Druk 3D – najczęstsze błędy cz. 1

Wiele osób zaczynających przygodę z drukiem 3D obecnie najpopularniejszą metodą FDM ma często wyobrażenie, że wciskamy jeden przycisk „print” i wszystko dzieje się samo. Po części to prawda, ale tak jest w drogich modelach drukarek, które są tak dopracowane pod względem mechanicznym, elektrycznym i programistycznym, że możemy prawie zapomnieć o ustawianiu czegokolwiek.

Jednak w większości tanich, popularnych drukarek tak dobrze już nie jest. Trzeba drukarkę złożyć, skalibrować, wypoziomować stolik, dopasować niektóre elementy. Jakby tego było mało, dochodzi jeszcze dobranie niektórych parametrów slicera czy nawet prędkości nadmuchu w zależności od wielkości elementu.

Postaramy się w kilku artykułach omówić typowe wady wydruku związane z wyżej wymienionymi problemami, które można w miarę łatwo wyeliminować.

druk 3D element

#1 Brak ekstruzji na początku wydruku

Z tym przypadkiem często spotykają się początkujący. Zaczynamy wydruk i okazuje się, że filament przez długi czas nie wypływa z dyszy, albo mamy przerwy w wydruku. Przyczyn może być kilka i pozwolimy sobie je omówić, żeby temu zjawisku zaradzić.

  • Ekstruder nie jest wypełniony filamentem przed rozpoczęciem druku

Często ekstruder ma taką przypadłość, że kiedy jest rozgrzany do temperatury pracy, a nie drukuje, filament spokojnie sobie z niego wypływa. Dzieje się tak często przed rozpoczęciem druku i zaraz po jego skończeniu, zanim zdąży się wychłodzić. Ta przypadłość jest najbardziej widoczna przy większych średnicach dyszy ekstrudera i filamentu. Żeby temu zaradzić, trzeba się upewnić przed samym rozpoczęciem druku, że ekstruder jest wypełniony stopionym materiałem. Jak to zrobić?

Prostą metodą jest druk tzw. skirtu, czyli ścieżki materiału w pewnej odległości od drukowanego elementu. Nie jest ona do niczego potrzebna, poza, mówiąc prosto, rozbiegiem ekstrudera. Na początek ustawmy 4 linie skirtu w odległości 5 mm od drukowanego obiektu. W trakcie jego drukowania zobaczymy, że ścieżka ekstrudowanego materiału staje się równa. Jeśli tak nie jest, to możemy zwiększyć ilość linii skirtu. Inną możliwością jest dopisanie do skryptu startowego (umożliwia to np. program Simplify 3D) kilku linijek, które spowodują dodatkową ekstruzję kilkunastu milimetrów materiału, gdzieś w rogu stolika, a następnie rozpoczęcie druku.

Przykładowy G-Code:

G1 E25 F300 ;ekstruduj 25mm materiału z prędkością 300mm/min

G1 X-115 Y-65 Z0.5 F1200 ;podnieś ekstruder na 0,5mm z prędkością 1200mm/min

  • Dysza zbyt blisko stolika

To częsty błąd początkujących. Zapominają o tym, że poziomowanie stolika to jedna z najważniejszych rzeczy, której trzeba nauczyć się wykonywać prawidłowo przed rozpoczęciem przygody z drukiem 3D. Kiedy dysza jest zbyt blisko stolika, nie ma miejsca na wypływający z ekstrudera plastik. Otwór w dyszy ekstrudera jest zatkany i stopione tworzywo nie ma jak się wydostać. Łatwo to rozpoznać po tym, że drukarka zaczyna drukować dopiero od którejś warstwy.

Dodatkowo, jeśli jako warstwę adhezyjną wykorzystujemy taśmę malarską, widać w niej bruzdy po niskich przejazdach dyszy ekstrudera. Rozwiązanie problemu jest proste i można przeprowadzić je na dwa sposoby. Pierwszy to pokręcenie wszystkimi śrubami do poziomowania stolika o taką samą liczbę obrotów, co spowoduje odsunięcie dyszy od płaszczyzny stołu. Druga możliwość to ustawienie w G-Codzie offsetu, np. 0,1 mm, co umożliwiają niektóre slicery.

Prostą metodą na sprawdzenie, czy stół jest dobrze wypoziomowany i ustawiona jest odpowiednia odległość od dyszy, jest wsunięcie kartki zwykłego papieru jak do ksero (gramatura 80 g/m2), która powinna przesuwać się z lekkim oporem pomiędzy stolikiem i dyszą w każdym miejscu stołu (rogi i środek). Jeśli tak nie jest, kręcimy śrubami aż do uzyskania pożądanego efektu.

  • Zbyt mały prąd silnika ekstrudera

Może zdarzyć się i tak, że w sterowniku silnika krokowego, który podaje filament do ekstrudera jest ustawione ograniczenie prądu na zbyt niskim poziomie. Silnik ma zbyt mały moment i gubi kroki, tym samym doprowadzając za mało filamentu. Dobrze jest wtedy zajrzeć do instrukcji, sprawdzić jak powinno być ustawione ograniczenie (z reguły mierzy się napięcie na potencjometrze, który podaje napięcie do komparatora sterownika silnika). Podniesienie prądu do prawidłowej wartości powinno rozwiązać problem.

  • Zatkany ekstruder

Jeśli żadne z powyższych rozwiązań nie przyniesie pożądanego efektu, trzeba niestety rozkręcić ekstruder i sprawdzić, czy nie jest zabrudzony, a otwór w dyszy jest drożny. Przyczyn zatykania się dyszy może być wiele. Żeby uchronić się przed jedną z nich, dobrze jest zakładać coś w rodzaju czyścika na filamencie podążającym do rurki doprowadzającej go do ekstrudera. Najprościej można wykonać to z kawałka gąbki do mycia naczyń, który przebijamy filamentem i dopiero wprowadzamy do rurki. Efekt czyszczenia jest widoczny już po kilkunastu metrach filamentu, kiedy zbierze się już pokaźna ilość kurzu na gąbce.

#2 Wydruk nie trzyma się stołu

Oczywiście chodzi o cały proces druku, w trakcie którego jest bardzo ważne, żeby cała powierzchnia pierwszej warstwy ściśle przylegała do stolika. Jeśli pierwsza warstwa nie przylega jak powinna, to na pewno stworzy to problemy w trakcie dalszej pracy. Jest wiele przyczyn takiego stanu rzeczy i postaramy się omówić te najbardziej popularne.

  • Nieprawidłowo wypoziomowany stół

Tak, znowu wracamy do tego problemu. Tym razem zbyt duża odległość dyszy od powierzchni stołu spowoduje, że pierwsza warstwa nie będzie odpowiednio „wciśnięta” w niego i zacznie w miarę stygnięcia odstawać. Jeśli stół nie będzie w poziomie, okaże się, że z jednej jego strony pierwsza warstwa będzie dobrze przylegała, a z drugiej już nie. Dlatego tak ważne jest jego prawidłowe ustawienie.

  • Zbyt szybkie drukowanie pierwszej warstwy

Sugeruje się, żeby pierwszą warstwę drukować wolniej, ponieważ przy tej samej prędkości druku co pozostałe warstwy, tworzywo może nie zdążyć prawidłowo przywrzeć do stołu. Żeby temu zaradzić, wiele slicerów ma możliwość ustawienia innej prędkości dla pierwszej warstwy. Bezpiecznie jest wybrać pomiędzy 20 a 50% nominalnej prędkości, co i tak nie ma większego wpływu na czas wydruku, bo pozostałe warstwy drukują się z nominalną prędkością.

  • Zbyt niska temperatura ekstrudera, stołu lub zbyt silne chłodzenie

Często prawidłowe ustawienia przychodzą wraz z doświadczeniem, ale nie mając go, można zawsze posiłkować się pewnymi zaleceniami. Jeśli mamy podgrzewany stół, włączamy go nawet przy druku z PLA, gdzie nie jest to wymagane. 60°C dla PLA, 100°C dla ABS wydaje się optymalne. Temperatura ekstrudera – dobrze jak jest wyższa o ok. 5% dla pierwszej warstwy. Natomiast chłodzenie wyłączamy, będzie potrzebne dopiero przy drukowaniu kolejnych warstw.

  • Przygotowanie powierzchni

Drukowanie na specjalnie do tego przeznaczonej podkładce nie powinno nastręczać trudności. Jednak nie mając jej, kiedy drukujemy na szkle, warto posiłkować się dodatkowymi środkami polepszającymi adhezję. Po wypróbowaniu taśmy maskującej, kleju biurowego w sztyfcie, roztworu kleju do drewna (wikolu) z alkoholem czy lakieru do włosów warto wiedzieć, że są lepsze rozwiązania. Dzięki nim zapomnimy o problemach z odstawaniem krawędzi wydruku, szczególnie przy drukowaniu z ABS. Dodatkowo po skończeniu pracy, przedmiot sam oderwie się od szkła, po ochłodzeniu stołu do temperatury otoczenia. Jeśli to nie nastąpi, można pomóc sobie, umieszczając szybę wraz z wydrukiem na parę minut w zamrażarce.

#3 Zbyt mało ekstrudowanego tworzywa

Ustawienia slicera mają wpływ na obliczenie wydatku tworzywa. Jest to szczególnie ważne, ponieważ drukarka nie ma informacji zwrotnej o ilości ekstrudowanego plastiku. Kontrola nad ekstruzją kończy się na ilości milimetrów wtłoczonego filamentu do ekstrudera. To, co z niego się wydostaje jest niewiadomą i na określenie tych dwóch zależności mamy wpływ my.

Może okazać się, że ilość wydostającego się tworzywa jest mniejsza, niż zostało to policzone przez slicer i wydruk będzie składał się ze źle przylegających do siebie ścieżek tworzywa. Będzie to miało wpływ zarówno na wytrzymałość, jak i estetykę wydrukowanego w ten sposób przedmiotu.

Dobrym sposobem, żeby się przekonać, czy kalkulacje slicera zgadzają się ze stanem faktycznym, jest wydrukowanie testowego sześcianu o boku 20 mm z ustawionymi przynajmniej 3 warstwami zewnętrznymi (perimeter outlines). Na wierzchu kostki określamy, czy te zewnętrze warstwy ściśle do siebie przylegają, czy nie. Jeśli są przerwy między nimi, mamy do czynienia z niedostateczną ekstruzją. Z kolei, jeśli warstwy przylegają i nie ma przerw, ustawienia mamy w porządku.

Poniżej opisane są przyczyny zbyt małej ilości ekstrudowanego materiału.

  • Nieprawidłowa średnica filamentu

Pierwszą rzeczą, którą trzeba sprawdzić jest, czy mamy dobrze ustawioną w slicerze średnicę filamentu. Najlepiej posłużyć się suwmiarką lub śrubą mikrometryczną i zmierzyć, czy filament o standardowej średnicy 1,75 czy 2,85 mm rzeczywiście tyle ma. Czasem na szpuli filamentu jest podawana jego faktyczna średnica.

  • Zwiększenie mnożnika ekstruzji

Jeżeli jest ustawiona właściwa średnica filamentu, lecz ciągle widzimy problemy na wydruku, możemy zmienić mnożnik ekstruzji. To parametr, który w łatwy sposób umożliwia zmianę wydatku plastiku.