Предотвращение курлинга первого слоя: полное руководство по 3D-печати

Как хоббист 3D-печати, вы наверняка сталкивались с проваленными или уродливыми первыми слоями. Курлинг (завивание краев) случается по разным причинам, и решить его бывает сложно.

Первый слой может закругляться из-за некалиброванного принтера или температурных напряжений.

Курлинг/варпинг возникает из-за усадки расплавленной нити при печати. Усадка материала поднимает углы печати до отсоединения от стола.

Пластик при печати немного расширяется, но сокращается при остывании. Если сокращение чрезмерное — заставляет печать изгибаться вверх от стола.

Материалы усаживаются по-разному. Например, у PC усадка выше, чем у PLA — нужно быть осторожнее с PC.

Это руководство поможет понять курлинг/варпинг и служить полным гидом по предотвращению или минимизации проблемы.

Почему происходит курлинг первого слоя?

Когда первые нити или тонкие слои расплавленной нити выходят из сопла, они контактируют с поверхностью стола и подвергаются массовому температурному шоку.

Тонкий слой

Материалы расширяются в жаркой среде. Твердая нить в сопле нагревается и расширяется. Горячая нить может достичь 250 °C (зависит от типа).

Сопло кладет расплав при 250 °C на стол, нагретый лишь до 90 °C.

Эта разница температур вызывает массивное сокращение нити на поверхности стола — первая известная причина курлинга первого слоя.

Может вызвать провал печати с самого начала, но часто проявляется в последующих слоях.

Настоящая причина курлинга — разница температур между экструдируемой нитью и нагретым столом.

Температура комнаты

Вторая причина — фактор окружающего воздуха. Стол не единственный холодный объект, контактирующий с расплавом.

Промышленные принтеры имеют нагреваемую камеру для устранения эффектов. Домашние тоже выигрывают от камер.

Открытые принтеры без камер напрямую экспонированы окружающему воздуху — вызывают курлинг первого слоя.

Как остановить курлинг первого слоя?

Если стол не выровнен — скорее всего будет курлинг. Необходимо выровнять стол для качественных печатей.

Выровняйте поверхность стола

Выровненный стол позволяет нити экструдироваться равномерно. Дает ровные первые слои — качественные изделия.

Принтеры используют разные механизмы: ручки под столом для изменения высоты углов, другие ручки для одновременной регулировки всего стола.

Также можно регулировать весь стол одновременно.

Некоторые принтеры имеют датчики выравнивания — обнаруживают искривление и автокорректируют.

Ручное выравнивание: подведите сопло к углу стола, регулируйте высоту до зажима стандартной бумаги. Повторите для всех углов.

Скорректируйте Z-смещение (Z-Offset)

Z-Offset — расстояние между домашней позицией Z-оси и кончиком сопла. Гарантирует ровный первый слой.

Теоретически Z-Offset = зазор между поверхностью стола и хотендом. Ошибки: неисправный микропереключатель, невыровненный стол, зонды хоминга нарушают параметры.

Хороший Z-Offset достигается правильным выравниванием стола. Ключ к идеальному первому слою — правильный Z-Offset и выровненный стол.

Регулируйте температуры сопла и стола

Разница температур между горячей нитью и столом — главная причина курлинга. Уменьшите эту разницу.

Отсюда необходимость нагрева стола для некоторых нитей вместо холодного.

Обычно нить горячее стола. Повысьте температуру стола и снизьте температуру сопла — избежите курлинга.

Но существуют пределы температур, сильные изменения создают новые проблемы.

Горячая нить — больше текучесть и адгезия. Снижение температуры бьет по адгезии, риск серьезных заторов.

Тонкую настройку достичь тестовыми печатями в разных диапазонах и выбором лучшего значения.

Выключите вентиляторы охлаждения

Вентиляторы улучшают качество поверхности, избегают стринга.

Но холодный воздух над горячими нитями усиливает температурную разницу и термические напряжения — вызывает курлинг.

Вентиляторы — источник нежелательных потоков. Совет: выключите вентиляторы для лучших первых слоев.

Регулярно чистите стол принтера

Привыкайте регулярно чистить поверхность стола. При каждом использовании остатки нити накапливаются.

Не игнорируйте пыль и грязь. Даже тонкий слой негативно влияет на адгезию — вызывает курлинг.

Для чистки: изопропиловый спирт (Amazon) отлично подходит. Раз в месяц снимите стол и помойте мылом и теплой водой. После чистки не трогайте руками при установке.

Используйте адгезивы

Рынок предлагает множество клеев для стола (Amazon).

• Синий малярный скотч (Blue Painter) и Каптон

Дружелюбные к новичкам варианты. Наносите равномерный слой на поверхность.

Можно добавить тонкий слой клеевого карандаша сверху для усиления адгезии.

• Лак для волос

Наносите лак напрямую на стол. Но придется чистить стол после каждой печати.

Другие адгезивы: нанополимеры, PVA клеевые карандаши.

Улучшите основу (Basement)

Геометрия печати меняет адгезию и температурный профиль нити. Брим (brim) дает широкую базу — лучшее сцепление.

Можно использовать рейф (raft) — увеличивает базу, создает большую площадь хвата. Рейф — отдельная сущность, легко отделить печать.

Еще вариант: тонкие диски в основе дизайна — «уши мыши» (mouse ears). Размещайте везде, но особенно в острых углах.

Избегайте сквозняков

Иногда делаете всё правильно, но печать все равно кудрится. Проверьте открытые окна, кондиционеры — главные источники окружающего воздуха, вызывающие температурные разницы и курлинг.

Используйте камеру (Enclosure)

При печати первый слой контактирует с хотендом, размазывается на столе, держит температуру стола до конца.

Камера сохраняет тепло, исключает сквозняки.

Как остановить курлинг печатей в целом?

Курлинг из-за усадки материала. Вызывает разницу температур экструдера и стола — края поднимаются.

Техники для остановки курлинга:

• Адгезия к столу
• Правильное выравнивание стола
• Использование брима
• Использование рейфа
• Настройка параметров первого слоя
• Подходящие настройки вентилятора
• Передняя дверь камеры
• Печать с черновиком (draft shield)

Как сделать идеальный первый слой?

В 3D-печати первый слой — фундамент всей печати. Правильный первый слой = идеальный объект.

Даже опытные пользователи подтверждают: получить идеальный первый слой — непростая задача.

5 шагов к идеальному первому слою

• Выровняйте стол
• Замедлите скорость первого слоя
• Проверьте температуры
• Обработайте поверхность стола
• Добавьте рейф, юбку (skirt) или брим

Заключение

Первый слой — база качественной 3D-печати. Даже опытные иногда борется с ним.

Нужно добиться мелочей: скорости печати, ширина экструзии, температуры стола, идеально ровный стол.

Теперь вы знаете причины курлинга/варпинга первых слоев и шаги для предотвращения.

Статья дает множество способов избежать общий курлинг/варпинг 3D-печатей.