Czy kiedykolwiek próbowałeś drukować wazy, miski, kubki i inne wodoszczelne modele? Jeśli tak, z jakiego materiału i na jakich ustawieniach? Czy wydruk wyszedł faktycznie wodoszczelny?

Pewnie już wiesz, że wydruki nie będą wodoszczelne same z siebie – potrzeba trochę dodatkowej pracy. Jeśli jakakolwiek waza drukowana na standardowych ustawieniach (0,15 mm – Quality, wypełnienie gyroidalne 15%) została wypełniona wodą, prawdopodobnie szybko dotarło do Ciebie, że taki cienkościenny model przecieka, ale wydruki o grubszych ściankach są bardziej szczelne. Drukowane elementy mają właściwości inne od wtryskiwanych czy formowanych rozdmuchowo, dlatego konieczne jest dopasowanie ustawień, aby końcowy produkt nie przepuszczał wody. W tym artykule damy Ci kilka porad na temat zapobiegania przeciekaniu wydruków i zwiększenia ich funkcjonalności.

Łatwo nie zawsze znaczy dobrze

Twoją pierwszą myślą może być ułatwienie sobie zadania przez obróbkę gotowego wydruku. Wydawałoby się, że wystarczy pokryć go żywicą epoksydową, wygładzić acetonem itp., ale takie procedury nie są wcale najlepszym wyborem. Wymagają dodatkowego czasu, zebrania odpowiednich narzędzi, posługiwania się acetonem itd. Dlatego lepiej jest zaprojektować model w odpowiedni sposób i ustawić parametry cięcia tak, aby wydruk od razu był wodoszczelny, bez potrzeby wykonywania dodatkowych czynności.

Dobrą wiadomością jest to, że przeprowadziliśmy za Ciebie wiele testów, aby odnaleźć najlepsze ustawienia. Wydrukowaliśmy dziesiątki modeli testowych, szukając granicy wodoszczelności, następnie porównaliśmy wyniki z poradami dostępnymi w Internecie, a teraz z radością przekażemy Ci nasze wnioski.

Wybór materiału

Istnieją filamenty mające lepsze właściwości mechaniczne, temperaturowe lub odporność chemiczną. Ale czy są takie, które zapewniają lepszą szczelność? Cóż… tak, ale nie.

Po pierwsze, istnieją filamenty, które całkowicie nie nadadzą się do wydruków wodoszczelnych – np. PVA czy BVOH, ponieważ są rozpuszczalne w wodzie. Jeśli wlejesz wodę do wydruku z takiego materiału, prawie natychmiast zacznie przeciekać i zamieni się w coś, co wycieka czasami z nosa… Ale czy istnieje różnica między PLA i PETG?

Nasze wnioski są następujące: jeśli wydruk będzie miał grubą powłokę (6 obrysów / 2-3 mm lub więcej), to materiał nie ma znaczenia. Jednak już przy cieńszej powłoce (2-4 obrysów / 0,9-1,8 mm), różnica staje się wyraźna. W takim przypadku najszczelniejszy okazuje się polipropylen (PP), zaraz po nim CPE, PC, ASA i ABS. TPEE jest odrobinę gorszy, ale wciąż blisko. Inne przetestowane filamenty (HIPS, Nylon, PETG, PLA, PVB) przeciekają znacznie bardziej.

Różne źródła podają częściową rozpuszczalność PLA w wodzie i utratę jego szczelności. W rzeczywistości PLA nie rozpuści się całkowicie, ale w niektórych przypadkach może puchnąć i zachowywać się jak knot, ciągnąc wodę. Może to spowodować przeciekanie wypełnionej wazy nawet po kilku tygodniach. W naszych testach nie zaobserwowaliśmy jednak takich problemów (przy wydrukach z Prusamentu PLA). Dotyczy to również doniczek wydrukowanych z PLA, które nie wykazują żadnego przeciekania nawet po długim czasie (zapoznaj się z naszym artykułem o ogrodnictwie).

Wybór odpowiedniego modelu

Jednym z kluczy do sukcesu jest unikanie zbyt skomplikowanych kształtów, ponieważ w ich ścianach zazwyczaj powstają przestrzenie, które mogą powodować przeciekanie. Dobrze jest również wybrać model z grubymi ściankami (2-3 mm lub nawet więcej). Jeśli wybierzesz model, który pozwoli Ci ustawić np. tylko 2 obrysy, prawdopodobnie nie będzie w stanie utrzymać wody i będzie wymagać jakiejś obróbki.

Wysokość warstwy

Różne źródła podają, że warto zwiększyć wysokość warstwy, aby zmniejszyć ilość ich łączeń, które są głównym źródłem przecieków. Podobnie, niektórzy twierdzą, że większe warstwy pomagają również przy wydrukach transparentnych – a my obaliliśmy tę hipotezę. A tym razem dowiedliśmy, że nie działa to również w przypadku modeli wodoszczelnych. Drukowanie odrobinę grubszych warstw ma sens przy większych dyszach, ale jeśli mówimy o dyszy 0,4 mm, najlepiej sprawdza się warstwa o wysokości 0,15 mm. W przeciwieństwie do niektórych twierdzeń, nasze testy dowiodły, że niskie warstwy (0,05 mm) dają najlepszą szczelność, podczas gdy wyższe (0,3 mm) dają najgorszą. Aby rozjaśnić sytuację, wydaje się, że głównym źródłem nieszczelności nie były łączenia warstw, ale szwy i przejścia między wypełnieniem, a obrysami. Drukowanie warstw o wysokości 0,15 mm nie tylko zapewnia świetną jakość, ale również całkiem dobrą szczelność. Głównym celem jest stworzenie jak najgęstszej ściany, a my dowiedliśmy, że najlepszym sposobem jest niska warstwa, gęste wypełnienie i wysoka temperatura – zapoznaj się z naszym artykułem o drukowaniu modeli przejrzystych.

Dolne/górne warstwy

Nie zapomnieliśmy przetestować ilości dolnych i górnych warstw. Co interesujące, okazało się, że ich liczba nie jest tak ważna, jak liczba obrysów. Wszystkie nasze modele testowe z liczbą 2-7 dolnych warstw (i 8 obrysów) były wodoszczelne. Ważna jest informacja, że modele były drukowane dnem do dołu, kładąc płaską powierzchnię na stole, co może tworzyć bardzo szczelną barierę dzięki wgniataniu filamentu w stół. Problematycznym obszarem jest łączenie zwartych warstw z obrysami. Możesz dopasować te parametry w sekcji Ustawienia druku – Zaawansowane – Nakładanie wypełnienia na obrysy, aby poprawić połączenie lub zwiększyć przepływ filamentu.

Obrysy

Nasze testy pokazały, że liczba obrysów jest najważniejszym parametrem dla wodoszczelności wydruku. Krótko mówiąc: czym więcej obrysów, tym wyższa szansa na całkowicie szczelny model. Większość wydruków w naszych testach działa bezproblemowo z 4-6 obrysami (i grubością ścianek w przedziale 2-3 mm). Oczywiście różne materiały wymagają różnej liczby obrysów. Poniżej znajdziesz graniczne wartości dla poszczególnych materiałów podczas drukowania testowego cylindra:

Drukowanie jednego obrysu w trybie wazy wystarczało do zapewnienia szczelności wszystkim testowanym materiałom. Stanowi to poparcie naszych wniosków o szwie będącym głównym źródłem nieszczelności. Proste kształty można drukować w trybie wazy, ale skomplikowane mogą się do tego nie nadać. Dlatego uważamy, że dwa obrysy to minimalna ilość.

Przepływ

Zwiększenie przepływu również jest sposobem na zwiększenie szczelności modelu, ale ma to znaczącą wadę – model straci dokładność wymiarową i prawdopodobnie będzie mieć brzydkie wykończenie powierzchni. Jeśli drukujesz coś, co nie wymaga dużej precyzji, to spróbuj ustawić przepływ na poziomie 105-110% (Ustawienia filamentu / Współczynnik ekstruzji), ale nie zapominaj, że może to znacznie zwiększyć nitkowanie i wyciekanie filamentu (np. przy PETG).

Zwiększenie współczynnika ekstruzji jest prawdopodobnie najprostszym sposobem na poprawienie szczelności wydruków 3D. Jeśli chcesz drukować w trybie wazy, to może być to jedyna metoda na zatrzymanie cieczy w środku (chyba, że chcesz poddać gotowy wydruk jakiejś obróbce).

Kilka dodatkowych porad

• Upewnij się, że dysza jest czysta wewnątrz i na zewnątrz. Pył i inne drobinki obecne na i w dyszy lub jej przytkanie mogą zwiększyć ilość szczelin w wydruku.
• Jeśli drukujesz modele o grubych ściankach, to nie musisz ustawiać gęstości wypełnienia na 100%, ale w tym przypadku ważne jest zwiększenie ilości obrysów. Pozwoli to poprawić szczelność, ale również właściwości mechaniczne.
• Zwiększ temperaturę o 5-10°C (w zależności od rodzaju filamentu). Najbardziej optymalne ustawienia to zwiększenie temperatury w połączeniu z mniejszą wysokością warstwy, co pozwoli wzmocnić łączenia warstw przez zwiększenie gęstości modelu.

Podsumowanie

• Wybieraj proste kształty
• Cienkościenne modele najlepiej drukować z PP lub CPE
• Nie zwiększaj wysokości warstw (najlepiej sprawdza się 0,15 mm i mniej)
• Liczba dolnych warstw nie ma znaczenia. Warto jednak dla pewności ustawić 5 lub więcej.
• Ustaw 4 obrysy lub więcej (jeśli nie drukujesz w trybie wazy).
• Zwiększ przepływ filamentu (współczynnik ekstruzji), jeśli nie możesz użyć większej ilości obrysów.

Obróbka gotowego wydruku

Jak udowodniliśmy, kilka podstawowych ustawień i wybór odpowiedniego filamentu zazwyczaj pozwala osiągnąć wydruk wodoszczelny bez jakiejkolwiek obróbki. A co, gdy potrzebujemy czegoś więcej? Poniżej znajdziesz kilka porad dotyczących obróbki wydruków, które pozwolą Ci osiągnąć jeszcze więcej.

Lakier akrylowy

Najprostszą, najbardziej przyjazną metodą uszczelnienia wazy jest użycie bezbarwnego lakieru akrylowego. Po prostu pokryj model z zewnątrz i pozwól mu wyschnąć. Lakier akrylowy (matowy i błyszczący) możesz kupić w większości sklepów narzędziowych i w marketach budowlanych. Pamiętaj, że nie zalecamy używania go na modelach przeznaczonych do kontaktu z żywnością. W takich przypadkach zalecamy żywicę epoksydową certyfikowaną do zastosowań przy żywności lub wybór innej metody obróbki powierzchni.

Lakier do paznokci

Może wydawać się to zaskakujące, ale lakier do paznokci również nada się do uszczelnienia powierzchni. Jego główną zaletą jest łatwa dostępność, możesz go kupić w każdej drogerii lub poprosić o niego kogoś, kto go używa. Główną wadą jest niepraktyczne nakładanie, ponieważ zazwyczaj występuje w małych buteleczkach z pędzelkiem. Jest również dość drogi w porównaniu do innych metod.

Żywica epoksydowa

Uszczelnienie powierzchni żywicą epoksydową przeznaczoną do kontaktu z żywnością nie tylko zapewni mu nieprzemakalność, ale jest również jedną z metod do użycia przy drukowaniu przedmiotów bezpiecznych dla żywności. Pamiętaj, że praca z żywicą epoksydową jest dość „brudna” i wymaga specjalnego podejścia, jeśli chodzi o bezpieczeństwo. Używanie rękawiczek i ochrony dróg oddechowych to absolutne minimum. Zawsze przestrzegaj instrukcji producenta preparatu, którego używasz, zwłaszcza jeśli chodzi o powłoki dopuszczone do kontaktu z żywnością. Utwardzenie żywicy epoksydowej może zająć kilka dni, co dołoży się do czasu ukończenia modelu.

Wygładzanie chemiczne

Obecnie najczystszą metodą obróbki jest wygładzanie chemiczne. Nie powoduje zbyt dużego bałaganu, ale łączy się z wydzielaniem pewnej ilości oparów. W rezultacie otrzymasz jednak dość czystą, gładką powierzchnię, w zależności od użytego materiału. Największą wadą tej metody jest mała ilość filamentów poddających się wygładzaniu chemicznemu. Dla jasności: każdy rodzaj filamentu jest rozpuszczalny w jakimś roztworze, ale tylko cztery z nich poddają się relatywnie bezpiecznym w użyciu chemikaliom – ABS, ASA, HIPS oraz PVB. Nie będziemy tu opisywać metod wygładzania chemicznego, ponieważ potrzebowalibyśmy do tego całego artykułu… Czekaj, czekaj, przecież już go napisaliśmy! Zapoznaj się z naszym starszym artykułem oraz przewodnikiem po materiałach, gdzie znajdziesz więcej informacji.

Tworzenie waz, kubków i innych modeli wodoszczelnych nie jest fizyką kwantową. Dzięki prawidłowym ustawieniom możesz wydrukować całą gamę różnych modeli, a prawie wszystko możesz uszczelnić dzięki odrobinie wysiłku włożonego w obróbkę. Możesz zarzucić nam niepełną weryfikację wszystkich możliwości. Nie omówiliśmy na przykład impregnacji próżniowej lub wyżarzania, ale mamy nadzieję, że zgodzisz się, że są to metody zaawansowane i rzadko używane, nawet przez najbardziej zaawansowanych majsterkowiczów. Z przyszłego artykułu dowiesz się, czy możliwe jest wydrukowanie całkowicie szczelnych modeli, np. pojemników, które można zanurzyć w wodzie na jakiś czas. W międzyczasie bardzo chętnie zobaczymy Twoje wodoszczelne wydruki. Udanego drukowania!