На тему просушивания пластиков для 3D-печати сломано немало копий, но мы рискнем и попытаемся внести в вопрос ясность, а заодно познакомим с доступными и весьма эффективными сушилками семейства Space Pi, выпускаемыми компанией Creality.
Многие пользователи 3D-принтеров настаивают, что просушивание филаментов — пустая трата времени, но это мнение крайне субъективно. Начнем с того, что все полимеры в той или иной степени гигроскопичны, то есть впитывают влагу — некоторые больше, некоторые меньше. При попадании в хотэнды влага будет вскипать, а подача филамента и расплава будет неравномерной, вплоть до пробок и наплывов или пропусков в слоях.
3DBenchy из сырого и сухого угленаполненного полиамида
Условно гигроскопичные полимеры обладают высокой склонностью к впитыванию влаги. К этой категории можно отнести полиамиды (нейлоны), термопластичные полиуретаны (TPU), полиэтилентерефталат-гликоль (PETG), поликарбонаты, полибутилентерефталат (PBT), полиэфирэфиркетон (PEEK), полисульфоны (PSU) и многие другие полимеры.
Модель из сырого и сухого угленаполненного полиамида
Такие пластики просто необходимо просушивать, даже если они хранятся в вакуумной упаковке. Дело в том, что для этого обычно используются полиэтиленовые пакеты, а они тоже впитывают и понемногу пропускают влагу. Вакуумная упаковка замедляет поглощение влаги, но не предотвращает полностью, а потому даже недавно приобретенные филаменты необходимо просушивать — кто знает, как долго они лежали на складе? Польза от таких пакетов все же есть: после хранения в вакуумной упаковке просушивание может занять меньше времени, особенно если в упаковку добавили силикагель, к тому же на филаменте не накапливается пыль.
Но это лишь часть проблемы: некоторые полимеры еще и подвержены гидролизу при повышенных температурах. У разных материалов разное поведение, и это одна из причин постоянных споров вокруг необходимости в просушивании. Например, акрилонитрилбутадиенстирол (ABS) вполне стабилен, а вот полиэфирные связи в полиэтилентерефталат-гликоле (PETG) будут разрушаться при нагревании в присутствии влаги, то есть длинные полимерные цепочки будут распадаться на более короткие с вытекающей потерей прочности и вязкости. Температура экструзии PETG — 215-245°С, а гидролиз может происходить уже при 150-200°С, так что при 3D-печати влажным PETG снижение прочностных характеристик практически гарантировано. Это также означает, что повышение температуры просушивания для экономии времени допустимо только до определенного предела.
Сушилка Creality Space Pi в базовом исполнении на одну катушку
Даже если полимер не подвержен гидролизу, и его гигроскопичность мала, необходимо учитывать еще и климатические условия, так как накапливание влаги на поверхностях филаментов, в порах и микротрещинах все равно может приводить к разным неприятным эффектам в процессе 3D-печати — неравномерной укладке и даже пропускам в слоях, снижению геометрической точности, пробкам и нагару на соплах из-за налипания пыли, пониженной когезии и, как следствие, снижению прочности.
Необходимо также иметь в виду, что добавление наполнителей, например армирующего угле- или стекловолокна, может повышать склонность к впитыванию влаги из-за неоднородности таких композиционных филаментов, даже если полимер в основе композита условно не гигроскопичен.
Поглощается влага до тех пор, пока не наступает равновесное состояние, когда концентрация влаги внутри полимера выравнивается с концентрацией влаги в атмосфере. Очевидно, что чем больше влаги, тем больше времени потребуется на просушивание. Сколько именно влаги пластик наберет из атмосферы, зависит от типа пластика и точки росы — параметра, определяемого относительной влажностью и температурой воздуха, а это уже вопрос климата. Для более-менее «сухого» хранения ABS, PLA или PETG необходима точка росы не выше нуля, а для более гигроскопичных полиамидов — не выше -10.
Иными словами, четкого ответа на вопрос о необходимости в просушивании нет и быть не может, так как все зависит от расходного материала, условий хранения и климата, а комбинация этих факторов разнится от пользователя к пользователю.
Если же хотите действовать наверняка, как минимум сушите пластик непосредственно перед 3D-печатью. Полимеры могут быстро набирать влагу вновь, во влажном климате может быть достаточно тридцати минут. 3D-печать, с другой стороны, нередко занимает многие часы, так что после просушивания и непосредственно во время 3D-печати пластик желательно держать в герметичном контейнере с силикагелем, а в идеале еще и продолжать просушивать прямо во время работы. Простой фруктосушилки для этого недостаточно, нужны специализированные сушилки с точным климатическим контролем и прямой подачей филамента в хотэнды.
Оптимальный с точки зрения эффективности и стоимости вариант — конвекционные сушилки с вытяжкой и дополнительными влагопоглотителями, например силикагелем. Конвекция важна, так как горячий воздух должен не только равномерно охватывать всю поверхность катушки, но и проникать внутрь, отбирая влагу у витков ближе к центру. К тому же, быстрые потоки воздуха эффективнее отбирают влагу.
Просто нагревать смысла тоже нет, иначе вновь наступит равновесное состояние, поэтому насыщенный воздух должен заменяться более сухим, а для этого необходимы вытяжные вентиляторы или, как минимум, силикагель, а желательно и то, и другое. В идеале в рабочий объем нужно подавать предварительно просушенный воздух, но это значительно усложняет конструкцию и повышает стоимость оборудования. Такие решения можно найти разве что в промышленных сушильных установках, а в любительском оборудовании предпочтительнее все-таки использовать дешевый силикагель.
Мы уже видим, как производители 3D-принтеров добавляют функционал сушилок в системы автоматизированной смены филамента, и это правильно. Например, в оригинальных AMS от Bambu Lab такого функционала не было, но во втором поколении он появился. Даже если необходимости в многоцветной 3D-печати нет, все равно есть смысл обзавестись сушилкой, чтобы потом не жалеть об отбраковке изделий, особенно из дорогостоящих материалов вроде композиционных филаментов.
Один из таких вариантов — сушилки семейства Creality Space Pi, о которых мы хотели бы рассказать подробнее. Эти устройства работает эффективно, обладают всем необходимым функционалом и отличаются хорошей ценовой доступностью, так что даже с учетом недостатков могут считаться наиболее достойными предложениями на сегодняшний день, по крайней мере на наш взгляд. Компания предлагает конструктивно аналогичные варианты Space Pi и Space Pi Plus на одну и две катушки, а также усовершенствованный вариант на четыре катушки под обозначением Space Pi X4.
Вариант Space Pi Plus
Основные компоненты Space Pi и Space Pi Plus — энергоэффективные керамические нагревательные элементы с положительным температурным коэффициентом (PTC) мощностью 110 Вт, поддерживающие фоновые температуры в диапазоне 45-70°C с возможностью настройки таймера на беспрерывную работу в течение двух суток.
Сушилка Space Pi Plus оснащена двумя нагревателями и встроенными вентиляторами, которые обеспечивают циркуляцию нагретого воздуха, обдувая филамент со всех сторон. Благодаря этому достигается максимально равномерный прогрев, что позволяет эффективно удалять влагу из расходного материала и значительно улучшать качество последующей 3D-печати.
На разогрев до максимальной температуры уходит около десяти минут. Встроенные вентиляторы обеспечивают принудительную циркуляцию воздуха в рабочем объеме ради равномерной обработки.
Оборудование заточено под работу с филаментами диаметром 1,75 мм и 2,85 мм. Последние в наши дни используются довольно редко, но все же приятно иметь такую возможность. Устройства довольно компактные, так что легко умещаются в тесные рабочие пространства. Полезного объема хватает для размещения стандартных килограммовых катушек, в вариант Space Pi Plus также можно вставить одну двухкилограммовую катушку диаметром не более 200 мм. Катушки устанавливаются на ролики без приводов, облегчающие подачу филаментов в 3D-принтеры прямо из сушилки.
Температуру и продолжительность просушивания можно выставлять вручную, хотя производитель добавил двенадцать заводских температурных профилей для наиболее популярных материалов, включая полилактид (PLA), акрилонитрилбутадиенстирол (ABS), акрилонитрилстиролакрилат (ASA), полиэтилентерефталат (PET), полиэтилентерефталат-гликоль (PETG), термопластичный полиуретан (TPU), поликарбонат (PC), полипропилен (PP), полиамид (PA), а также три разновидности углеволоконных композитов — PLA-CF, PETG-CF и PA-CF. Длительность все равно регулируется вручную — в соответствии с рекомендациями Creality или на собственное усмотрение.
Материал Температура Продолжительность PLA50°C4-8 часовPLA-CF50°C4-8 часовTPU55°C4-8 часовPP55°C4-8 часовABS65°C8-12 часовASA65°C8-12 часовPETG50°C4-8 часовPETG-CF50°C4-8 часовPC65°C8-12 часовPA65°C8-12 часовPA-CF65°C8-12 часовPET60°C4-8 часов
Бортовой сенсорный дисплей выводит информацию о заданной и текущей температуре, текущей влажности воздуха и оставшемся времени работы, а заодно служит инструментом ввода рабочих параметров. Экран недорогой, резистивный и не самый чувствительный, хотя такая экономия вписывается в общую ценовую доступность устройств.
Интерфейс интуитивно понятный и незамысловатый: во время настройки параметры выводятся по очереди нажатием левой кнопки, и если случайно проскочить один из них, придется нажимать на кнопку до тех пор, пока интерфейс не пройдет по кругу и не вернется к нужному параметру.
Система умеет запоминать настройки и восстанавливать работу после внеплановых отключений электроэнергии. Выключатель сушилки расположен внизу на задней панели, рядом с разъемом для подключения кабеля питания.
Если 3D-печать в ближайшее время не планируется, отверстия для подачи филаментов можно закупорить силиконовыми пробками на верхней панели, предварительно вынув тефлоновые трубки. Длительное хранение просушенных филаментов все же не рекомендуется, так как откидные крышки не оснащены уплотняющими прокладками и не обеспечивают должную герметичность, хотя силикагель какое-то время будет помогать. Creality Space Pi и Space Pi Plus лучше всего использовать в активном режиме до и непосредственно во время 3D-печати.
Пожалуй, главный недостаток Space Pi и Space Pi Plus — отсутствие принудительной вытяжки. За удаление испаряемой влаги из отсеков отвечает исключительно силикагель и парочка отверстий в корпусе сушилки, и это неплохо работает, однако Creality предлагает усовершенствованный вариант Space Pi X4 с более удобным пользовательским интерфейсом и другими улучшениями. Эта версия рассчитана на четыре катушки в двух отсеках, настраиваемых и функционирующих независимо друг от друга, что позволяет работать как минимум с двумя типами материалов одновременно, а также экономить электроэнергию, если нужно просушить только одну или две катушки. Система также позволяет просушивать двухкилограммовые катушки диаметром до 200 мм и толщиной до 150 мм.
Вариант Space Pi X4
Мощность нагревателей повышена почти вдвое, до 200 Вт каждый, а выпариваемая влага удаляется вытяжными вентиляторами с клапанами, препятствующими попаданию влаги извне. Заодно конструкторы добавили уплотнители на откидные колпаки для герметизации рабочего объема. Силикагель здесь тоже есть, однако он применяется скорее для контроля влажности в выключенном состоянии, а в активном режиме тоже нагревается и регенерируется. Воздух внутри отсеков прогревается уже максимум до 85°С вместо 70°С, так что Space Pi X4 позволяет быстрее просушивать тугоплавкие инженерные полимеры.
Все три варианта сушилок филаментов от Creality — Space Pi на одну катушку, Space Pi Plus на две катушки и Space Pi X4 на четыре катушки — можно приобрести у нашей компании.
Остались вопросы? Свяжитесь с нами любым удобным способом, и специалисты 3Dtool будут рады предоставить подробную консультацию.
3Dtool — российский дистрибьютор и интегратор 3D-оборудования, станков с ЧПУ и промышленной робототехники.
Связаться с нами можно:
По телефону: 8 (800) 775-86-69
Электронной почте: Sales@3dtool.ru
На нашем сайте: 3dtool.ru
Наши материалы также доступны в Telegram канале, на Dzen и в группе Вконтакте