3D-печать: коробление и адгезия к столу – советы
Вы запускаете долгую печать вечером, все выглядит хорошо – а утром вместо аккуратного корпуса на печатном столе лежит полуотвалившаяся, изогнутая деталь. Углы задираются, нижняя сторона напоминает маленькую горку, а в худшем случае сопло уже прогрызло ваш рабочий образец. Именно такие сцены мы постоянно видим в мастерской 33d.ch – как на недорогих начальных устройствах, так и на профессиональных машинах.
Общим для всех этих случаев почти всегда являются две причины: коробление (то есть задирающиеся края) и слишком слабая адгезия к столу. Оба эти фактора приводят к тому, что проекты идут часами, а затем терпят неудачу незадолго до конца – и да, это ужасно раздражает, особенно когда клиент ждет прототип.
Поэтому мы объединили наш опыт: как физически возникает коробление, какие настройки обычно работают для PLA, PETG и ASA, какие вспомогательные средства печати действительно помогают, и где циркулируют мифы, которые приносят больше разочарования, чем прогресса.
Quelle: Собственное представление
Основы и причины
Что на самом деле происходит при коробленни
При FDM 3D-печати термопласт (например, PLA, PETG или ASA) расплавляется и слой за слоем наносится на печатный стол тонкими дорожками. При охлаждении пластик немного сжимается. Когда это происходит с разной скоростью в разных слоях, верхние области тянут за собой нижние – края загибаются вверх, и возникает типичное коробление.
Технически говоря, мы говорим о внутренних напряжениях из-за разницы температур, которые превышают адгезию между деталью и печатным столом (Источник). Особенно подвержены крупные, плоские детали и материалы с более сильной усадкой, такие как ABS, ASA или нейлон, в то время как PLA и многие типы PETG считаются «низкокороблящимися» (Источник).
Первый слой как фундамент
По крайней мере, так же часто печать терпит неудачу, потому что первый слой вообще никогда не прилипает должным образом. Филамент просто свободно укладывается, цепляется за сопло, тащится за ним или смещается даже при малейших толчках (Источник). Здесь большую роль играют выравнивание стола, Z-смещение, температура стола, загрязнения (жир с пальцев!) и выбор поверхности (стекло, PEI, структурированный лист) (Источник).
На практике мы часто можем «прочитать» последующий ход печати уже по первому слою: если он неравномерный, слишком сильно сплюснутый или дырявый, опасность коробления резко возрастает (Источник). В 33d.ch нам потребовалось некоторое время, чтобы привыкнуть действительно смотреть на первые две-три минуты – сегодня мы скорее остановим печать раньше, чем через восемь часов доставать из принтера изогнутую, как банан, деталь.
Quelle: makeuseof.com
Типичные признаки – небольшие воздушные зазоры между деталью и столом или слышимое «щелканье», когда сопло проходит по приподнятым краям. В литературе коробление описывается как видимое загибание краев или целых поверхностей вверх, чаще всего начиная с углов первых слоев (Источник, Источник, Источник). Чем крупнее и площе деталь, тем сильнее проявляются эти эффекты – особенно при высоких температурах печати и стола.
Нагретый стол решает проблему только в том случае, если первый слой действительно лежит чисто. Если стол не выровнен должным образом или Z-смещение слишком велико, первый слой находится слишком далеко (плохой контакт). Если он слишком низко, материал сплющивается, образуется «слоновий хвост», и филамент может накопиться сбоку (Источник). Кроме того, отображаемая температура стола часто на 5–10 °C выше фактической температуры стекла или листа (Источник). А если стол к тому же покрыт отпечатками пальцев или пылью, у филамента почти нет шансов по-настоящему зацепиться (Источник).
Окружение и сквозняки
Сквозняк действует как турбо-ускоритель коробления: если угол крупной детали охлаждается быстрее остального, он сильнее сжимается и заметно поднимается (Источник). Особенно для ABS или ASA достаточно легких потоков воздуха из окон или вентиляционных шахт, чтобы вызвать трещины и расслоения (Источник). Для PLA многие производители рекомендуют стабильную комнатную температуру около 20–25 °C; резкие перепады вниз – например, «лишь ненадолго» приоткрытое окно зимой – значительно повышают риск коробления (Источник). Корпус или, по крайней мере, защищенное от ветра место снижают эти градиенты температур и часто делают результаты заметно более воспроизводимыми (Источник).
Быстрая контрольная проверка причин
Если у вас что-то поднимается при печати, мы в мастерской обычно проходим эти пункты именно в таком порядке:
- Очистить стол (изопропанолом или моющим средством) и проверить на наличие царапин или остатков.
- Проверить выравнивание и Z-смещение (тест с бумагой или mesh-leveling).
- Наблюдать за первым слоем: ложится ли он чисто, без зазоров и бугров?
- Исключить сквозняки (окно, кондиционер, вентилятор соседнего принтера).
- Проверить температуру стола в рекомендуемом диапазоне и при необходимости скорректировать с шагом 5°C.
| Симптом | Типичная причина | Что мы проверяем в первую очередь |
|---|---|---|
| Углы поднимаются после нескольких миллиметров высоты печати | Внутренние напряжения и недостаточная адгезия | Включить brim, очистить стол, уменьшить вентилятор в первых слоях |
| Деталь можно сдвинуть легким нажатием пальца | Первый слой лежит слишком высоко или стол загрязнен | Скорректировать Z-смещение, перевыполнить выравнивание, обезжирить поверхность |
| Коробится только один угол, обычно в сторону комнаты | Сквозняк или сильный градиент температур | Переставить принтер или построить корпус, закрыть окна |
Материало-специфичные настройки
Выбор материала и настройки сильно влияют на то, насколько чувствительна печать к коробленню. PLA считается относительно простым и часто требует всего 50–60 °C стола для хорошей адгезии (Источник). PETG прилипает значительно сильнее, склонен к образованию нитей и все же может коробиться при печати крупных деталей – особенно, если стол слишком холодный или охлаждение слишком агрессивное (Источник). ASA механически прочен и термостоек, но требует значительно более горячего стола (около 90–120 °C) и очень хорошо выигрывает от корпуса, чтобы контролировать коробление (Источник).
Некоторые практические руководства и указания производителей называют в качестве ориентировочных отправных точек: PLA обычно 50–60 °C, PETG 70–85 °C и ABS 90–110 °C (Источник). Для PETG часто рекомендуются 70–90 °C с оптимальным значением около 80 °C, особенно на стекле или структурированном листе (Источник, Источник). Для ASA многие рекомендации находятся в диапазоне 90–120 °C для стола, иногда немного сниженные для специальных формул, но практически всегда с хорошо предварительно нагретой пластиной (Источник).
Мы последовательно начинаем с этих диапазонов для новых филаментов и затем постепенно продвигаемся с шагом 5 °C. Каждое изменение мы документируем фотографией первого слоя – так вы позже сразу увидите, при какой комбинации края остаются наиболее ровными.
Для PLA и большинства применений PETG достаточно помещения без сквозняков; многие пользователи успешно печатают PETG на открытых устройствах при температуре стола 70–85 °C (Источник). Корпус становится интересным, когда вы печатаете крупные детали из PETG или детали из ASA/ABS, где разница температур может быстро привести к напряжениям (Источник). Для ASA производители и сообщество явно рекомендуют закрытую камеру или, по крайней мере, импровизированную защиту от ветра, чтобы поддерживать стабильную температуру окружающей среды и избегать расслоений (Источник, Источник).
Так мы тестируем новый филамент в 33d.ch
- Выберите небольшую калибровочную деталь (например, пластину 60x60 мм со скругленными углами).
- Установите температуру стола согласно рекомендации производителя, отключите вентилятор для первых 3–5 слоев.
- Включите brim (5–10 линий), уменьшите скорость печати для слоя 1 до 20–30 мм/с.
- Запустите печать, наблюдайте и документируйте первый слой (фото, короткая заметка о температуре и вентиляторе).
- Меняйте только один параметр за проход – иначе вы потом не будете знать, что именно помогло.
Это звучит как некоторая работа, но в среднесрочной перспективе экономит огромное количество времени, потому что вы позже можете использовать свои собственные профили материалов.
Вспомогательные средства печати и настройки слайсера
Если основы соблюдены, но деталь все еще капризничает, в дело вступают вспомогательные средства печати. Brim – это широкий воротник из одной или нескольких линий, который прилегает непосредственно к внешним краям вашей детали и увеличивает площадь контакта. Это стабилизирует, прежде всего, узкие или высокие детали и уменьшает коробление, не ставя всю деталь на массивное основание (Источник). Raft, напротив, представляет собой многослойную пластину под всей моделью – отлично подходит для очень подверженных деформации материалов, таких как ABS или ASA, но требует много материала и его сложнее чисто удалить (Источник).
На практике для PLA и PETG широкого brim во многих случаях вполне достаточно, в то время как raft демонстрирует свои сильные стороны при печати крупных, сложных деталей из ASA или ABS. Мы часто сталкивались с тем, что деталь без brim на 80% высоты печати катастрофически коробилась – та же задача с brim в 8 линий оставалась совершенно плоской. Фото до/после детали из ASA без и с обильным brim очень наглядно демонстрирует эту разницу.
Quelle: tronxy.com
Стекло с клеем Pritt/UHU, покрытия PEI, структурированный лист или специальные адгезионные спреи – все они проверены на практике, но работают по-разному в зависимости от материала (Источник). Для ASA производители, например, рекомендуют стекло, ленту Kapton или Blue Tape в сочетании с лаком для волос или клеями для 3D-печати, чтобы улучшить адгезию и при этом сохранить возможность отделения (Источник). Важно регулярно очищать стол изопропанолом или моющим средством, чтобы удалить жир и пыль (Источник). Если определенная комбинация – например, PETG прямо на гладком PEI – прилипает слишком сильно, тонкий слой клея-карандаша может служить разделительным слоем и сделать детали легче отделяемыми позже (Источник).
Помимо brim и raft, помогают прежде всего медленная первая слой, слегка увеличенный поток и уменьшенное или отключенное охлаждение детали в первых слоях (Источник). Многие практические руководства рекомендуют скорость 20–30 мм/с и экструзию 105–110% для слоя 1, чтобы филамент успел осесть (Источник). Для материалов с высокой усадкой, таких как ASA, имеет смысл настройка вентилятора 0–20% или полностью без вентилятора – но при горячем столе и, в идеале, корпусе (Источник). Для PETG хорошо работают умеренные значения вентилятора около 30–50% после первых слоев, чтобы уменьшить образование нитей, не усиливая коробление излишне (Источник).
Чек-лист слайсера для стабильного первого слоя
- Высота первого слоя выбирать немного выше (например, 0,20–0,28 мм), чтобы компенсировать мелкие неровности.
- Скорость первого слоя ограничить до 20–30 мм/с.
- Поток первого слоя слегка увеличить (105–110%), но только если слой еще не выглядит слишком сплющенным.
- Brim для крупных, плоских или угловатых деталей активировать по умолчанию.
- Охлаждение детали в первых 3–5 слоях оставить выключенным или сильно уменьшенным.
В 33d.ch мы привыкли проходить эти пункты как небольшую предпечатную проверку перед долгими печатями – это значительно сокращает количество неудач.
Мифы и недоразумения
Миф 1: «Чем выше температура стола, тем меньше коробление – поэтому просто включите максимум».
Оценка: скорее неверно. Слишком холодный стол часто приводит к плохой адгезии и, следовательно, к коробленню, но слишком горячий стол вызывает другие проблемы, такие как слоновий хвост, перегретые первые слои и крайне сложно снимаемые детали (Источник). Рекомендации производителей для PLA, PETG и ABS обычно составляют 50–60 °C, 70–85 °C и 90–110 °C – далеко от «все на 110 °C» (Источник, Источник). Наш подход: начинать в рекомендуемом диапазоне, затем корректировать небольшими шагами и сравнивать результаты с фотографиями первого слоя – все остальное скорее гадание.
Миф 2: «PETG никогда не коробится, коробление – проблема только ABS/ASA».
Оценка: неверно. PETG имеет меньшую усадку, чем классический ABS, но может заметно коробиться при печати крупных деталей и при слишком низких температурах стола – особенно по углам (Источник). Поэтому практические руководства последовательно рекомендуют нагреваемый стол 70–90 °C и часто пониженное охлаждение в первых слоях для предотвращения коробления (Источник, Источник). В темах сообщества можно найти оба крайних мнения – от «PETG никогда не коробится» до «я вообще ничего не могу напечатать ровно» (Источник). Разница почти всегда кроется в настройках и окружении, а не в этикетке на катушке.
Миф 3: «Raft всегда лучше предотвращает коробление, чем Brim».
Оценка: зависит от случая. Raft обеспечивает максимальный контакт со столом и маскирует неровности, поэтому принципиально очень хорош против коробления – особенно для ABS/ASA или очень крупных деталей (Источник). В то же время, опыт сообщества показывает, что модель все равно может коробиться над raft, если окружение, температуры или охлаждение не подходят (Источник). Brim во многих случаях достаточен, потребляет меньше материала, легче удаляется и меньше изменяет нижнюю сторону (Источник). В 33d.ch мы прибегаем к raft только тогда, когда brim и чистые настройки уже недостаточны.
Миф 4: «Больше охлаждения вентилятором всегда помогает, потому что деталь быстрее твердеет».
Оценка: скорее неверно. Сильное охлаждение вентилятором важно для PLA, чтобы получить чистые детали и нависающие элементы, но может усиливать коробление, особенно в первых слоях, потому что пластик слишком быстро остывает, и углы сильнее отрываются от стола (Источник). Многие рекомендации предполагают полное отключение вентилятора в первых 3–5 слоях, а затем постепенное увеличение (Источник). Для ABS и ASA производители часто советуют по возможности избегать охлаждения детали, так как оно может способствовать коробленню и расслоениям (Источник).
Миф 5: «Коробление – это просто признак дешевого принтера, а не настроек».
Оценка: неверно. Разумеется, высококачественные принтеры имеют преимущества в плоскостности стола, стабильности температуры и авто-выравнивании, но коробление возникает прежде всего из-за физики, а не из-за логотипов на корпусе. Даже дорогие устройства демонстрируют сильное коробление при неправильных температурах, избыточном сквозняке или неподходящих материалах (Источник). В то же время, многие проблемы на недорогих принтерах можно значительно уменьшить, если тщательно отрегулировать выравнивание, температуру стола, клей, brim и окружение (Источник). Хорошее фото до/после недорогого принтера до и после калибровки часто является лучшим опровержением этого мифа.
Quelle: YouTube
Кто предпочитает, чтобы тема была объяснена в видео, найдет много хороших пошаговых инструкций. Рекомендуемое видео: Как исправить коробление при 3D-печати (на английском) – здесь самые важные причины и контрмеры очень наглядно показаны.
Практическое применение в повседневной жизни
Для повседневной работы в мастерской или в хобби-подвале четкий порядок действий полезнее, чем 100-й список «секретных советов». При новых настройках мы действуем примерно следующим образом: сначала тщательно очищаем стол, затем проверяем выравнивание (тест с бумагой или mesh-leveling) и осознанно медленно наблюдаем за первым слоем (Источник). Затем мы начинаем с разумной температуры стола в рекомендуемом диапазоне и оптимизируем с шагом 5 °C, делая при этом фотографии первых слоев (Источник, Источник). Как только предстоят крупные или очень плоские детали, мы добавляем brim и – для ASA/ABS – корпус (Источник).
Для оценки информации мы не полагаемся на один-единственный источник. Грубо мы делим их на три группы: технические характеристики производителя и технические блоги (базовые значения для материалов и температур), независимые тесты, такие как сравнение PLA, PETG и ASA от CNC Kitchen (механические свойства и реалистичные условия печати), и темы сообщества для конкретных проблемных случаев, где мы обращаем внимание прежде всего на повторяющиеся шаблоны и информативные фотографии (Источник, Источник). Таким образом мы избегаем того, чтобы один-единственный отчет об опыте привел нас в тупик.
Quelle: YouTube
Еще одно достойное просмотра видео: Руководство по первому слою и адгезии к столу (на английском). Такие видео являются хорошим дополнением к собственным тестам – но они не заменяют их полностью, потому что каждый принтер и каждый филамент реагируют немного по-разному.
Несмотря на множество статей и блогов, остаются некоторые пробелы. Так, существуют таблицы с рекомендуемыми температурами стола, но лишь небольшое количество общедоступных серий измерений, которые систематически исследуют реальные температуры поверхности в различных местах стола – при этом могут возникать отклонения в 5–10 °C между датчиком и фактической поверхностью стекла (Источник). Также по теме корпусов мы скорее полагаемся на практический опыт, чем на жесткие предельные значения для оптимальных температур в рабочей камере для каждого материала; часто упоминаются 25–40 °C, но это пока едва ли подтверждено широкомасштабными исследованиями (Источник).
Интересны, но пока мало документированы «Low-Warp» или модифицированные материалы, такие как ABS+, варианты ASA или наполненные сорта PETG. Производители подчеркивают здесь пониженную усадку, но независимые сравнительные данные редко бывают в открытом доступе (Источник). Наша рекомендация: использовать данные производителя как отправную точку, но всегда комбинировать с небольшими собственными тестами – особенно для новых филаментов и непривычных комбинаций поверхности стола и клея.
В итоге, коробление и плохая адгезия к столу – это не таинственное проклятие, а результат разницы температур, свойств материала и недостаточного контакта между первым слоем и печатным столом. Если вы комбинируете реалистичные температуры стола, стабильное окружение, чистое выравнивание, разумно используемые brim или raft и подходящие клеи, вы сможете в большинстве случаев очень хорошо справляться с PLA, PETG и ASA – и ваши собственные фотографии до/после это подтвердят.
Мини-вывод: 5 вещей, которые можно попробовать немедленно
- Очистить стол и проверить выравнивание – по нашему опыту, это одно уже решает большую часть проблем с адгезией.
- Замедлить первый слой – 20–30 мм/с и немного больше потока дают филаменту время для соединения со столом.
- Brim как стандарт для проблемных деталей – все, что крупное, плоское или угловатое, автоматически получает brim.
- Устранить сквозняки – отодвинуть принтер от окон и вентиляционных отверстий или использовать простой корпус.
- Документировать изменения – фотографии, короткие заметки и собственные профили сэкономят вам много поиска при следующем проекте.