Přehledná tabulka smršťování 3D výtisků (technologie FFF / FDM)

Kategorie

Smršťování filamentů, technicky známé jako "warping" nebo zkroucení, je jedním z nejčastějších problémů v 3D tisku. Jde o proces, kdy se materiál po vytlačení z tiskové hlavy a ochlazení stahuje a vede ke zkroucení vytištěného objektu. V některých případech může smršťování způsobit, že se části objektu odloupnou od tiskové podložky nebo se mezi vrstvami vytvoří trhliny.

Příčiny smršťování filamentů při 3D tisku

Smršťování filamentů je klíčovým faktorem, který ovlivňuje kvalitu a rozměrovou přesnost vytisknutých objektů. Pro pochopení tohoto jevu je důležité zkoumat hlavní příčiny, které k němu vedou.

  1. Teplotní rozdíly:
    • Nerovnoměrné ochlazování: Když se filament vytlačuje z tiskové hlavy, je v tekutém nebo polotekutém stavu. Jakmile se začne ochlazovat, mění se jeho objem, což může vést ke smršťování.
    • Rychlost ochlazování: Rychlejší ochlazení způsobuje větší smršťování, což může vyústit ve zkroucení objektu, zvláště pokud se spodní vrstvy ochlazují rychleji než horní.
  2. Vnitřní napětí:
    • Tvorba vnitřních napětí během tisku: Během procesu tisku může vzniknout vnitřní napětí kvůli rozdílům v rychlosti vytlačování a ochlazování materiálu. Tato napětí se poté mohou uvolnit ve formě smršťování nebo zkroucení.
  3. Charakteristika materiálu:
    • Termální vlastnosti: Některé filamenty mají vyšší koeficient termálního smršťování než jiné. Například ABS má tendenci k většímu smršťování než PLA.
    • Vlhkost: Některé filamenty, jako je nylon, jsou hygroskopické a mohou pohltit vlhkost z okolního prostředí. Během tisku může tato vlhkost rychle vypařovat, což způsobuje vnitřní napětí a smršťování.
  4. Spojení vrstev:
    • Pokud se jedna vrstva nespojuje dokonale s následující vrstvou, může to způsobit nestabilitu v tisku. Toto nestabilní spojení může být náchylnější ke smršťování nebo kroucení výtisků (warpingu.)
  5. Nastavení tiskárny:
    • Teplota tiskové podložky a tiskové hlavy: Pokud je teplota podložky nebo tiskové hlavy nastavena příliš nízko, může to ovlivnit rychlost ochlazování a tím i smršťování materiálu.
    • Rychlost tisku: Rychlejší tisk může vést k rychlejšímu ochlazování materiálu, což může způsobit větší smršťování.

Chápání těchto příčin je základem pro efektivní řešení problémů se smršťováním. Pro dosažení nejlepších výsledků je často nutné provádět experimentální tisky a upravovat nastavení tiskárny, aby se dosáhlo optimálního výsledku.

Ukázka zkrouceného výtisku na 3D tiskárně
Ukázka zkrouceného výtisku - materiál NYLON FX256

Jak předcházet smršťování (warpingu) při 3D tisku

Předcházení smršťování filamentu je klíčovým krokem k dosažení kvalitního a rozměrově přesného výtisku ve 3D tisku. Zde je několik doporučených strategií a metod, které můžete využít k minimalizaci tohoto problému:

  1. Vyhřívaná podložka (heated bed):
    • Stabilní teplota: Udržujte podložku v teple po celou dobu tisku, aby se zabránilo rychlému ochlazení spodních vrstev výtisku.
    • Optimální teplota: Nastavte teplotu podložky dle specifikací konkrétního filamentu. Například pro ABS může být ideální teplota mezi 90-110°C, zatímco pro PLA je to obvykle mezi 50-70°C.
  2. Uzavřená tisková komora:
    • Kontrola teploty: Uzavřená komora udržuje stabilní teplotu okolo výtisku a snižuje prudké teplotní výkyvy.
    • Ochrana před průvanem: Uzavřená komora také chrání výtisk před průvanem, což může být dalším faktorem rychlého ochlazování a smršťování.
  3. Správné nastavení první vrstvy:
    • Silná adheze: Zajistěte, aby první vrstva měla silnou adhezi k tiskové podložce. Může to zahrnovat kalibraci tiskové hlavy, tak aby byla co nejblíže k podložce.
    • Použití lepidla: Na trhu existují speciální lepidla nebo spreje pro 3D tisk, které zlepšují adhezi mezi výtiskem a podložkou.
  4. Použití podložních materiálů:
    • Brims a rafts: Toto jsou doplňkové struktury tisknuté kolem nebo pod objektem, které zvyšují plochu v kontaktu s podložkou a tak pomáhají zabránit smršťování.
    • Speciální povrchy: Existují různé typy podložek pro 3D tisk, jako je PEI, BuildTak nebo kaptonová páska, které mohou zlepšit adhezi a snížit smršťování.
  5. Optimální teplotní nastavení tiskové hlavy:
    • Vždy se řiďte doporučenými teplotními nastaveními pro konkrétní filament. Příliš vysoká teplota může způsobit přehřátí a následné problémy se smršťováním.
  6. Post-tiskové zpracování:
    • Po dokončení tisku nechte výtisk postupně vychladnout na podložce. Pokud je výtisk sundán příliš brzy, může to způsobit prudké ochlazení a následné smršťování.

Kombinací těchto metod a pravidelným experimentováním můžete dosáhnout konzistentního a kvalitního tisku s minimálním smršťováním.

Přehledná tabulka smršťování filamentů

Během tisku dochází při vysokoteplotním vytlačování plastů k objemovému smršťování v důsledku postupného ochlazování. U některých materiálů pro 3D tisk, jako je PLA, je toto smrštění velmi malé (mezi 0,3 % a 0,5 %), takže obvykle nepředstavuje problém, avšak u jiných materiálů, jako je PA12 (nylon), může být smrštění až 2 % nebo v případě PVDF dokonce až 4 %, což způsobuje výrazné deformace dílů.

Typ filamentuSmršťováníPoznámky
PLA (Polylaktid)0,2% - 0,5%Relativně nízké smršťování, populární pro začátečníky.
ABS0,8% - 1,2%Vyžaduje vyhřívanou podložku.
PETG0,3% - 0,7%Dobrá odolnost, nízké smršťování.
TPUMalé smršťováníFlexibilní materiál.
Nylon1% - 3%Vyžaduje vyhřívanou podložku a komoru.
PC (Polycarbonát)0,6% - 0,9%Odolný proti nárazům, vyžaduje vyšší teploty tisku.
PVAMalé smršťováníVodou rozpustný, podporový materiál.
HIPS (High Impact Polystyrene)0,7% - 1,1%Často používán jako podpora pro ABS.
ASA0,7% - 1,1%Odolný vůči UV záření, podobný ABS.
PP (Polypropylen)1% - 2,5%Nízká hustota, odolný proti chemikáliím.
PEI (Polyetherimide)0,5% - 0,8%Vysoká teplota tání, chemická odolnost.
PEEK (Polyetheretherketone)0,2% - 0,5%Vysoce odolný, průmyslové využití.
PEKK0,3% - 0,6%Odolný proti teplotě a chemikáliím.
PMMA (Poly(methyl methacrylate))0,7% - 1%Transparentní, náhražka skla.
FPE (Flexibilní PE)Malé smršťováníFlexibilní verze PE.
TPE (Termoplastický elastomer)Malé smršťováníObecný flexibilní materiál.
PA6 (Polyamid 6)1% - 2.5%Odnož nylonu s vlastními charakteristikami.
PA12 (Polyamid 12)0,5% - 1,5%Další odnož nylonu.
Carbon Fiber (např. PLA/ABS/PETG s uhlíkovými vlákny)V závislosti na základním materiáluZvýšená pevnost a tuhost.
Woodfill (Dřevná směs)0,3% - 0,8%PLA s dřevnými částicemi pro dřevnatý vzhled.
Metal Fill (Kovová směs)V závislosti na základním materiáluPLA/ABS s kovovými částicemi pro kovový vzhled.
Glow in the DarkV závislosti na základním materiáluObsahuje luminiscenční částice.
POM (Polyoxymethylene)0,2% - 0,5%Vysoká tuhost, nízké tření.
HDPE (Vysokohustotní polyethylen)1% - 3%Odolný, nízká hustota.
TPC (Termoplastický kopolyester)Malé smršťováníFlexibilní a odolný materiál.
EVA (Ethylenvinylacetát)Malé smršťováníMěkký, pružný, vhodný pro mezipláště.
Acetal0,2% - 0,5%Odolný proti opotřebení, nízké tření.
Graphene-infusedV závislosti na základním materiáluVylepšená elektrická vodivost.
MagneticV závislosti na základním materiáluObsahuje magnetické částice.
Conductive PLA0,2% - 0,5%Vodivé, pro elektronické projekty.
Procentuální smrštění různých filamentů používaných při 3D tisku technologií FDM.

Tato tabulka poskytuje pouze přibližné hodnoty a skutečné smršťování může záviset na konkrétní značce filamentu, nastavení tiskárny, teplotě a dalších faktorech. Doporučuje se vždy prověřit specifikace výrobce filamentu a provést testy před tiskem kritických částí.

Článek pro Vás publikoval tým 3Dtisk.PRO
envelopephone-handsetarrow-right