02.02.2017 в 23:33   ya_danila

Дефекты в процессе 3d печати на FDM 3d принтерах. Причины и решение проблем

  Отпечаток 3d модели, за частую далек от идеала, содержит дефекты и неровности. В этой статье разберем как уменьшить влияние негативных факторов на 3d печать.

 1. В самом начале 3d печати, не выдавливается расплавленный пластик из экструдера. К счастью эта проблема легко решаема. 

  Основные причины и их решение: 

  • Отусутсвие пластика в сопле. Это может быть если он вытек, при сильном нагреве сопла или нить не проходит в экструдер. Проблема решается настройкой параметров 3d печати задав основание или кант в начале печати. Перед печатью рекомендуем вручную вдавливают пруток в экструде, что бы убедиться в проходимости нити.
  • Сопло распологается вплотную к поверхности стола для печати. Расстояние между поверхностью и сополом должно быть менее 0.05 мм. При формировании gcode в самом начале печати установите соответствующие значение нулой точки отсчета, а также отрегулируйте положение столика по оси Z.
  • Шестерня для подачи пластиковой нити прокручивает, из-за износа или снятия слоя пластика с нити. Способы устранения будут расмотрены ниже.
  • Засор ответстия сопла. Для этого вам необходимо прочистить сопло и удалить причину засора.

 2.   В самом начале пачати первый слой пластика не связывается с печатной поверхностью. Если такое произойдет, это сильно может отразиться на качестве дальнейшей печати т.к. основание сдвинеться и фактически формирование отпечатка 3d модели не начинется.

 Основные причины и их решение:

  • Не откалибрована печатная поверхность. Поверхность должны быть максимально выровнена относительно заданных осей. Если есть опасение что поверхность отклонилась от уровня, воспользуйте специальной программой или откалибруйте вручную, учитывая что в каждой точке\ расстояние между сополм и столом быть одинаковым.
  • Слишком большое расстояние между соплом и поверхностью. После того как вы выравнили поверхность для печати, убедитесь что взаимная работа экструдера и печатной поверности соответствует заданным параметрам и погрешности минимальны. Для большей уверенности, что расстояние между соплом и поверхностью для печати было достаточным, в настройках введите смещение по оси Z например  -0.05мм, т.е. печать 3д-модели начнется на 0.05 ниже заданного начал координат. Только не переусердствуйте.
  • Высокая скорость печати в самом начале печати. Как правило первый слой печатают на минимальных скоростях, что бы пластик надежно связался с поверхностью. В настойках печати обычно указывают 50% от заданной скорости. Если вы чувствуете что скорость слишком высока, попробуйте уменьшить значение.
  • Быстрое отвержение поверхности расплавленного пластика, вследствие чего плохая адгезия к поверхности для печати и уменьшение в размерах. Это в первую очередь зависит от материала для печати, чем выше рабочая температура для материала, тем быстрее он будет твердеть. Например ABS пластик при охлаждении до комнатной температуры уменьшается в объёме на 1.5 % и быстро твердет. Что бы избежать данной преблемы производители, комплектуют 3д-принтеры подогреваемой поверхностью для печати. Эта функция позволяет перед началом печати задать столу температуру, для того что бы первый слой надежно связался с поверхностью. Этот медот является самым эффективным. Темпертура задается в настройках печати, для ABS пластика это 100-110 град, для PLA 60-70 град.
  • Ещё быстрому отвержению способствет вентилятор для охлаждения экструдера, в самом начале печати его можно отключить. Это можно сделать и в настройках печати, выбрав функцию отключения вентилятора в самом начале печати или на к-л. определенном слое – 0% — 1 Layer и 100% 5 Layer.
  • Для лучшей адгезии материала к поверхности могут использовать различные покрытия для платформы или сама платформа может быть изготовлена соответствующих материалов. Например боросиликатное стекло хорошо связывается с ABS пластиком, а для PLA пластиков есть специальное покрытие Buildtak, Laywood, Laybreak. Ещё применяют различные бумажные скотчи, ПЭТ-пленки, специальные скотчи напрмер для ABS пластика Kapton scotch (на основе полиимида), для PLA blue scotch, различные аэрозоли, лаки для волос, клеи. Перед началом печати убедитесь что поверхность без загрязнения пылью или жиром, для этого обработайте ее этиловым или изопропиловым спиртом.
  • Дополнительная обводка 3д-модели в самом начале печати. Это делается что бы увеличить площадь сопрокосновения основания 3д-модели для более надежной связи с поверхностью, а также подготовить экструдер для печати основной части первого слоя отпечатка.

3. Не выдавливается достаточное кол-во пластика. Признаки этой проблемы, большие пустоты между слоями в плоскости XY. Причины могут быть разные – несоответствие скорости перемещения печатающей головки и скорости подачи пластика, колесо подачи пластика прокручивает, неверный диаметр.

 

  • Неверный диаметр нити: убедитесь что диаметр нити в настройках печати и заправленной в экструдер соответствуют друг другу.
  • Для того что бы устранить остальные проблемы самый простой способ — это увеличить расход пластика в настройках печати. По умолчанию это значение 1, увеличение до 1,1 даст расход на 10% больше чем было. Но не переусердстуйте т.к. проблема выдавливания большого кол-ва пластика, то же имеет место и крайне нежелательна. В некоторых случаях этот способ не работает, скорее всего потребуется замена рабочих механизмов.

 4. Выдавливается большое кол-во пластика: проблема решается аналогчно выше приведенному способу, только с противоположностью до наоборот -уменьшаем расход нити. В некоторых случаях этот способ не работает, скорее всего потребуется замена рабочих механизмов.

5. Пустоты между слоями в плоскости XY

Основные причины и способы решения:

  • Не выдавливается достаточное кол-во пластика. Причины и способы решения приведены выше.
  • Соблюдайте минимальное кол-во слоев горизонтальных стенок. Т.к. при печати пластик может провисать, рекомендуется задавать толщину стенки мин 0.5 мм.
  • Слишком малое заполнение. Например если вы устанавливаете заполнение 10% могут образоваться большие пустоты, которые негативно отражаются на качестве. Рекомендуемое минимальное заполнение 30%.

6. Пропуски между слоями по высоте Z.

Зачастую это происходит из-за низкой температуры сопла или высокой скорости печати, когда пластик следующего слоя из-за плохого нагрева не может свзяаться с предыдущим. Большое расстояние отката нити, вследствие чего пластик не успевает выдавиться из сопла. 

7. Появление тонких нитей пластика т.н. паутинок. Происходит это когда экструдер перемещается в пустом пространстве и расплавленный пластик на поверхности сопла начинает растягиватся образую тонкие нити. Для уменьшения кол-ва паутинок есть функция втягивания пласика. Выглядит это следующим образом — когда печать части слоя закончена и экструдер будет перемещатся, в пустом пространстве к другой части слоя, нить втягивается соответственно и расплавленний пластик на поверхности сопла тоже, это предотвращается образование тонких нитей пластика в пустом простравнстве. В любом случае образование паутинок не избежать, минимальное кол-во все равное будет, наша задача свести их кол-во в минимуму.

  • Рекомендуемое расстояние отвода нити 0.5-2 мм. Устанавливается опытным путем.
  • Есть еще один параметр — скорости отвода нити. Если она будет недостаточна, то будут образоваваться паутинки и смысла в отводе не будет, если слишком быстро то нить может отделяться от расплавленного пластика, будут образовываться пустоты в детали, а так же шестерня для подачи может прокручивать или съедать пластик. Рекомендуемая скороть 20-100 мм/с. Устанавливается опытным путем в зависимости от материала и индивидуальных св-в 3д-принтера.
  • Высокая температура экструдера. В этом случае расплавленый пластик будет слишком жидким и будет с легкостью вытекать из сопла. Поэтому обязательно соблюдайте рекомендованный температурный режим для каждого вида пластика. Если температура будет низкая, пластик не будет связываться с прыдущим слоем и соответственно плохо выдавливаться. Оптимальный температурный режим устанавливается опытным путем, начиная изменять на 5-10 град. от рекомендованных значений.

8. Перегрев. Для корректной работы 3d принтера очень важно соблюдать температурный режим, для каждого вида пластика. Если он не будет подобран, это приведет к тому что после выхода из экструдера расплавленный пластик будет деформироваться, особенно это проявляется в вершинах детали, где слои накладываются друг на друга слишком быстро и пластик не успевает остыть вследствии чего происходит смещение и деформация.

  • При обнаружении проблем температура регулируется на 5-10 градусов
  • Степень охлаждения можно регулировать увеличением или уменьшением мощности вентилятора, установкой доп. вентиляторов. Опять же, если возникли проблемы с охлаждением, мощность подбирается опытным путем.
  • Слишком быстрая печать. В этом случае наложенные друг на друга слои не успевают остыть и принять форму, что приводит к смещению и деформации. Особенно это заметно при печати малых деталей или узких мест. Отрегулировать скорость печати можно так, — если слой печатается меньше заданного времени, то 3d принтер автоматичски замедляется для того что бы дать ему остыть.
  • Если выше приведенные пункты не помогли, и вы печатаете маленькую деталь можете попробовать создать ещё одну рядом и распечатать две одновременно, в этом случае каждый слой будет равномерно охлаждаться. Это очень эффективный метод, если другие не помогают.

9. Смешение слоев от заданных значений. При печати на высоких скоростях или проблемах с механическими частями, можно наблюдать сдвиг части детали от заданного положения.

  • У моторчиков 3d принтера, есть максимальное ускорение с которым они могут перемещаться. Не пытайтесь заставить работать принтер выше его возможностей это будет приводить к тому что слои будут некорректно размещаться относительно друг друга, т.к. экструдер не сможет достигать заданных значений за рассичтанное время. Отрегулируйте скорость и ускорение в плоскости XY в соответствии с рекомендуемыми значениями.
  • Механические пробелмы или неисправности с электроникой. Большинство 3d принтеров для перемещения экструдера используют специальные ремни. Со временем они подлежат замене в связи с износом. Очень важно что бы натяжение ремня было оптимальным, не слабым и не очень сильным, в первом случае будет проскальзывание, во втором создается большая сила трения в подшипниках как следствие некорректная работа и поломка. После смены ремня требуется юстировка. Еще проблемы могут возникать из-за плохо закрепленного шкива на валу двигателя. Со временем винт который фиксирует шкиф может ослабнуть, в этом случае потребуется его затянуть. Также могут быть проблемы с электроникой.

10. Расслоение напечатаной детали. Эта проблема может возникать когда слои недостаточно связаны между собой и во время печати начинают отслаиваться друг от друга. Проблема здесь кроется или в низкой температуре печати или в большой высоте слоя.

  • Большинство 3d принтеров имеют сопла диаметром 0.3-0.5 мм. Во время печати слои должны надежно связываться друг с другом. Для выполнения этого условия рекомендем толщину слоя выбирать не больше, чем 80% от диаметра сопла.
  • Низкая температура экструдера -в этом случае расплавленный пластик не достаточно склевается с предыдущим слоем. Для ABS пластика оптимальная температура 220-235 град, для PLA 190-210

11. Прокручивание подаюшей нить, шестеренки.Это может произойти из-за износа шестеренки, некачественного пластика, низкой темпераутры экструдера, слишком быстрой печати, засорения сопла.

  • Низкая температура эсктрудера может привести к недостаточному нагреву пластика, застыванию его в сопле, что будет создавать доп. сопротивление во время печати, при подаче нити мотором.
  • Слишком высокая скорость подачи способствует прокручиванию нити.
  • Засорение сопла. Попробуйте протолкнуть нить вручную или очистить сопло.
  • На входе в экструдер нить могла расплавиться и застыть куском, большим по диаметру чем входное отверстие сопла, шестерня при этом будет прокручивать. Необходимо вытащить нить из экструдера, обрезать деформированный конец и вставить обратно..

12. Засорение сопла экструдера. Причинами могут стать наличие загрязнений в пластиковой нити или подгорание пластика.

  • Попробуйте протолкнуть нить вручную, предварительно нагрев сопло до необходимой температуры.
  • Удалите нить из экструдера, отрежте несколько сантиметров и вставьте обратно, после установки попробуйте протолкнуть нить вручную. Обычно это помогает когда попадается бракованный участок.
  • Попробуйте очистить, предварительно нагретое сопло, с помощью тонкой проволоки  (например струной акустической гитары).

13. Проблемы с выдавливанием пластика в процессе печати 3d модели.

  • Закончилась нить.
  • Прокручивание подающей нить, шестерни
  • Засорение сопла
  • Двигатели некоторых принтеров имеют функцию отлючения при перегреве, вследствие долгой работы. Если н двигатель который регулирует подачу нити по к-л. причине перегрелся, то он остановиться, когда другие будут работать. Необходимо отключить 3d принтер, дать остыть электронике и началь печать заново.

14. Стенки заполненяющего материала — тонкие, с пропусками или изломами. Заполнение это очень важная характеристика детали, она позволяет сильно сократить расход материала и уменьшить время печати, а так же напрямую влияет на прочность изделия и устойчивость во время печати. 

 

  • Как известно сущствуют разные стили заполнения — линиями, шестигранниками, тругольниками и т.д. Попробуйте изменить этот параметр, выбрав дургой шаблон. 
  • В настройках печати, для заполнения можно выбрать более высокую скорость печати, в отличии например от периметра. Но не делайте скорость печати заполнения слишком высокую, т.к. это может повлиять на прочность.
  • Помимо изменения процента заполнения можно увеличить ширину стенок заполняюшего материала, что вприципе тоже приведет к увеличению заполнения.

 15. Во время 3d печати подача пластика из экструдера постоянно прерывается и происходит вновь. При начале падачи нити могут проявлятся нежелательные эффекты в виде выпуклостей между слоями или другие мелкие дефекты.

  • Настройте отвод пластика из экструдера, во время прерывания выдавливания. Обычно по умолчанию отведение устанавливается около 1мм. Попробуйте изменять это значение с шагом 0.2 мм.
  • Выбор места начала работы экструдера. С помощью установки координат вы сможете задать начало работы экструдера внутри периметра, и нежелательные эффекты останутся внутри.

16. Зазор между линиями периметра и внутренней части слоя.

Может проявлятся при больших диаметрах сопла, большой толщине слоя, высокой скорости печати. Что бы этот дефект свести к минимуму, в настройках печати можно установить определенный нахлест внутренней части слоя на периметр, устанавливается в % от диаметра сопла. Так же при высокой скорости печати может наблюдатся данный дефект, в связи с тем что выдавливаемая нить не успевает связываться с периметром.

17. Неровные и деформированные края и углы. Это происходит вследствии перегрева пластика, т.к. он не успевает охладиться может деформироваться и принять не корректную форму, особенно это проявляется в местах где время печати каждого следующего слоя очень маленькое, в этом случае установите минимальное время печати слоя.

18. Полоски и царапины на поверхности готовых отпечатков. Это может происходить если из экструдера выдавливается большое кол-во пластика и во время перемещения он прилипает к поверхности отпечатка. Так же нагретый экструдер задевает об поверхность детали и создает царапины. Для решения этих проблем в первом случае необходимо подобрать откат нити, а во втором установить подъем экструдера при перемещении его между контрольными точками. Так же этот дефект можно устранить финишной отделькой.

19. Пропуски, истончения, отверстия во внутренних углах отпечатка. Это происходит из-за того что при переходе на следующий слой, отсутствует опора или нахлест верхнего слоя на нижний, вследствии чего появляется место в котром практически отсутствует материал, кроме эстерических дефектов могут возникнуть конструктивные – деталь не будет имет необходимой прочности. Также низкий процент заполнения и тонкие стенки могут приводить к этому дефекту..

20. Выступы на лицевой стороне горизонтальныйх стенок. 

Как известно 3d модель может состоять из большого кол-ва слоев, если процесс 3d печати идет корректно, тогда поверхность готового отпечатка должна получиться гладкой все слои должны быть ровно уложены. Но при некоторых отклонениях в процессе 3d печати, слои могут выступать и поверхность уже не будет такой гладкой.

Основные причины:

  • Плохое качество пластика. Если диаметр нити имеет большие погрешности или к-л. выступающие части, тогда в процессе печати, струя расплавленного пластика то же будет неравномерной, соответственно периметр будет иметь различные неровности. Допустимая погрешность +_5%.
  • Колебания температуры. Большинство 3d принтеров для регулировки температуры используют PID-конроллеры. В этом устройстве используется переменный ток, если контроллер будет работать некорректно и будут возникать провалы напряжения, струя пластика опять же будет неравномерной.
  • Механические проблемы. По мере использования 3d принтера, могут появляться люфты и дефекты в движущихся механизмах. Например если экструдер имеет люфт, в процессе печати может отклоняться от намеченного значения. Ось Z имея механические отклонения или некорректную работу шаговых двигателей.

21. Пробелы в очень тонких частях детали. Например есть к-л часть детали толщина которой 1 мм, при этом вы печатаете соплом 0.4 мм. то gcode может сформироваться так что заполнение оставшихся 0.2 мм, будет не предусмотрена. Вопользуйтесь доп. настройками что бы учитывались малые незаполненные полости, или используйте сопла определенных даметров, для того что бы половина толщины детали была кратна диаметру сопла.

22. 3d печать маленьких деталей и их частей. Рекомендуемая минимальная толщина стенки 2 или 3 диаметра сопла. Стоит учесть что невозможно будет напечатать детали с тощиной стенки меньше диаметра сопла. Но если уж вам понадобилось напечатать маленькую деталь, или в 3d модели присутствут выступающие части с очень малыми габаритами следуйте ниже приведенным рекомендациям:

  • Для выступающих маленьких частей, сделайте отдельные настройки в доп. настройках, начиная с определенного слоя, — своя скорость, темпратура, заполнение и т.д.
  • Печатайте на минимальных скоростях. Подбирается опытным путем, она может быть например 40-50 мм/с.
  • Установите 100% заполнение.
  • Задайте повышенную температуру, примено на 5-10% от стандартных значений. Но не переусердствуйте.
  • Увеличте скорость подачи нити. Подбирается опытным путем, она может быть 110 -115% от стандартного значения.
  • Используйте сопла малых диаметров, например 0.2 мм.
  • Печатайте в высоком разрешении, например 0.05-0.1 мм.

23. Струя пластика выдавливается неравномерно.

  • Большая погрешность диаметра нити. Допустимая +_5%. Рекомендуется использовать пластик проверенных производителей.
  • Засорено сопло.
  • Некорректная работа мотора для подачи нити.
  • Слишком малая толщина слоя. Например вы пытаетесь напечатать слоем 0.01 мм, пластик не сможет выдавиться т.к. расстояние между поверхностью и соплом слишком мало. При печати в высоком разрешении, рекомендуется повышенная температура и минимальная скорость печати.
  • Дефект сопла. Диаметр сопла может быть испорчен на заводе или в процессе эксплуатации, вследствии чего выдавливание пластик будет неравномерным.
  • В процессе эксплуатации, 3d принтер необходимо обслуживать, следить за тем что бы не возникли: большие люфты в рабочих механизмах, ослабление ременных передач, износ шестеренок, дефекты электроники.

24. Деформация детали и отклеивание в процесе 3d печати.

В процессе 3d печати можно наблюдать, такую картину. Начало печати прошло успешно, первый слой отлично приклеился к поверхности, и по мере вырашивания детали, особенной с большими габаритами, она начинает искривляться и коробиться, отклеивается от поверхности для печати. Это очень непрятный момент, т.к. последствия исправить практически не возможно, останеться только выкинуть отпечаток и распечатать заново. Особенно это заметно при печати ABS-пластиком на открытом 3d принтере. Происходит это из-за того, что после охлаждения объем уменьшается примерно на 1,5% и модель начинает коробиться, деформироваться что приводит ещё и к смещению слоев. Ниже приведены способы которые помогут вам избавиться от этого явления:

  • Используйте подогреваемый стол с температуров 90-110 град. до окончания печати. Это поможет сохранить температуру модели выше комнатной, вследствие этого деформация будет минимальной, фактически она равномерно уменьшится в объеме после окончания печати.
  • Отключите вентилятор или используйте направляющий воздуховод, что бы не происходило неравномерного нагрева детали.
  • Используйте закрытые 3d принтеры типа Ultimaker, Dreamer, MakerBot и т.д. – это позволит сохранить равномерную температура отпечатка на всем протяжении 3d печати.
  • Увеличте толщину стенки, заполнение и уменьшите температуру сопла.

25. Дефекты поверхности из-за недостатка или некорректном подборе поддерживающих структур.

Если не учесть наличие поддержек или подобрать не правильные параметры, можно получить большое кол-во дефектов на повержности отпечатка. Например если установить низкий процент заполнения поддерживающих структур, может получиться что они не будут прилипать к детали и слои будут ложиться неровно. Если установить большой процент, то при их удалении после печати останеться моного следов от поддержек. Ниже приведены варианты решения проблемы:

  • Установите высокое разрешение печати. В этом случае модель будет печататься наиболее точно и все неровности будут сглаживаться.
  • Подберите оптимальный процент заполнения поддержек. Оптимальное значение 20-40%, но если у вас мнго свисающих частей, особенно с тонкой стенкой то рекомендуется увеличить до 60%, если нет то смело указывайте 30%.
  • Установите оптимальное значение расстояние между вершиной поддержки и отпечатка. Обычно изменяется в кол-ве слоев. Оптимальное значение 1-2 слоя. Если установить 0 то ваша модель склеиться с поддержками и их будет трудно удалить, если больше 3, то будет деформация и провисание слоев.
  • Установитье оптимальное растояние между моделью и поддержками по горизонтали. Это необходимо что бы стенки поддержек не склеивались со стенками отпечатка. Оптимально 0.2-0.4 мм.
  • Используйте два экструдера – один для печати модели, другой для поддержек. К тому же в качестве материала для поддержек можно использовать водорастворимый PVA или HIPS который растворяет d-лимонен. Таким образом вы с легкостью удалите любые поддержки, ве зависимости от того какие параметры вы установили.
Комментарии: