Dlaczego filamenty polimerowe kurczą się podczas druku 3D?
Zanim przejdziemy do konkretnych metod minimalizacji skurczu, warto zrozumieć, dlaczego w ogóle występuje ten problem. ABS, Nylon czy nawet niektóre odmiany PLA zmieniają swoją objętość podczas ochładzania. To zupełnie naturalne zjawisko – gdy polimer przechodzi ze stanu stopionego do stałego, jego cząsteczki układają się gęściej, powodując zmniejszenie wymiarów wydruku. Problem w tym, że czasem skurcz jest nierównomierny. Dolne warstwy stygną szybciej niż górne, a krawędzie szybciej niż środek. To prowadzi do odrywania się wydruku od stołu, wypaczania kształtów, a w skrajnych przypadkach – pękania całej konstrukcji.
Nie każdy filament reaguje tak samo. ABS potrafi skurczyć się nawet o 1-2%, co przy większych modelach daje już zauważalne różnice. Nylon jest jeszcze bardziej kapryśny, szczególnie gdy pracujemy w niekontrolowanych warunkach środowiskowych. To nie jest tylko kwestia dokładności wymiarowej – wypaczony wydruk często nadaje się wyłącznie do kosza.
Jak ustawić parametry druku, żeby zminimalizować skurcz?
Dobór odpowiednich ustawień w slicerze to często pierwsza linia obrony przed deformacjami. Temperatura jest kluczowa, ale nie zawsze działa intuicyjnie. Zbyt wysoka może wydawać się rozwiązaniem, bo polimer dłużej pozostaje plastyczny, ale paradoksalnie zwiększa ryzyko skurczu – różnica temperatur między świeżo nałożoną warstwą a już ochłodzoną staje się zbyt duża. Dla ABS zaleca się zwykle zakres 220-250°C, ale warto eksperymentować w dół, jeśli pozwala na to jakość filamentu.
Prędkość druku też ma znaczenie. Zbyt wolne tempo powoduje, że każda warstwa zdąży ostygnąć przed nałożeniem następnej, zwiększając naprężenia. Zbyt szybkie – uniemożliwia dobre łączenie się warstw. Dla materiałów podatnych na skurcz, jak ABS, optymalne są zwykle wartości 40-60 mm/s. Ważny jest też współczynnik chłodzenia – wbrew pozorom włączanie wentylatora przy ABS-ie często pogarsza sprawę, bo gwałtowne chłodzenie wzmaga naprężenia.
Materiały pomocnicze i modyfikacje drukarki
Niektórzy próbują walczyć ze skurczem wyłącznie przez ustawienia software’owe, zapominając o możliwościach modyfikacji samej drukarki. Komora grzewcza to nie fanaberia, tylko realne narzędzie do walki z deformacjami – utrzymywanie stałej temperatury wokół wydruku (zwykle 50-70°C dla ABS) redukuje gradient termiczny. Jeśli nie masz fabrycznej komory, prowizoryczną można zrobić z kartonu i folii termicznej, choć oczywiście to rozwiązanie tymczasowe.
Stół roboczy też ma ogromne znaczenie. Szkło jest dobre dla PLA, ale przy ABS-ie często się nie sprawdza. Powierzchnie teksturowane, podgrzewane stoły z powłoką PEI lub specjalne spreje typu ABS juice (mieszanina acetonu z kawałkami ABS) potrafią zdziałać cuda. Warto też zwrócić uwagę na przeciągi – czasem samo przeniesienie drukarki w inny kąt pokoju potrafi zredukować problemy ze skurczem o połowę.
Obróbka post-processing – czy można naprawić to, co się już wypaczyło?
Nawet przy idealnych ustawieniach czasem coś pójdzie nie tak. Na szczęście istnieją metody ratowania już wydrukowanych modeli. Jedna z najskuteczniejszych to annealing, czyli wygrzewanie gotowego wydruku w piekarniku w kontrolowanej temperaturze (zwykle około 10°C poniżej temperatury mięknienia danego plastiku). Proces ten pozwala zredukować wewnętrzne naprężenia, choć wymaga eksperymentów – zbyt wysoka temperatura lub za długi czas mogą zdeformować model jeszcze bardziej.
Dla drobniejszych defektów sprawdza się też metoda naprawy parą – szczególnie przy nylonie. Wystarczy umieścić wydruk nad wrzącą wodą na kilka minut, a następnie delikatnie nadać mu właściwy kształt ręcznie lub w imadle. To działa, bo wiele polimerów staje się plastycznych pod wpływem wilgoci i temperatury. Pamiętaj tylko, że takie metody ingerują w dokładność wymiarową – nie nadają się do części mechanicznych, gdzie liczy się każdy dziesiąty milimetr.
Alternatywne filamenty – czy warto przesiadać się na bardziej stabilne materiały?
W pewnym momencie warto zadać sobie pytanie: czy walka ze skurczem ma w ogóle sens, skoro istnieją filamenty zaprojektowane specjalnie po to, żeby go minimalizować? Materiały jak PET-G, ASA czy specjalne kompozyty węglowe oferują znacznie niższy współczynnik skurczu, zachowując przy tym podobne właściwości mechaniczne do ABS-u. PET-G szczególnie zasługuje na uwagę – jest niemal tak wytrzymały, a przy tym znacznie łatwiejszy w obsłudze, choć oczywiście ma swoje ograniczenia (np. niższą temperaturę użytkowania).
Problem w tym, że żaden materiał nie jest idealny. ASA jest droższy od ABS-u i wymaga wyższych temperatur druku. PET-G ma tendencję do strzelania podczas drukowania mostów. A kompozyty węglowe potrafią zdzierać dysze jak szalone. Czasem więc lepiej poświęcić trochę czasu na dopracowanie metody pracy ze znanym materiałem, niż rzucać się w kolejne eksperymenty. Zwłaszcza jeśli masz już zapas filamentu, który musiałbyś wymienić.
Prawda jest taka, że w druku 3D nie ma rozwiązań uniwersalnych. To, co działa w jednej drukarce, w innej może kompletnie zawieść. Kluczem jest systematyczność – notowanie wszystkich parametrów, obserwowanie efektów i cierpliwe testowanie. Skurcz nie musi być wyrokiem – czasem wystarczy drobna korekta temperatury stołu albo zmiana kierunku nawiewu w pomieszczeniu, żeby problem zniknął. Najważniejsze to nie poddawać się po pierwszych nieudanych próbach. Każda porażka to przecież kolejna lekcja.