Вы напечатали кронштейн из PLA, и он выглядит великолепно. Но стоит оставить его в машине жарким летним днем, как он превращается в печальное подобие самого себя, изгибаясь под собственным весом. Или вы напечатали деталь из нейлона, но при первой же серьезной нагрузке она расслоилась.
Знакомая ситуация? Причина в том, что в процессе 3D-печати внутри пластика застывают внутренние напряжения, а сама структура полимера остается аморфной и хаотичной. Чтобы раскрыть потенциал материала на 100%, его нужно «отжечь».
В этой статье мы разберем, как правильно проводить термическую обработку (Annealing), чтобы ваши детали выдерживали кипяток, не трескались и по прочности приближались к литью под давлением.
Глава 1. Наука за кулисами: Что происходит внутри пластика?
Для начала забудьте термин «запекание». Мы не готовим кексы. Мы занимаемся кристаллизацией.
1.1. Аморфная vs Кристаллическая структура
Большинство термопластиков для 3D-печати (особенно PLA) после выхода из сопла застывают очень быстро. Цепочки полимеров не успевают выстроиться в ровные ряды и застывают в беспорядке. Это аморфное состояние. Оно делает пластик прозрачным и податливым, но термостойкость у него низкая.
Отжиг — это процесс нагрева детали до температуры выше точки стеклования (Tg), но ниже точки плавления (Tm). В этом промежутке молекулы получают достаточно энергии, чтобы начать двигаться, но не настолько много, чтобы деталь потекла. Они выстраиваются в упорядоченные структуры — кристаллиты.
1.2. Зачем это нужно?
- Термостойкость: После отжига температура деформации (HDT) того же PLA может подняться с +55°C до впечатляющих +85…90°C.
- Прочность на межслойный разрыв: Молекулы «сшиваются» между слоями гораздо крепче. Деталь перестает быть набором склеенных нитей и становится монолитом.
- Снятие напряжений: В процессе печати слои тянут друг друга. Отжиг расслабляет эти внутренние пружины, предотвращая самопроизвольное растрескивание детали через месяц.
Глава 2. Главный враг отжига: Геометрическая деформация
Если вы просто положите деталь в духовку, она, скорее всего, сожмется по осям X и Y и расширится по оси Z. Это происходит потому, что растянутые при печати полимерные цепочки стремятся вернуться в исходное состояние (эффект памяти формы).
Как с этим бороться?
- Масштабирование в слайсере: Опытные мейкеры знают, что их PLA при отжиге садится, например, на 2% по X/Y и растет на 1% по Z. Они заранее увеличивают модель в слайсере на эти значения.
- Поддержка песком (Sand Packing): Это секретный метод профессионалов. Деталь засыпается в контейнере мелким песком (или солью), который плотно утрамбовывается. Песок работает как внешняя форма, не давая пластику изменить геометрию, пока он находится в мягком состоянии.
- Печать из специальных составов: Например, High Temperature PLA или Pro PLA. Они специально разработаны для кристаллизации с минимальной усадкой.
Глава 3. Технология по типам пластика: Температуры и тайминги
Каждый пластик требует своего «рецепта». Ошибка в 5 градусов может превратить шедевр в мусор.
3.1. PLA (Король отжига)
PLA — самый благодарный материал для термообработки.
- Температура: +60°C … +70°C.
- Время: 30–60 минут.
- Результат: Матовый финиш, твердость камня и стойкость к горячему кофе.
3.2. PETG (Капризный среднячок)
PETG сложнее отжигать, так как разница между точкой стеклования и плавления у него меньше.
- Температура: +75°C … +80°C.
- Время: 1–2 часа.
- Осторожно: PETG склонен к слипанию слоев и потере прозрачности при кристаллизации.
3.3. Nylon (Промышленный стандарт)
Нейлон отжигают не только для прочности, но и для стабилизации влаги.
- Температура: +80°C … +90°C.
- Время: 3–5 часов (длительный прогрев критичен для толстых стенок).
- Нюанс: Нейлон часто отжигают в воде (варят), чтобы он сразу напитался нужным количеством влаги и перестал менять размеры после печати.
Глава 4. Пошаговый алгоритм: Как сделать это в домашней духовке
Оборудование:
- Духовка (желательно с конвекцией).
- Внешний термометр. Встроенные датчики духовок врут на +/- 15°C — это смертельно для пластика.
- Контейнер с песком (для точных деталей).
Процесс:
- Разогрев: Разогрейте духовку до нужной температуры. Убедитесь по внешнему термометру, что температура стабилизировалась.
- Загрузка: Поместите деталь (или контейнер с песком). Старайтесь, чтобы деталь не касалась металлических противней напрямую — используйте деревянную дощечку или силиконовый коврик как тепловой барьер.
- Выдержка: Засеките время. Не открывайте дверцу постоянно!
- Медленное охлаждение (Критично!): После окончания времени выключите духовку и не вынимайте деталь, пока она не остынет до комнатной температуры вместе с печью. Резкое охлаждение создаст новые напряжения и приведет к трещинам.
Глава 5. Когда отжиг НЕ нужен?
Не стоит запекать всё подряд.
- Декоративные фигурки: Вы потеряете детализацию и можете испортить поверхность.
- Тонкостенные детали без заполнения: Их поведет со 100% вероятностью.
- Детали с жесткими допусками (подшипники, резьбы): Если вы не используете метод с песком и точным масштабированием, резьба просто перестанет вкручиваться.
Заключение: Переход на новый уровень
Отжиг — это мост между «пластиковой игрушкой» и «инженерным компонентом». Освоив эту технологию, вы сможете использовать дешевый и легкий в печати PLA там, где раньше пасовал даже дорогой ABS.
Это требует терпения и нескольких испорченных образцов, но результат в виде детали, которая не боится солнца и нагрузок, окупает все затраты.
В Telegram я делюсь тем, что не всегда подходит для формата Дзена: короткие наблюдения, рабочие заметки и апдейты.