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Em comparação com a fabricação tradicional, a impressão 3D é mais barata, mais conveniente e cria muito menos bagunça e menos subprodutos tóxicos. Afinal, trouxe a prototipagem e a fabricação em pequena escala para nossos quartos. Mas embora a impressão 3D seja conveniente, certamente não é fácil.
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Absolutamente qualquer coisa, desde a tensão inadequada da correia e o torque de aperto incorreto do bico até a configuração errada de qualquer uma das centenas de configurações do software de fatiamento, pode causar falha catastrófica em sua impressão 3D. Mas não se preocupe porque compilamos as causas mais comuns de falhas de impressão 3D, juntamente com dicas úteis sobre como evitá-las.
1. Amarração
Amarrar pode não constituir uma falha catastrófica para impressões 3D cosméticas, mas finos pedaços de plástico correndo horizontalmente por todos os espaços vazios do seu modelo também anulam o propósito. Pior ainda, o encordoamento excessivo pode até causar problemas de folga em impressões funcionais – especialmente aquelas que envolvem peças móveis.
O que causa amarração?
O defeito desagradável ocorre quando uma impressora 3D não consegue impedir que o filamento derretido escorra do bocal enquanto atravessa as lacunas dentro do modelo 3D. Este fenômeno é governado por diversos fatores, que vão desde a viscosidade do filamento fundido até a pressão gerada no bocal.
Em outras palavras, imprimir em temperaturas excessivas tornará mais fácil para o filamento vazar do bocal e causar encordoamento. Enquanto isso, a falha em aliviar a pressão do bico também fará com que o plástico derretido seja empurrado para fora prematuramente. A presença de umidade no filamento também pode contribuir para o encordoamento.
Para piorar a situação, certos materiais como o PETG são intrinsecamente mais suscetíveis a este defeito de impressão 3D.
Como consertar amarrações: use uma temperatura mais baixa
Quanto mais alta a temperatura do bico, mais fácil será para o filamento vazar quando não deveria. Definir a temperatura correta do bico atinge a viscosidade correta do filamento, o que por sua vez permite que sua impressora 3D controle o fluxo do filamento fundido com mais precisão. Felizmente, existe uma maneira fácil de conseguir isso.
A maioria dos fatiadores modernos, como o PrusaSlicer, ou seu equivalente de código aberto, o SuperSlicer, possuem modelos de teste de torre de temperatura integrados. Use esses assistentes de calibração para ajustar a configuração de temperatura do bico para o filamento de sua escolha. A torre de temperatura permite imprimir várias seções do modelo em diferentes temperaturas do bico.
Isso é perfeito para encontrar a zona Cachinhos Dourados entre a maximização da força de adesão intercamada e a mitigação do encordoamento. Tire a impressão de teste em diferentes níveis para determinar qual configuração de temperatura é forte o suficiente para sua aplicação, ao mesmo tempo que atenua o encordoamento.
Como ajustar as configurações de retração
Agora que resolvemos a temperatura excessiva dos bicos, podemos ajudar sua impressora a aliviar a pressão dos bicos. Empurrar o filamento derretido de um pequeno orifício dentro do bico requer muita pressão. Se a tremenda força de impulso não for reduzida a tempo, o filamento continuará a escorrer pelo bico e se manifestará como um fio.
Seu software de fatiamento possui uma configuração chamada distância de retração para essa finalidade. Como o nome sugere, reduz a pressão do bico puxando o filamento na direção oposta. Os valores da distância de retração são medidos em milímetros e variam entre 0,4 mm e 1,2 mm para extrusoras de acionamento direto. As extrusoras Bowden, entretanto, requerem algo entre 2 mm a 7 mm de retração. Se você não tiver certeza sobre os tipos de extrusora, nosso explicador sobre extrusoras Direct Drive e Bowden deveria ter você coberto.
O valor também muda com a rigidez/elasticidade do material do filamento. Imprimir modelos de calibração otimizados para retração é a única maneira viável de determinar a configuração correta para sua impressora 3D. Assim como a torre de temperatura, a maioria dos cortadores decentes terá torres de retração embutidas. Caso contrário, você pode baixar uma torre de retração em Imprimíveis para descobrir qual configuração de distância de retração funciona melhor para você.
Além da distância de retração, a velocidade de retração também tem impacto no encordoamento. Varia entre 25 mm/sa 60 mm/s para a maioria dos filamentos, mas também depende se você está usando uma extrusora direta ou Bowden, ao mesmo tempo que é afetado pela resistência/elasticidade do material que está sendo impresso. Uma velocidade muito baixa piora o encordoamento, enquanto um valor excessivo fará com que o filamento seja mastigado pelas engrenagens da extrusora, ou mesmo quebre completamente. Mais uma vez, as impressões de calibração são o melhor curso de ação.
2. Obstruções do bico
O entupimento do bico ocorre quando o filamento não consegue passar pelo bico, resultando em impressões incompletas ou nenhuma extrusão. Ao contrário do encordoamento, isso invariavelmente causa falha total na impressão. Identificar a causa do entupimento e encontrar uma solução também não é tão simples, devido ao grande número de variáveis envolvidas.
O que causa o entupimento dos bicos e como evitá-los
A complexidade de uma extrusora de impressora 3D cria muitos pontos de falha que podem contribuir para o entupimento do bico. Em termos gerais, as principais causas variam desde problemas mecânicos (extrusora, bico, aquecedor) até seleção de filamentos e práticas de manuseio. Vamos dar uma olhada nas causas mais comuns.
Qualidade do filamento: Os filamentos mais baratos provavelmente contêm poeira e detritos, que podem se acumular no bico com o tempo e eventualmente bloqueá-lo. Não é incomum encontrar até mesmo fragmentos de metal dentro de filamentos fabricados por marcas que não seguem os padrões de fabricação adequados. Não é preciso muito para entupir um bocal médio que tem uma abertura de apenas 0,4 mm. Vale a pena usar filamentos de alta qualidade de marcas de renome. No entanto, mitigar o impacto negativo dos filamentos baratos é fácil se seguir o nosso guia de tração a frio para manutenção preventiva do bico .
Tamanho incorreto do bico: Filamentos de engenharia que empregam misturas de fibra de carbono e fibra de vidro podem facilmente entupir os bicos padrão de 0,4 mm encontrados na maioria das impressoras 3D. É melhor usar bicos maiores de 0,6 mm para mitigar o risco de materiais compósitos relativamente grandes bloquearem o pequeno orifício de um bico padrão. Este conselho também se aplica a filamentos de madeira, que brilham no escuro e com infusão de metal.
Altura excessiva da camada: Camadas mais espessas imprimem mais rápido, mas exagerar pode facilmente entupir o bico. Idealmente, a configuração da altura da camada não deve exceder 75% do tamanho do bico. Isso significa que uma altura de camada de 0,3 mm é o máximo que você pode usar com segurança para um bico de 0,4 mm.
A impressão de modelos em alturas de camada maiores exige um fluxo volumétrico de filamento radicalmente alto, o que é impossível sem aumentar a temperatura do bico. A falta de fornecimento de calor suficiente torna impossível para a extrusora empurrar o filamento frio para fora do bico.
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Fluência de calor: No extremo oposto do espectro, a impressão em temperaturas excessivas pode fazer com que o calor “rasteje” do lado quente, através do dissipador de calor, e para o lado frio. Os entupimentos dos bicos se manifestam sempre que o filamento derrete no lado errado do dissipador de calor. Se o seu ventilador hotend parar de funcionar, você nem precisa imprimir particularmente quente para materiais de baixo ponto de fusão, como o PLA, para entupir o bico.
Isso pode ser efetivamente mitigado verificando a operabilidade do ventilador hotend antes da impressão. O uso de protetores térmicos de titânio ou aço mais fino também reduz a deformação térmica. Se você estiver imprimindo PLA em uma impressora fechada, manter a porta aberta é uma boa ideia. Se nada mais funcionar, talvez seja necessário atualizar para um ventilador hotend mais potente.
Desgaste da extrusora: O motor da extrusora e o conjunto de engrenagens devem gerar enormes quantidades de torque e aderência para empurrar o filamento através do bico. Isto é especialmente verdadeiro em velocidades de impressão rápidas para materiais que imprimem em temperaturas mais altas. A saída de torque dos motores de passo da extrusora envelhecidos pode cair com o tempo ou as engrenagens da extrusora podem estar desgastadas. Uma combinação desses fatores em uma impressora antiga pode criar queda suficiente na força de extrusão para causar entupimento do bico.
No entanto, quando você acaba com um bico entupido, nosso bacana Guia de desentupimento de bicos de impressora 3D será útil.
3. Deformação
A deformação ocorre quando os cantos ou bordas de uma impressão se levantam da base de impressão durante a impressão. Embora isso possa parecer um defeito cosmético, prejudica a precisão dimensional das impressões funcionais, o que é um obstáculo. Pior ainda, o empenamento excessivo também pode fazer com que toda a impressão saia da base e estrague a impressão.
O que causa deformação?
É mais fácil entender a mecânica do empenamento se você visualizar uma parede em miniatura sendo impressa em ABS. As primeiras camadas são colocadas a 260°C sobre uma cama que é aquecida até 100°C para ajudar na adesão. À medida que a impressão avança, as camadas próximas da base estão a 100°C, enquanto as mais acima estão a um terço dessa temperatura.
As camadas superiores em contacto com o ar ambiente mais frio começam a encolher à medida que arrefecem, enquanto as camadas inferiores mais quentes perto do leito aquecido são relativamente maiores devido à expansão. O encolhimento das camadas superiores faz com que as camadas mais quentes perto da cama se enrolem, o que se torna evidente à medida que os cantos se levantam da cama.
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Embora a adesão ao leito possa mitigar o empenamento, na verdade isso acontece devido ao diferencial de temperatura entre as camadas quentes e frias da impressão. É precisamente por isso que o empenamento é mais evidente em materiais técnicos como o náilon e o ABS, que são impressos em temperaturas significativamente mais altas.
Como prevenir deformações
Superar o diferencial de temperatura acima mencionado é a melhor maneira de mitigar o empenamento. Conseguir isso é mais fácil para impressões ABS porque tudo o que você precisa é de uma câmara de impressão fechada. Isso retém o calor gerado pela base para elevar as temperaturas da câmara a até 70°C para impressoras menores, como a Voron série 0.
Este método também funciona para materiais mais desafiadores, como náilon e policarbonato. Idealmente, você deve mover os componentes eletrônicos da impressora para fora da câmara para garantir longevidade. Dito isto, um gabinete simples ainda não consegue evitar que impressões extremamente grandes ou altas se deformem em uma impressora 3D maior. Nesse ponto, você precisa aquecer ativamente a câmara de impressão para aproximá-la de 60°C, pelo menos.
Deve-se notar que essas altas temperaturas da câmara não são ideais para materiais como PLA e PETG, que tendem a amolecer nessas temperaturas. Esses materiais são melhor impressos em impressoras 3D abertas, com a base aquecida na temperatura de transição vítrea (amolecimento) (entre 45°C e 60°C) para auxiliar na adesão. A deformação pode ser ainda mais atenuada reduzindo a temperatura do bico, mas isso também leva a impressões mais fracas.
Como regra geral, adicionar abas a grandes superfícies planas ou abas a cantos afiados em suas impressões melhora a adesão, porque isso evita efetivamente que o material encolhido deforme as camadas inferiores. Nosso guia sobre várias superfícies de impressão 3D (e quando usá-los) o ajudará a melhorar a adesão da primeira camada.
4. Separação de camadas ou impressões fracas
A separação de camadas, ou delaminação, ocorre quando as camadas de uma impressão não aderem adequadamente umas às outras, resultando em lacunas ou rachaduras na impressão. Uma impressora 3D é essencialmente uma pistola de cola quente controlada por um robô. E a cola hot melt funciona porque é, bem, quente.
Da mesma forma, imprimir em temperaturas de bico mais baixas resultará em impressões mais bonitas que não deformam muito, mas a falta de calor prejudica seriamente a adesão entre camadas. Isso leva a impressões fracas que se quebram facilmente ao longo das linhas da camada.
Como melhorar a adesão das camadas e evitar impressões fracas
A resistência da sua impressão 3D em todas as direções, exceto ao longo das linhas da camada, é controlada pelo fabricante do filamento. Leia mais em como a escolha do filamento afeta o sucesso de suas impressões 3D . No entanto, as linhas de camada são os pontos invariáveis de falha para todas as impressões 3D, independentemente do material utilizado. Portanto, é fundamental seguir estas práticas recomendadas para melhorar a adesão entre camadas.
Impressão em temperaturas adequadas: Calibre a temperatura do bico com as impressões de teste da torre de temperatura mencionadas acima. Esses modelos 3D são projetados para serem ajustados em cada seção de temperatura para verificar a resistência de adesão da camada. Esta é a melhor maneira de encontrar um equilíbrio entre qualidade de impressão e resistência da camada intermediária.
Alta velocidade do ventilador de resfriamento da peça: Definir a velocidade do ventilador de resfriamento da peça muito alta pode fazer com que as camadas esfriem muito rapidamente, resultando em má adesão. Embora o resfriamento mais rápido das peças garanta impressões mais bonitas e melhor qualidade de balanço/suporte, isso impacta negativamente a adesão intercamadas em materiais como ABS, náilon e policarbonato.
Filamento úmido: A presença de umidade no filamento faz com que seja produzido vapor no bico quente, o que introduz microbolhas e vazios no material extrudado. Isso não apenas prejudica a qualidade da superfície da impressão, mas também a torna quebradiça. Materiais adequados para iniciantes, como PLA e PETG, não são suscetíveis à umidade, mas filamentos higroscópicos, como o náilon, devem ser bem secos em um secador de filamentos antes da impressão.
Os Quatro Cavaleiros do Apocalipse da Impressão 3D
Conseguir impressões 3D bem-sucedidas não significa garantir uma boa adesão da primeira camada. Ajustar as configurações da impressora e do slicer para mitigar esses quatro modos comuns de falha deve reduzir significativamente suas chances de encontrar uma impressão 3D com falha.