Errori di stampa 3D: cause comuni e soluzioni

Rispetto alla produzione tradizionale, la stampa 3D è più economica, più conveniente e crea molto meno disordine e meno sottoprodotti tossici. Dopotutto, ha portato la prototipazione e la produzione su piccola scala nelle nostre camere da letto. Ma sebbene la stampa 3D sia conveniente, sicuramente non è facile.

Assolutamente qualsiasi cosa, dalla tensione impropria della cinghia e dalla coppia di serraggio errata dell'ugello fino a ottenerne una una delle centinaia di impostazioni errate del software Slicer può causare guasti catastrofici al tuo 3D stampa. Ma non preoccuparti perché abbiamo raccolto le cause più comuni dei guasti della stampa 3D insieme a pratici suggerimenti su come evitarli.

1. Incordatura

L'incordatura potrebbe non costituire un fallimento catastrofico per le stampe 3D cosmetiche, ma anche sottili ciuffi di plastica che corrono orizzontalmente attraverso tutti gli spazi vuoti del modello vanificano lo scopo. Ancora peggio, un'eccessiva stringatura può causare problemi di spazio nelle stampe funzionali, in particolare quelle che coinvolgono parti mobili.

Quali sono le cause dell'incordatura?

Il difetto antiestetico si verifica quando una stampante 3D non riesce a impedire al filamento fuso di fuoriuscire dall’ugello mentre attraversa gli spazi vuoti all’interno del modello 3D. Questo fenomeno è governato da diversi fattori, che vanno dalla viscosità del filamento fuso alla pressione generata nell'ugello.

In altre parole, la stampa a temperature eccessive renderà più facile la fuoriuscita del filamento dall'ugello e la formazione di stringhe. Nel frattempo, la mancata riduzione della pressione dell’ugello causerà anche l’espulsione prematura della plastica fusa. Anche la presenza di umidità nel filamento può contribuire alla formazione di stringhe.

A peggiorare le cose, alcuni materiali come il PETG sono intrinsecamente più suscettibili a questo difetto della stampa 3D.

Come risolvere il problema dell'incordatura: utilizzare una temperatura inferiore

Più alta è la temperatura dell'ugello, più facile sarà che il filamento fuoriesca quando non dovrebbe. L'impostazione della temperatura corretta dell'ugello consente di ottenere la giusta viscosità del filamento, che a sua volta consente alla stampante 3D di controllare il flusso del filamento fuso in modo più preciso. Fortunatamente, esiste un modo semplice per raggiungere questo obiettivo.

La maggior parte degli slicer moderni come PrusaSlicer, o la sua controparte open source SuperSlicer, dispongono di modelli di test della torre di temperatura integrati. Utilizza queste procedure guidate di calibrazione per ottimizzare l'impostazione della temperatura dell'ugello per il filamento che preferisci. La torre della temperatura consente di stampare varie sezioni del modello a diverse temperature degli ugelli.

Questo è perfetto per trovare la zona Goldilocks tra la massimizzazione della forza di adesione dell'interstrato e la mitigazione dell'incordatura. Scatta la stampa di prova a diversi livelli per determinare quale impostazione di temperatura è sufficientemente forte per la tua applicazione, mitigando al tempo stesso la formazione di stringhe.

Come ottimizzare le impostazioni di retrazione

Ora che abbiamo affrontato il problema della temperatura eccessiva degli ugelli, possiamo passare ad aiutare la stampante ad alleviare la pressione degli ugelli. Spingere il filamento fuso da un piccolo orifizio all'interno dell'ugello richiede molta pressione. Se l’enorme forza di spinta non viene ridotta nel tempo, il filamento continuerà a fuoriuscire dall’ugello e si manifesterà come filamento.

Il software dell'affettatrice dispone di un'impostazione denominata distanza di retrazione proprio per questo scopo. Come suggerisce il nome, riduce la pressione dell'ugello tirando il filamento nella direzione opposta. I valori della distanza di retrazione sono misurati in millimetri e variano tra 0,4 mm e 1,2 mm per gli estrusori a trasmissione diretta. Gli estrusori Bowden, tuttavia, richiedono una retrazione compresa tra 2 mm e 7 mm. Se non sei sicuro sui tipi di estrusore, il nostro spiegazione sull'azionamento diretto e sugli estrusori Bowden dovresti coprirti.

Il valore cambia anche con la rigidità/elasticità del materiale del filamento. La stampa di modelli di calibrazione ottimizzati per la retrazione è l'unico modo praticabile per determinare l'impostazione corretta per la tua stampante 3D. Come la torre della temperatura, le affettatrici più decenti avranno torri di retrazione integrate. In caso contrario, puoi scaricare una torre di retrazione da Stampabili per scoprire quale impostazione della distanza di retrazione funziona meglio per te.

Oltre alla distanza di ritrazione, anche la velocità di ritrazione influisce sull’incordatura. Varia tra 25 mm/s e 60 mm/s per la maggior parte dei filamenti, ma dipende anche se si utilizza un estrusore diretto o Bowden, pur risentendo anche della tenacità/elasticità del materiale in lavorazione stampato. Una velocità troppo bassa peggiora l'incordatura, mentre un valore eccessivo farà sì che il filamento venga masticato dagli ingranaggi dell'estrusore, o addirittura si spezzi. Ancora una volta, le stampe di calibrazione sono la migliore linea d'azione.

2. Intasamenti degli ugelli

L'ostruzione degli ugelli si verifica quando il filamento non riesce a passare attraverso l'ugello, determinando stampe incomplete o nessuna estrusione. A differenza dello stringing, questo provoca invariabilmente un fallimento totale della stampa. Anche identificare la causa dell’intasamento e trovare una soluzione non è così semplice, a causa dell’enorme numero di variabili coinvolte.

Quali sono le cause dell'ostruzione degli ugelli e come prevenirli

La complessità di un estrusore di una stampante 3D crea molti punti di guasto che potrebbero contribuire all’ostruzione degli ugelli. In generale, le cause principali vanno dai problemi meccanici (estrusore, ugello, riscaldatore) alla selezione dei filamenti e alle pratiche di gestione. Diamo un’occhiata alle cause più comuni.

Qualità del filamento: È probabile che i filamenti più economici contengano polvere e detriti, che possono accumularsi nell’ugello nel tempo e alla fine bloccarlo. Non è raro trovare anche frammenti metallici all’interno di filamenti prodotti da marchi che non seguono standard di produzione adeguati. Non ci vuole molto per intasare un ugello medio che ha un’apertura di soli 0,4 mm. Vale la pena utilizzare filamenti di alta qualità di marchi rinomati. Tuttavia, mitigare l'impatto negativo dei filamenti economici è facile se segui il nostro guida di estrazione a freddo per la manutenzione preventiva dell'ugello.

Dimensione ugello errata: I filamenti tecnici che utilizzano miscele di fibra di carbonio e fibra di vetro possono facilmente intasare gli ugelli standard da 0,4 mm presenti sulla maggior parte delle stampanti 3D. È meglio utilizzare ugelli più grandi da 0,6 mm per mitigare il rischio che i materiali compositi relativamente grandi blocchino il minuscolo orifizio di un ugello di serie. Questo consiglio vale anche per i filamenti in legno, fosforescenti e metallici.

Altezza dello strato eccessiva: Gli strati più spessi vengono stampati più velocemente, ma esagerare può facilmente ostruire l'ugello. L'impostazione dell'altezza dello strato non dovrebbe idealmente superare il 75% della dimensione dell'ugello. Ciò significa che un'altezza dello strato di 0,3 mm è il massimo che puoi utilizzare in sicurezza per un ugello da 0,4 mm.

La stampa di modelli con altezze di strato maggiori richiede un flusso volumetrico di filamento radicalmente elevato, cosa impossibile senza aumentare la temperatura dell'ugello. La mancata fornitura di calore sufficiente rende impossibile per l'estrusore spingere il filamento freddo fuori dall'ugello.

Calore strisciante: All'estremità opposta dello spettro, la stampa a temperature eccessive può far sì che il calore “si insinui” dal lato caldo attraverso l'heatbreak e sul lato freddo. Gli intasamenti degli ugelli si manifestano ogni volta che il filamento si scioglie sul lato sbagliato dell'heatbreak. Se la ventola dell'hotend smette di funzionare, non è nemmeno necessario stampare a temperature particolarmente elevate perché materiali a basso punto di fusione come il PLA possono intasare l'ugello.

Questo può essere efficacemente mitigato verificando il funzionamento della ventola dell'hotend prima della stampa. Anche l'uso di frangicalore in titanio o acciaio più sottile riduce lo scorrimento del calore. Se stai stampando PLA in una stampante chiusa, tenere la porta aperta è una buona idea. Se nient'altro funziona, potresti dover passare a una ventola hotend più potente.

Usura dell'estrusore: Il gruppo motore e ingranaggio dell'estrusore deve generare enormi quantità di coppia e presa per spingere il filamento attraverso l'ugello. Ciò è particolarmente vero a velocità di stampa elevate per materiali che stampano a temperature più elevate. La coppia erogata dai motori passo-passo dell'estrusore obsoleti potrebbe diminuire nel tempo oppure gli ingranaggi dell'estrusore potrebbero essersi usurati. Una combinazione di questi fattori su una vecchia stampante può creare un calo della forza di estrusione sufficiente a causare un'ostruzione degli ugelli.

Tuttavia, quando ti ritrovi con un intasamento dell'ugello, il nostro ingegnoso Guida allo sblocco degli ugelli della stampante 3D tornerà utile.

3. Deformazione

La deformazione si verifica quando gli angoli o i bordi di una stampa si sollevano dal piano di stampa durante la stampa. Anche se questo potrebbe sembrare un difetto estetico, rovina l’accuratezza dimensionale delle stampe funzionali, il che è un problema. Peggio ancora, una deformazione eccessiva può anche causare il distacco dell'intera stampa dal piano e rovinare la stampa.

Quali sono le cause della deformazione?

È più facile comprendere i meccanismi della deformazione se visualizzi un muro in miniatura stampato in ABS. I primi strati vengono stesi a 260°C su un letto riscaldato fino a 100°C per favorire l'adesione. Man mano che la stampa procede, gli strati vicini al piano sono a 100°C, mentre quelli più in alto sono a un terzo di quella temperatura.

Gli strati superiori a contatto con l'aria ambiente più fredda iniziano a restringersi man mano che si raffreddano, mentre gli strati inferiori più caldi vicino al letto riscaldato sono relativamente più grandi a causa dell'espansione. Di conseguenza, gli strati superiori che si restringono fanno sì che gli strati più caldi vicino al letto si arriccino, il che diventa evidente quando gli angoli si sollevano dal letto.

Sebbene l'adesione al piano possa mitigare la deformazione, in realtà ciò avviene a causa della differenza di temperatura tra gli strati caldi e freddi della stampa. Questo è proprio il motivo per cui la deformazione è più evidente nei materiali tecnici come nylon e ABS che vengono stampati a temperature notevolmente più elevate.

Come prevenire la deformazione

Colmare il suddetto differenziale di temperatura è il modo migliore per mitigare la deformazione. Raggiungere questo obiettivo è più semplice per le stampe in ABS perché tutto ciò di cui hai bisogno è una camera di stampa chiusa. Ciò intrappola il calore generato dal piano per portare temperature della camera fino a 70°C per le stampanti più piccole come la serie 0 Voron.

Questo metodo funziona anche per materiali più impegnativi come nylon e policarbonato. Idealmente, dovresti spostare i componenti elettronici della stampante fuori dalla camera per garantirne la longevità. Detto questo, un semplice involucro non può ancora impedire che stampe estremamente grandi o alte si deformino in una stampante 3D più grande. A quel punto è necessario riscaldare attivamente la camera di stampa per avvicinarla almeno ai 60°C.

Va notato che temperature della camera così elevate non sono ideali per materiali come PLA e PETG, che tendono ad ammorbidirsi a quelle temperature. Questi materiali vengono stampati al meglio con stampanti 3D aperte, con il letto riscaldato alla temperatura di transizione vetrosa (ammorbidimento) (tra 45°C e 60°C) per favorire l'adesione. La deformazione può essere ulteriormente mitigata riducendo la temperatura dell’ugello, ma ciò porta anche a stampe più deboli.

Come regola generale, aggiungere bordi alle grandi superfici piane o linguette agli angoli acuti delle stampe migliora l'adesione, perché così facendo si impedisce efficacemente al materiale restringente di deformare la parte inferiore strati. La nostra guida sulle varie superfici di stampa 3D (e quando usarli) ti aiuterà a migliorare l'adesione del tuo primo strato.

4. Separazione dei livelli o stampe deboli

La separazione degli strati, o delaminazione, si verifica quando gli strati di una stampa non aderiscono correttamente tra loro, provocando spazi vuoti o crepe nella stampa. Una stampante 3D è essenzialmente una pistola per colla a caldo controllata da un robot. E la colla a caldo funziona perché è, beh, calda.

Allo stesso modo, stampare a temperature degli ugelli più basse porterà a stampe più belle che non si deformano molto, ma la mancanza di calore compromette seriamente l’adesione degli strati intermedi. Ciò porta a stampe deboli che si agganciano facilmente lungo le linee dello strato.

Come migliorare l'adesione degli strati e prevenire stampe deboli

La resistenza della tua stampa 3D in tutte le direzioni, tranne lungo le linee degli strati, è regolata dal produttore del filamento. Continua a leggere in che modo la scelta del filamento influisce sul successo delle tue stampe 3D. Tuttavia, le linee dei livelli sono gli invariabili punti di fallimento per tutte le stampe 3D, indipendentemente dal materiale utilizzato. È quindi fondamentale seguire queste migliori pratiche per migliorare l'adesione tra gli strati.

Stampa a temperature adeguate: Calibrare la temperatura dell'ugello con le stampe di prova della torre della temperatura sopra menzionate. Questi modelli 3D sono progettati per essere agganciati a ciascuna sezione di temperatura per verificare la forza di adesione dello strato. Questo è il modo migliore per trovare un equilibrio tra qualità di stampa e resistenza dell'interstrato.

Velocità della ventola di raffreddamento della parte elevata: Se la velocità della ventola di raffreddamento della parte è impostata su un valore troppo elevato, è possibile che gli strati si raffreddino troppo rapidamente, con conseguente scarsa adesione. Sebbene un raffreddamento più rapido delle parti garantisca stampe più belle e una migliore qualità di sporgenza/supporto, ciò influisce negativamente sull'adesione degli strati intermedi in materiali come ABS, nylon e policarbonato.

Filamento umido: La presenza di umidità nel filamento provoca la produzione di vapore nell'ugello caldo, che introduce microbolle e vuoti all'interno del materiale estruso. Ciò non solo rovina la qualità della superficie della stampa, ma la rende anche fragile. I materiali adatti ai principianti come PLA e PETG non sono sensibili all’umidità, ma i filamenti igroscopici come il nylon devono essere asciugati accuratamente in un essiccatore per filamenti prima della stampa.

I quattro cavalieri dell'Apocalisse della stampa 3D

Il raggiungimento di stampe 3D di successo non si limita a garantire una buona adesione del primo strato. La regolazione delle impostazioni della stampante e dell'affettatrice per mitigare queste quattro modalità comuni di errore dovrebbe ridurre significativamente le possibilità di riscontrare una stampa 3D non riuscita.