при этом оптимальным значением обычно является 90-120°C. Это выше температуры стеклования и ниже температуры плавления PLA.

Структура материалов PLA считается аморфной, то есть молекулярная структура материала дезорганизована. Чтобы сделать материал в некоторой степени организованным (кристаллическим), необходимо нагреть его выше температуры стеклования.

Если нагреть материал очень близко к температуре плавления или выше, структура материала разрушается и даже после охлаждения не может вернуться к своей первоначальной структуре.

Поэтому для оптимального отжига не следует отходить слишком далеко от температуры стеклования.

Лучшие температуры для отжига PLA зависят от того, как был изготовлен ваш PLA и какие наполнители в нем содержатся. Один пользователь сказал, что обычно требуется температура около 85-90°C, в то время как более дешевые PLA могут нуждаться в более высоких температурах в течение более длительного времени.

Для кристаллизации хорошего PLA+ филамента должно потребоваться всего несколько минут при температуре 90°C. Он сказал, что даже делал это, используя подогреваемую станину своего 3D-принтера, помещая коробку над деталью для удержания тепла.

Как отжигать PLA без деформации

Чтобы отжечь PLA без деформации, многие пользователи советуют плотно упаковать модель в миску с песком, прежде чем поместить ее в духовку для запекания. Вы также должны дать модели остыть в песке. Вы также можете использовать метод кипячения, поместив модель в полиэтиленовый пакет, а затем остудив ее в прохладной воде.

Вы должны убедиться, что на дне модели также есть песок, по возможности около 2 дюймов.

Вот отличное видео от MatterHackers, показывающее, как выполнить этот процесс. Вы также можете использовать соль вместо песка, поскольку она легко растворяется в воде и более доступна.

Один из пользователей, который использовал этот метод, сказал, что он отлично подходит для отжига PLA без деформации, даже при температуре 100°C. Он установил печь на час и дал отпечатку остыть, и он вышел отличным.

Другой пользователь, который отжигал PLA при 80°C, сказал, что он может нагревать объекты примерно до 73°C без того, чтобы они стали гибкими. Модели из PLA не меняли текстуру и имели одинаковую прочность между слоями.

Один человек описал свой опыт использования мелкой соли вместо песка, положил ее слой в свою посуду Pyrex, установил 3D-печать вместе с Bluetooth-термометром и добавлял еще соли, пока посуда не заполнилась.

Затем он поставил его в духовку при температуре 170°F (76°C) и подождал, пока термометр не покажет 160°F (71°C), затем выключил духовку и оставил остывать на ночь, при этом деталь все еще была упакована в соль.

В результате этого были устранены проблемы расслаивания (расслоения слоев), практически отсутствовало коробление, а равномерность усадки по осям X, Y и Z составила всего 0,5%.

Какова термостойкость ПЭТГ?

PETG имеет термостойкость около 70°C, в отличие от PLA, который имеет термостойкость 60°C. Эти температуры известны как температура стеклования. ABS и ASA имеют термостойкость около 95°C.

Вот видео, демонстрирующее тест на термостойкость PETG на фоне других типов нитей.