Что вызывает разделение слоя и трещины в высоких отпечатках?

Это распространённая проблема при 3D-печати: в высоком объекте появляется горизонтальная трещина, иногда полностью раскалывающая его. Эта проблема называется Разделение слоев или расслоение происходит, когда отпечатанные слои не соединяются друг с другом должным образом.Более высокие модели особенно подвержены этой проблеме из-за большого температурного разрыва между охлажденными слоями внизу и горячими новыми слоями, выдавливаемыми вверху. В этом руководстве объясняются причины этой проблемы и предлагаются понятные решения для ее предотвращения.

Как охлаждение создает силу, которая приводит к растрескиванию отпечатков

Единственная причина, по которой высокие отпечатки трескаются, заключается в том, что пластик сжимается при охлаждении.Это сжатие создаёт внутри отпечатка мощную силу, направленную вверх. Каждое последующее решение — это просто другой способ управления этой силой.

Вот прямой взгляд на то, как нарастает эта разрушительная сила, известная как внутреннее напряжение:

Первые слои в нижней части отпечатка остывают и сжимаются. Затем каждый новый, горячий слой, помещённый сверху, также остывает и сжимается. Однако, сжимаясь, он тянет вверх уже затвердевший слой под собой. По мере того, как отпечаток становится выше, эта сила, направленная вверх, накапливается слой за слоем, становясь невероятно мощной.

Это создаёт внутри отпечатка постоянное перетягивание каната: внутреннее напряжение, раздвигающее слои, и межслоевая адгезия («сварка»), удерживающая их вместе. Трещина образуется в тот момент, когда побеждает сила натяжения.

Итак, проблема ясна. Чтобы предотвратить появление трещин, нужно склонить чашу весов в свою пользу. Это означает, что вам придется либо уменьшить внутреннее напряжение, либо увеличить межслоевую адгезию.В следующем разделе рассматриваются распространённые практические ошибки, которые ослабляют этот баланс, и предлагаются конкретные решения для их исправления.

Причина №1: сквозняки и холодный воздух слишком быстро охлаждают отпечаток

Это самая распространённая причина расслоения слоёв при печати на высоких отпечатках. Если воздух вокруг принтера слишком холодный или сквозняк, это значительно увеличивает внутренние напряжения, которые разрывают модель.

Почему быстрое охлаждение создает внутреннее напряжение

Нерегулируемая температура в помещении приводит к слишком быстрому охлаждению каждого вновь напечатанного слоя. Это быстрое охлаждение максимизирует усадку, что, в свою очередь, увеличивает разрушительную силу натяжения внутри отпечатка. Именно поэтому материалы, известные высокой усадкой, такие как АБС, практически невозможно успешно печатать на открытом воздухе. Холодная среда создает идеальные условия для разделения слоев..

Как определить эту проблему

Вы можете быть уверены, что вашей основной проблемой является холодная среда, если вы заметили следующее:

• Трещины появляются внезапно, во время печати.
• Иногда можно услышать характерный щелчок, когда слой разрушается.
• Проблема заметно усугубляется в холодном помещении или если принтер находится рядом с окном, дверью или вентиляционным отверстием кондиционера.

Лучшее решение: использовать корпус

По большому счету, наиболее эффективным решением будет размещение принтера в корпусе.Корпус удерживает тепло, генерируемое печатной платформой, создавая вокруг модели стабильный и тёплый воздушный карман. Эта повышенная температура окружающей среды значительно сохраняет тепло всего объекта на протяжении всего процесса печати. ​​Минимизируя разницу температур между нижней и верхней частями модели, вы значительно снижаете внутренние силы усадки, обеспечивая прочное соединение слоёв. Для этого вы можете либо надеть отдельный кожух на свой принтер, либо выбрать принтер со встроенным кожухом, например принтер из QIDI ТЕХНОЛОГИИ.

Причина №2: вентилятор охлаждения детали слишком агрессивен

В то время как часть вентилятор охлаждения Это необходимо для создания чётких деталей и чистых свесов. Слишком высокая скорость может серьёзно ослабить связь между слоями и привести к образованию трещин. Это происходит из-за того, что вентилятор препятствует правильному свариванию слоёв.

Почему чрезмерное охлаждение приводит к появлению трещин

Цель хорошей адгезии слоёв — нанести горячий расплавленный слой пластика на нижележащий слой, чтобы под действием тепла они сплавились в единое прочное целое. Когда вентилятор охлаждения детали работает на высокой скорости, он мгновенно охлаждает новый слой. Такое быстрое затвердевание не позволяет новому слою должным образом расплавиться в предыдущем.. В результате образуется слабая, поверхностная связь, которая впоследствии может быть легко разорвана внутренними силами теплового сжатия.

Как определить эту проблему

Эта проблема может быть более тонкой, чем проблемы окружающей среды. Ключевые показатели включают:

• Печать выглядит визуально чистой и размерно точной, но структурно она очень слаба.
• Трещины часто появляются после завершения печати и полного охлаждения до комнатной температуры, а не во время процесса печати.

Решение: отрегулируйте скорость вентилятора в вашей мясорубке.

Эту проблему можно решить, изменив настройки вентилятора в программном обеспечении слайсера. Существует два основных подхода:

1. Уменьшите скорость вентилятора: Для универсальных нитей, таких как PLA, в холодную погоду часто не требуется вентилятор на 100%. Попробуйте снизить скорость до 30–50%. Это обеспечит достаточное охлаждение для качественной печати без ущерба для прочности слоя.
2. Выключите вентилятор для определенных материалов: Для материалов, которые очень чувствительны к температуре и склонны к деформации, таких как АБС, АСАи нейлона, вентилятор охлаждения детали лучше всего полностью выключать. Единственное исключение — это позволить слайсеру включить его для резки деталей с критически важными элементами, такими как мосты или крутые свесы, где это необходимо для предотвращения провисания.

Причина №3: ​​Сопло недостаточно горячее для создания прочного шва

Для прочного соединения слоев, нить должна быть достаточно горячей, чтобы правильно сплавиться с находящимся под ней слоем. Если температура сопла слишком низкая, то уже с первого слоя получается некачественная печать, которая легко треснет под нагрузкой.

Почему для прочной сварки требуется достаточный нагрев

Для правильного склеивания слоев необходимо, чтобы горячий экструдированный пластик слегка расплавил поверхность предыдущего слоя, создав между ними прочное сварное соединение. Если температура печати слишком низкая, нить выдавливается в полутвердом состоянии.. У него недостаточно тепловой энергии для надлежащего соединения с нижележащим слоем. Вместо того чтобы свариваться, слои просто накладываются друг на друга, что приводит к изначально плохой межслоевой адгезии.

Как определить эту проблему

Самый очевидный признак этой проблемы — общая слабость отпечатков, даже на небольших моделях, не подвергающихся большой нагрузке. Если вы легко разделяете слои отпечатка рукой, независимо от его высоты, вероятно, проблема в температуре печати. ​​Отпечаток кажется хрупким, и иногда слои можно разделить ногтем.

Решение: увеличить температуру сопла для лучшей сварки

Устранить эту проблему просто, все делается с помощью настроек температуры вашей слайсера.

1. Повышайте температуру постепенно: Для простого теста увеличьте температуру сопла на 5°C и выполните тестовую печать небольшого размера. Продолжайте увеличивать температуру с шагом 5°C, пока не заметите значительное улучшение прочности сцепления слоёв.
2. Распечатать температурную башню (рекомендуется)Лучший способ подобрать идеальную температуру для конкретной катушки филамента — напечатать «Температурную башню». Это специальная калибровочная модель, которая автоматически печатает при разных температурах на разной высоте. Это позволяет физически протестировать башню и точно определить, какая температура обеспечивает наиболее прочное соединение слоёв, сохраняя при этом качество печати.

Причина №4: Ваш 3D-принтер недостаточно экструдирует

Недостаточная экструзия означает, что ваш принтер не выдавливает достаточное количество пластика для создания сплошных, прочных слоев.. Этот дефицит материала приводит к образованию слабой, пористой структуры, которая может легко разрушиться не из-за температуры, а просто из-за недостатка пластика для формирования надлежащего соединения.

Почему недостаточная экструзия приводит к образованию слабых слоев

Для прочного соединения необходимо нанести толстый слой расплавленного пластика, чтобы он мог сплавиться с нижележащим слоем. При недостаточной экструзии линии пластика получаются слишком тонкими, и между ними могут образовываться зазоры. Материала просто недостаточно для создания сплошного, цельного слоя, не говоря уже о прочном соединении с предыдущим. Это создаёт изначально слабую губчатую структуру по всей поверхности отпечатка.

Как определить недоэкструзию

Признаки недостаточной экструзии обычно заметны по всей поверхности отпечатка, а не только в месте дефекта. Обратите внимание на следующие признаки:

• Место разрушения выглядит не как чистая трещина, а скорее как губчатое или перфорированное разделение.
• Вы можете увидеть зазоры между линиями нитей на верхней поверхности и стенками.
• Стенки отпечатка тонкие или неполные, а поверхность имеет грубую, необработанную фактуру.

Как исправить недоэкструзию

Для устранения недостаточной экструзии необходимо убедиться, что принтер выталкивает необходимое количество материала. Выполните следующие действия в указанном порядке:

1. Откалибруйте свой экструдер (E-Steps): Это самая важная калибровка для экструзии. Калибровка вашего E-шаги Гарантируется, что когда программное обеспечение принтера запрашивает 100 мм нити, двигатель экструдера фактически проталкивает её ровно на 100 мм. Это устраняет проблему на аппаратном уровне.
2. Увеличьте скорость потока в вашем слайсере: Если ваши шаги E-steps верны, вы можете выполнить тонкую настройку с помощью настроек «Скорость потока» или «Множитель экструзии» в вашем слайсере. Небольшое увеличение, например, со 100% до 103%, может помочь компенсировать немного меньшую толщину нити, чем указано.
3. Проверьте наличие частичного засорения сопла: Очень распространенная причина внезапного или периодического недовыдавливания или даже прекращение экструзии является частично засоренное сопло. Если качество печати недавно ухудшилось, выполните «холодную прочистку» или воспользуйтесь иглой для прочистки сопел, чтобы устранить возможные засоры.

Причина №5: Ваша нить впитала влагу

Многие общие Нити для 3D-печати гигроскопичны, то есть они действуют как губка и легко впитывают влагу из воздуха. При печати на влажной нитью скопившаяся вода создаёт проблемы, которые нарушают адгезию слоёв и делают всю деталь хрупкой.

Почему влажная нить делает отпечатки хрупкими

Когда нить с захваченной влагой попадает в горячее сопло, вода мгновенно закипает и бурно превращается в пар.Этот крошечный взрыв создаёт пузырьки и воздушные карманы внутри экструдированной линии пластика. Эти пустоты резко сокращают площадь поверхности, доступной для соединения слоёв. В результате деталь оказывается не только слабой на границах слоёв, но и хрупкой, с нарушенной структурой по всей длине.

Как определить «влажную» нить

Часто можно услышать и увидеть эффект мокрой нити в процессе печати.

• Звуковые подсказки: Вы услышите отчетливые шипящие, хлопающие или трескучие звуки, исходящие из сопла, когда скопившаяся вода испаряется.
• Визуальные подсказки: Поверхность отпечатка не будет гладкой. Вместо этого она будет иметь шероховатую, размытую или даже рябую текстуру.

Решение: высушите нить

Единственный способ исправить это — удалить влагу из пластиковой катушки перед печатью. Самые надёжные способы:

• Используя специальный сушилка для нитей.
• Используйте пищевую сушилку, настроенную на соответствующую вашему материалу температуру.

Этот шаг абсолютно необходим для таких материалов, как ПЭТГ, ТПУ, АБС и особенно нейлон, поскольку они могут всего за несколько часов поглотить из воздуха значительное количество влаги, снижающей производительность.

Измените баланс для более прочного соединения слоев!

Трещины в высоких отпечатках почти всегда сводятся к одному-единственному сражению: сила тяги остывающего пластика против прочности связи, удерживающей слои вместеКаждое решение в этом руководстве поможет вам победить в этой битве. Контролируя условия печати, скорость вентилятора и температуру сопла, вы систематически снижаете разрушительную силу, одновременно повышая прочность сцепления, что обеспечивает получение качественных и надёжных отпечатков.