Нагреваемые столы для 3D-принтеров могут улучшить качество ваших отпечатков. Читайте дальше, чтобы узнать, как они работают и как получить от них максимальную эффективность!
Не такое уж и секретное оружие 3D-печати
Ранние 3D-принтеры не имели нагреваемых столов. Чтобы печать лучше прилипала к холодным поверхностям, для улучшения адгезии использовались такие материалы, как малярная лента. Однако вскоре стало ясно, что большинство материалов лучше прилипают к теплой поверхности печати, что также дает ряд других важных преимуществ.
Принтеры FDM экструдируют расплавленный пластик при температуре, достаточно высокой, чтобы он мог течь, но достаточно низкой, чтобы он остывал и повторно затвердевал предсказуемым образом. Однако, если охлаждение происходит слишком быстро или экструдированный филамент достигает слишком низкой температуры, он слишком сильно сжимается, возникают внутренние напряжения и начинают возникать проблемы с адгезией и деформацией, особенно на границе с поверхностью печати.
Преимущества нагреваемого стола означают, что практически все современные 3D-принтеры оснащены им в стандартной комплектации, используя различные типы нагревательных элементов, включая нагревательные дорожки на печатной плате и силиконовые прокладки с резистивными элементами. То, как этот нагревательный элемент подключен к физической печатной пластине, какие материалы используются для пластины, номинальная мощность стола и многое другое — все это влияет на конечное качество напечатанного изделия.
Ниже мы рассмотрим эти факторы более подробно, но сначала давайте посмотрим, как именно подогреваемые столы улучшают качество печати.
Проверить цену нагреваемого стола можно на следующих сайтах:
Наиболее важные преимущества
Нагреваемые столы имеют ряд связанных преимуществ. Давайте сначала рассмотрим три наиболее важных из них:
- Сцепление со столом: горячая поверхность печати предотвращает слишком быстрое охлаждение экструдированного филамента. Это дает ей время приспособиться к крошечным микроскопическим неровностям на поверхности и прилипнуть более прочно. Что именно означает «слишком сильно остыть» или «слишком быстро», зависит от печатного материала и других факторов, как описано в разделе ниже.
- Помогает предотвратить деформацию: при остывании расплавленной нити возникают внутренние напряжения, которые особенно заметны в углах. По мере добавления дополнительных слоев горячего филамента разница температур может привести к тому, что эти напряжения будут тянуть внутрь. В свою очередь, если адгезия плохая, углы могут отрываться и закручиваться (т. е. деформироваться) вверх, что может испортить печать. Нагрев платформы уменьшает склонность отпечатков к деформации, выравнивая разницу температур, а также удерживая отпечаток с помощью лучшей адгезии.
- Помогает снимать отпечатки: когда отпечаток готов и нагреваемый стол остывает, нижние слои пластика немного сжимаются, становятся более жесткими и ослабляют сцепление со столом. В случае с большинством материалов это помогает отпечаткам легко отрываться от поверхности печати.
У нагреваемого стола есть и другие преимущества. Тепло, которое он генерирует, рассеивается в окружающей среде и помогает поддерживать тепло во всем рабочем пространстве, особенно если оно закрыто. Закрытый корпус снижает чрезмерные нагрузки от охлаждения на все слои отпечатка, тем самым улучшая качество.
Различные стратегии для разных филаментов
Так же, как различные материалы экструдируются при разных температурах, температура нагреваемого стола также варьируется для достижения наилучших результатов. Здесь играют роль несколько факторов.
Наиболее часто обсуждается температура стеклования (Tg). Это температура, при превышении которой материал начинает превращаться из твердого в более пластичный. Это отличается от более высокой температуры плавления (Tm), при превышении которой материал может быть экструдирован.
Нагреваемые столы обычно устанавливаются на температуру около температуры стеклования, чтобы улучшить адгезию и уменьшить охлаждающие напряжения. Другие факторы включают температуру самого экструдируемого материала, температуру окружающей среды, различия в материалах между производителями, цвет материала (даже от одного и того же производителя) и даже историю температур, при которых материал хранился.
Таким образом, для каждого материала имеется свой диапазон температур:
- PLA обладает определенной степенью естественной адгезии, поэтому нагрев стола не является жизненно важным. Однако наилучшие результаты обычно достигаются в диапазоне от 50 до 60 ° C.
- PETG обычно лучше всего печатает при температуре от 75 до 85°C.
- ABS общеизвестно чувствителен к температуре стола и окружающей среды. Температура слоя должна быть в диапазоне от 105 до 115 ° C, но идеальная температура будет варьироваться в зависимости от температуры окружающей среды. Таким образом, ключевой фактор — это корпус для поддержания высокой и постоянной температуры воздуха.
- У TPU есть Tg, несмотря на то, что он уже эластичный. Температура слоя обычно находится в диапазоне от 45 до 60°C.
- TPE, несмотря на то, что имеет температуру стеклования от 60 до 120°C, не требует подогреваемого слоя, хотя обычно используется 60°C.
- Нейлон любит температуру, поэтому рекомендуется температура в диапазоне от 80 до 100°C.
В отношении других материалов лучше обращаться к рекомендациям производителя.
Как получить максимальную отдачу
Теоретически нагреваемый стол должен быстро нагреться до заданной температуры, а затем поддерживать ее стабильно. Однако в реальности все обстоит иначе и может существенно повлиять на качество печати.
- Помните о показаниях температуры: отображаемая температура вашего нагреваемого стола исходит от датчика (обычно термистора). Во-первых, они могут быть не совсем точными и со временем они ухудшаются и имеют тенденцию к занижению. Если у вас есть точный термомонитор, вы можете откалибровать его и обновить прошивку принтера, но чаще всего выполняется компенсационное изменение установленной температуры.
- Дайте время достичь рабочей температуры. Еще одна причина, по которой отображаемая температура может вводить в заблуждение — это «печать с холода». Датчик температуры стола может показывать определенную степень, но это может быть не достигнуто через верхнюю часть всей поверхности печати. Фактическая температура будет ниже указанной, поэтому вы не получите ожидаемого начального соблюдения. Кроме того, пока стол нагревается, он расширяется или сжимается. Если вы попытаетесь откалибровать стол до того, как будет достигнута рабочая температура, уровень рабочего стола может быть ниже на всю высоту слоя. 3D-принтеры различаются, но обычно требуется минимум 10 минут для достижения достаточно стабильной температуры.
- Учтите возможность неравномерного распределения температуры: связанный с этим момент заключается в том, что рабочие столы могут нагреваться неравномерно (см. изображения выше). Этот эффект обычно со временем выравнивается, но при высоких температурах или если ваш стол имеет недостаточную массу, это может продолжать оставаться проблемой и вызывать непостоянное сцепление, а также коробление. Решение обычно состоит в том, чтобы оставить достаточно времени для достижения постоянной температуры, но для высокотемпературной печати важен нижележащий слой, способный более равномерно распределять тепло.
- Убедитесь, что настройка ПИД-регулятора точна: этот последний пункт может существенно повлиять на печать, особенно при более высоких температурах. Плохая настройка может привести к колебаниям температуры (и связанным с ними расширению и сжатию). Это, в свою очередь, может проявляться в виде выступов и других дефектов поверхности вдоль оси Z. Правильная настройка PID вашего стола и термистора может решить эту проблему, и ее стоит делать даже на стандартных принтерах.
Последнее слово о безопасности. При температурах выше 50–60 ° C подогреваемый стол может обжечь. Поэтому будьте осторожны, особенно при переходе от PLA к материалам, которые печатаются при более высоких температурах.
