Vochtigheid:de grote vijand van de filamenten voor 3D-printen

Vochtigheid is het water dat een lichaam of damp in de atmosfeer doordringt . Voor alle levende wezens is water het meest noodzakelijke om te overleven, zelfs meer dan voedsel, maar voor niet-levende elementen is vochtigheid meestal een bron van problemen, aangezien het de oxidatie en afbraak van veel materialen veroorzaakt . In het geval van 3D-printen, meer specifiek in de filamenten, kan de concentratie van overmatige vochtigheid een lange lijst problemen veroorzaken, allemaal met hetzelfde doel, een 3D-printen mislukt.

De effecten van het aantrekken van water kunnen tot de volgende problemen leiden:verhoogde breekbaarheid, grotere diameter (mogelijke problemen met printers met een Bowden-extrusiesysteem), degradatie van het filament, breken van het filament, enz. Het is ook noodzakelijk om rekening te houden met het feit dat de filamenten die water hebben geabsorbeerd, zullen een hogere temperatuur hebben voor de extrusie. Vergeet niet om de filamenten niet in de printer te plaatsen als u niet gaat printen. Ze kunnen vast komen te zitten in de extruder omdat ze bij het absorberen van water vet worden en in diameter toenemen.

De volgende kaart toont de gemiddelde jaarlijkse relatieve vochtigheid (procentuele verhouding tussen de werkelijke hoeveelheid waterdamp in de lucht en wat deze zou moeten bevatten om bij dezelfde temperatuur te verzadigen), een waarde die wordt verkregen uit de gemiddelde vochtigheid geregistreerd in de twaalf maanden van het jaar. De relatieve vochtigheid is heel verschillend, afhankelijk van in welk deel van de Europese geografie u zich bevindt, en is meer uitgesproken in het noordelijke deel van het continent.

Afbeelding 1: kaart van relatieve vochtigheid in Europa. Bron:NeoGAF

De belangrijkste gevolgen van vocht in een filament zijn:

• Degradatie van het filament:  De hygroscopische filamenten zijn geneigd in grote mate water te absorberen, omdat de watermoleculen aan de polymeermoleculen zijn gehecht en sterke intermoleculaire bindingen vormen. Deze links kunnen interne micro-breaks veroorzaken die de filamentstructuur zelf verzwakken.
• Extruder / HotEnd-storing: De vochtigheid van het water dat in het filament is geconcentreerd wanneer het wordt verwarmd in de HotEnd, verdampt, waardoor gaten in het filament ontstaan, waardoor het verandert in een pasta die verstopt het vat (Heat Break) of het mondstuk. Dit probleem komt veel voor bij het gebruik van nylonfilamenten met hoge vochtigheidspercentages (> 20%).
• 3D-afdrukken van lage kwaliteit (bestendigheid en afwerking):  De vereniging van de bovengenoemde resultaten in 3D-afdrukken met veel problemen, zowel mechanisch als oppervlakkig. De openingen tussen lagen (niet altijd zichtbaar voor het blote oog) veroorzaakt door de verdamping van water, zijn kritieke punten waar gemakkelijk scheuren ontstaan ​​door het uitoefenen van lage krachtwaarden. Wanneer de vochtigheidsconcentratie wordt gemarkeerd, veroorzaken de hierboven genoemde gaten een ruwe en witachtige oppervlakteafwerking.

Afbeelding 2: Problemen veroorzaakt door vochtigheid. Bron:PrintDry

Als reden voor de evolutie van de wereld van 3D-printen zijn er filamenten met een hoge weerstand tegen vocht , zoals PETG of CPE HG100, copolyesters die zonder problemen langdurig aan water kunnen worden blootgesteld. Onder de andere filamenten vonden we sommige met matige weerstand, zoals PLA of ABS, en andere, vooral nylon en PVA, die zeer vatbaar zijn voor vochtopname en hoge waarden bereiken in minder dan een dag.

Bepaalde gebruikers van 3D-printers gebruiken conventionele methoden om het vocht te verwijderen van het filament en bewaar het, zoals het drogen van het materiaal in een huishoudelijke oven en het bewaren van het filament in dozen met een sluiting die niet helemaal strak zit. Deze maatregelen , behalve dat het gevaarlijk is in het geval van de huishoudelijke oven, zijn niet helemaal effectief, vooral niet met technische en geavanceerde materialen. Hier citeren we een reeks professionele aanbevelingen om vocht te verwijderen en hoe de filamenten te bewaren om absorptie te voorkomen:

Filamentdroger

De meest effectieve manier om het vocht in een materiaal te verwijderen, is door een filamentdroger te gebruiken, zoals de  PrintDry filamentdroger, een apparaat dat in staat is om de intermoleculaire bindingen tussen het water en het polymeer te verbreken dankzij de droogtemperatuur (35-70 ºC) en de natuurlijke luchtstroom erin, die vocht van het oppervlak van het filament naar de lucht sleept die het omringt het. De ideale waarde van vocht in een filament ligt tussen 10-13% .

Opslag

Zowel aan het begin van het gebruik van een nieuwe coil als na het drogen van een filament, juiste opslag is essentieel om het minimale vochtigheidspercentage te behouden. In conventionele materialen (PLA of ABS) en korte opslagintervallen (<2 maanden) het gebruik van uw tas met een griptype sluiting is voldoende . Bij langere bewaartijden of bij technische en geavanceerde materialen deze maatregel is niet voldoende. De ideale oplossing is om de PrintDry hermetische filamentcontainers te gebruiken met vacuümafdichting. Het zijn zeer sterke plastic containers, waar elke gebruiker zijn filament veilig kan opbergen zonder zich zorgen te hoeven maken of het vocht opneemt. Het potentieel van deze containers zit in het deksel, aangezien hierin een vacuümventiel zit is ondergebracht, waardoor en met behulp van een handpomp (meegeleverd bij de containers) het mogelijk is om de lucht uit het inwendige van de container te zuigen , voor een stof- en vochtvrije opslag . Op deze manier kan de juiste staat van de gloeidraad worden gegarandeerd, hoewel er enkele maanden zijn verstreken sinds de spoel uit zijn originele fabriekszegel is gehaald. Hoe ouder, er moet rekening mee worden gehouden dat de relatieve vochtigheid van de ruimte waar het materiaal wordt opgeslagen in grote hoeveelheden van invloed is , dit zou zo min mogelijk moeten zijn zonder de gezondheid van de gebruiker te schaden (Een goede waarde zou meer dan 40% zijn ).

Filamentlevensduur

De levensduur van een filament van kwaliteit sinds de fabricage is 2-3 jaar , zolang het in de originele verzegeling en vacuüm zit. Zodra de originele zak is geopend, hangt de tijd die nodig is om zijn mechanische en kleureigenschappen te verliezen af ​​van het soort materiaal en de opslag. Een PLA of ABS dat op de hierboven vermelde manier wordt bewaard, kan zijn eigenschappen langer dan 1 jaar behouden, maar als dat niet het geval is, zal het een tiende van de tijd weerstand bieden . Bij delicatere materialen, zoals nylons en PVA, kan het totale verlies van uw leven enkele dagen zijn .

Het is daarom een ​​bewijs dat het onderhouden van de filamenten met lage vochtigheidswaarden (10-13 %) is een sleutelfactor waarmee te allen tijde rekening moet worden gehouden om problemen te voorkomen voor, tijdens en na 3D-printen.

Om maximale betrouwbaarheid te hebben op het moment van afdrukken, is het van vitaal belang om het maximale aantal gecontroleerde variabelen te hebben, en vochtigheid is er een van om maximale robuustheid in het afdrukproces te garanderen.