5 najczęstszych błędów w druku 3D i jak ich unikać

Każdy, kto zaczynał swoją przygodę z drukiem 3D zna to uczucie. Po kilku godzinach drukowania, niecierpliwego oczekiwania i pracy wdrożonej w projektowanie, po otwarciu komory – dopada nas rozczarowanie. Model jest odklejony od stołu, nie ma założonej struktury albo otoczony jest nitkami plastiku. Jednym słowem – druk się nie udał.

Druk 3D to technologia obecnie przystępna i stosunkowo prosta, ale wymagająca precyzji, cierpliwości i znajomości materiałów. W Filament Point wiemy, że największa frustracja użytkowników drukarek nie wynika ze złego sprzętu ani kiepskiego filamentu. Jej najczęstszym powodem są powtarzające się błędy, które z nich wypływają, ale są jednak stosunkowo proste do wyeliminowania.

Zanim jednak omówimy najczęstsze (ale być może nieoczywiste) błędy w druku 3D, należy podkreślić jedno: każdy problem w druku 3D zaczyna się od materiału, albo od ustawień, albo od sprzętu. Nic nie dzieje się bez przyczyny, więc zrozumienie, co i dlaczego poszło nie tak jest najważniejsze.

#1 Zły dobór filamentu

To problem, który pojawia się jeszcze przed uruchomieniem drukarki, a jego skutki są odczuwalne już przy pierwszym użyciu modelu. Filament nie jest „tylko plastikiem” do drukarki, ale kluczowym czynnikiem wpływającym na wytrzymałość, jakość i odporność modelu oraz na proces drukowania.

Większość użytkowników kupujących filament kieruje się ceną lub popularnością danego materiału. Tymczasem wybierając filament powinniśmy poddać analizie projekt i wiedzieć jakie będzie jego przeznaczenie, funkcjonalność i podatność na uszkodzenia lub czynniki zewnętrzne.

Najpopularniejszym obecnie materiałem jest PLA (poliaktyd) – jest biodegradowalny i zasadniczo prosty w druku, ponieważ nie wymaga podgrzewanego stołu. Drukuje się w zakresie temperatur 190-220°C i nie wydziela drażniących oparów. Jest jednak stosunkowo kruchym materiałem, który pęka pod naciskiem jak szkło oraz nie nadaje się do pracy w wysokich temperaturach. PLA bowiem odkształca się już w temperaturze ok. 60°C.

Bardziej uniwersalne zastosowanie znajdzie inny popularny filament – PETG, który jest odporny na wodę i chemikalia, a przede wszystkim bardziej wytrzymały niż PLA. Wytrzymuje również wyższe temperatury i jest bardziej elastyczny. Jednak największą wadą PETG jest jego tendencja do nitkowania, czyli tworzenia cienkich nitek między elementami wydruku.

Najpowszechniej stosowanym rozwiązaniem przez lata był ABS, który jest podstawowym składnikiem wielu powszechnie produkowanych z plastiku elementów, takich jak chociażby klocki LEGO. Jest on jednak nieco problematyczny w druku, bo nie dość, że wydziela nieprzyjemne opary styreny, to ma jeszcze tendencję do warpingu, czyli odklejania się rogów warstw od stołu roboczego.

ABS ma jednak kluczową wadę – jest mało odporny na działanie warunków atmosferycznych. W tym segmencie świetnie zastępuje go ASA, który pod względem właściwości jest zbliżony, ale nie żółknie i nie kruszeje pod wpływem promieniowania UV.

Jak wybrać dobry filament? Najważniejsze to znać przeznaczenie wydruku. Jeśli to model dekoracyjny lub prototyp, w zupełności wystarczy PLA. Elementy, które mają być funkcjonalne, odporne na wilgoć i naprężenia mechaniczne – najlepszy będzie PETG. Z kolei ASA świetnie sprawdzi się do drukowania materiałów przeznaczonych do użytku zewnętrznego, a ABS do elementów technicznych.

Warto też pamiętać, że sam rodzaj filamentu to nie wszystko. Istotną rolę odgrywa także jego jakość. Tani, niemarkowy filament często charakteryzuje niejednorodna średnica, zawartość wilgoci i zanieczyszczenia, które prowadzą do wielu problemów w druku: zatkanie dyszy lub nierównomierna ekstruzja.

W Filament Point każda partia filamentów przechodzi rygorystyczną kontrolę, dlatego możesz liczyć zawsze na powtarzalność parametrów, niezależnie od rodzaju filamentu czy jego koloru.

#2 Ignorowanie pierwszej warstwy – fundamentu każdego wydruku

Pierwsza warstwa to fundament całego wydruku. Jeśli nie przylega prawidłowo do stołu, cały późniejszy proces może pójść na marne. Drukarka może być perfekcyjnie skalibrowana, filament najwyższej jakości, a model świetnie zaprojektowany, ale jeśli pierwsza warstwa odklei się od stołu, narożniki podwiną się (warping), wydruk odpadnie lub przesunie się w trakcie pracy – cały model będzie do wyrzucenia.

To problem, z którym zetknął się chyba każdy, kto kiedyś zaczynał przygodę z drukiem 3D. Najczęściej jego powodem są trzy czynniki. Pierwszym jest niewłaściwa odległość dyszy od stołu. Zbyt duża powoduje, że filament drukuje się w powietrzu zamiast wgnieść się w powierzchnię i skleić z pozostałymi warstwami. Z kolei zbyt mała odległość powoduje, że materiał jest dosłownie wciskany pod dyszę, co blokuje jego przepływ.

Drugim czynnikiem jest źle wypoziomowany lub zabrudzony stół roboczy. Każda nierówność lub zanieczyszczenie zmniejsza przyczepność pierwszej warstwy. Dlatego na uwadze trzeba mieć regularne poziomowanie stołu, szczególnie po przeniesieniu drukarki w inne miejsce lub wymianie dyszy. Chociaż wiele nowoczesnych drukarek posiada funkcje automatycznego poziomowania, warto rozumieć ręczny proces kalibracji.

Ostatnim powodem, który jest źródłem problemów z pierwszą warstwą jest nieodpowiednio dobrana temperatura stołu. Jeśli stół jest zbyt zimny, filament szybko zastyga i traci swoją przyczepność. Dlatego zawsze warto pamiętać o zapoznaniu się z kartą techniczną produktu, aby wiedzieć jakiej temperatury stołu wymaga, aby druk się udał.

W problemach z przyczepnością pierwszej warstwy pomocne mogą być także środki wspomagające adhezję: klej w sztyfcie, taśma, lakier lub specjalistyczne spreje.

#3 Nieprawidłowa temperatura i prędkość druku

Większość użytkowników chciałaby przyspieszyć proces drukowania podnosząc prędkość druku. Tymczasem drukarka 3D działa jak precyzyjny system, w którym prędkość i temperatura ze sobą korelują.

Zbyt wysoka prędkość druku może spowodować przesunięcie warstw, przez co model wygląda jakby w pewnym momencie osunął się w bok. Pod uwagę należy brać także rodzaj filamentu, bo nie każdy radzi sobie dobrze w wysokich prędkościach. Elastyczne materiały, takie jak TPU, wymagają wolniejszego druku, natomiast PETG przy zbyt wysokiej prędkości może tworzyć „nitki”.

Zbyt wolny druk również nie jest wskazany – może prowadzić do przegrzewania materiału i pogorszenia jakości powierzchni. Dobrą praktyką jest zmniejszenie prędkości dla pierwszej warstwy i wyłączenie chłodzenia, dzięki czemu filament ma czas na pełne związanie z powierzchnią.

Temperatura dyszy powinna być na tyle wysoka, aby filament mógł spokojnie płynąć, ale nie przesadnie wysoka, aby nie doszło do przegrzania urządzenia.

Dodatkowo zbyt niska temperatura dyszy prowadzi do niedostatecznego podawania filamentu, czego efektem jest słabe łączenie się poszczególnych warstw. Za wysoka temperatura ma niekorzystny wpływ nie tylko na drukarkę, ale też na sam proces – filament staje się zbyt płynny i model deformuje się.

Aby uniknąć tego problemu najważniejsze jest zapoznanie się ze specyfikacją techniczną filamentu. Odpowiedzialny producent zawsze podaje zakres rekomendowanych temperatur dla swojego produktu. Przed rozpoczęciem drukowania właściwego modelu warto wykonać tzw. wieżę kalibracyjną (temperature tower), czyli testowy wydruk, który pozwala zobaczyć efekt druku przy różnych temperaturach na jednym obiekcie. To umożliwia zaoszczędzenie czasu i materiału.

W praktyce oznacza to, że nie istnieją uniwersalne ustawienia dla wszystkich wydruków. Optymalizując parametry należy więc brać pod uwagę konkretny drukowany model, rodzaj filamentu i możliwości drukarki. Dopiero połączenie tych elementów daje powtarzalne i przewidywalne efekty.

#4 Problemy z ekstruzją – zatkana dysza, złe przechowywanie filamentu i wilgoć

Zatkana dysza to problem, który budzi najwięcej obaw. Drukarka pracuje, głowica się porusza, ale filament nie płynie. W efekcie w wydruku pojawiają się dziury, nierówne warstwy lub proces całkiem się zatrzymuje. Przyczyn może być wiele: zanieczyszczony filament, spalony materiał zalegający w dyszy, nieszczelności w prowadnicy, a także zbyt niskie napięcie ekstrudera.

Jak poradzić sobie z zatkaną dyszą? Najlepiej jest nagrzać ją do temperatury nieco wyższej od topnienia filamentu, następnie wyłączyć grzanie, a gdy temperatura spadnie do ok. 60-90°C – gwałtownie wyciągnąć filament. Zanieczyszczenia powinny wyjść razem z nim. Jeśli jednak problem nie ustępuje konieczna może być wymiana dyszy – są one stosunkowo tanie i łatwe w montażu, dlatego lepiej jest się wcześniej wyposażyć w kilka zapasowych.

Największym wrogiem i cichym zabójcą jakości wydruków jest wilgoć. Większość popularnych filamentów jest silnie higroskopijna, co oznacza, że chłoną wilgoć z powietrza. Szczególnie podatne są na nią materiały takie jak nylon, PETG i TPU.

Wilgotny filament zachowuje się inaczej podczas ekstruzji. Woda zamienia się w parę, która rozrywa strukturę materiału. Powoduje to syczenie, strzelanie i nieregularny przepływ filamentu. Nawet najlepsze ustawienia slicera nie są w stanie temu zapobiec.

Filament nasączony wilgocią staje się łamliwy, ale łatwo poznać, że jego stan odbiega od idealnego. Na zawilgoconym materiale pojawiają się pęcherzyki powietrza, a wydrukowany model ma porowatą powierzchnię.

Nie bez powodu producenci pakują filamenty próżniowo. To ochrona podczas transportu i magazynowania. Po otwarciu folii, filament należy przechowywać w szczelnym pojemniku z pochłaniaczem wilgoci. Na popularność zyskują ostatnim czasem także suszarki do filamentów, które są idealnym rozwiązaniem na wilgotny materiał.

#5 Stringing – niechciane nitki między elementami wydruku

Nitkowanie (stringing) to jeden z tych problemów, który wydaje się kosmetyczny, ale potrafi zniszczyć model, szczególnie taki, który zawiera wiele detali lub składa się z osobnych elementów. Objawia się cienkimi nitkami plastiku rozciągniętymi między częściami wydruku, które przypominają pajęczą sieć.

Przyczyna jest prosta: głowica przesuwa się nad pustą przestrzenią w modelu, a filament jeszcze z niej wycieka. Zanim więc głowica zdąży dotrzeć do kolejnej ściany i punktu druku, zostawia za sobą cienką nitkę materiału. Staje się to szczególnie problematyczne przy zbyt wysokiej temperaturze druku i nieodpowiednio ustawionej retrakcji.

Stąd kluczowe jest jej odpowiednie ustawienie. Retrakcja to cofanie filamentu przed jałowym ruchem – należy więc dobrze ustawić długość cofania oraz jego prędkość. Jeśli retrakcja jest za mała – występuje stringing, a jeśli jest za duża, to ryzykujemy zatkaniem dyszy lub przerwą w podawaniu filamentu. Aby dobrze skalibrować te ustawienia warto przed rozpoczęciem druku wykonać próbę na dostępnych za darmo modelach testowych.

Czasem wystarczy też jedynie obniżyć temperaturę o kilka stopni, dzięki czemu można znacznie zredukować nitkowanie. Filament jest wtedy mniej płynny i nie wycieka tak obficie z dyszy. Warto też zwiększyć prędkość ruchów jałowych – im szybciej głowica przelatuje nad pustą przestrzenią, tym mniej czasu ma na wyciek. W zdecydowanej większości przypadków dobrze ustawiona retrakcja i minimalnie obniżona temperatura pozwalają rozwiązać problem z nitkowaniem.

Bonus – złe przygotowanie w slicerze

Slicer to program do cięcia modelu na warstwy, który można opisać jako swego rodzaju „tłumacza” dla drukarki 3D. Przekłada on graficzny projekt na zestaw poleceń i instrukcji dla drukarki. To on określa też temperaturę, prędkość, wysokość warstwy i setki innych parametrów.

Błędy w ustawieniach slicera mogą zniweczyć każdy, nawet najlepiej zaprojektowany model. Jednym z najczęstszych problemów jest zbyt mała wartość „Infill Overlap” – nakładania się wypełnienia ze ściankami zewnętrznymi. Gdy jest zbyt małe, między wnętrzem a powierzchnią wydruku mogą pojawić się szczeliny, które osłabiają konstrukcję modelu.

Równie często źle dobierana jest prędkość druku, temperatura dyszy czy wysokość warstwy. Użytkownicy, szczególnie ci początkujący, często korzystają z domyślnych profili. Warto jednak mieć na uwadze to, że nie są one dopasowane do konkretnego filamentu, a każdy materiał jest inny – nawet jeśli dotyczy tej samej kategorii – i wymaga innych parametrów.

Innym typowym błędem popełnianym w slicerze są źle ustawione podpory dla elementów wiszących, zbyt mała liczba obrysów ścianki zewnętrznej, a także błędy w samym pliku. Dlatego tak ważne jest wykonywanie testów kalibracyjnych, takich jak wieże temperaturowe, testy retrakcji czy kostki kalibracyjne. To najskuteczniejszy sposób na znalezienie idealnych ustawień bez marnowania dużej ilości materiału.

Podsumowanie: jak uniknąć problemów w druku 3D?

Druk 3D to proces, który wymaga eksperymentowania, ale jednocześnie niezbędna w nim jest wiedza i precyzja. Podstawowym elementem pozwalającym zwiększyć jakość swoich wydruków i efektywność pracy jest świadomy wybór odpowiedniej jakości i rodzaju filamentów.

Za zdecydowaną większość nieudanych wydruków odpowiada pięć opisanych tu błędów. I nie ma w tym nic złego, bo mierzą się z nimi zarówno początkujący, jak i doświadczeni drukarze. Druk 3D to dziedzina, w której każda rozwiązana usterka uczy czegoś ważnego i nowego.

W Filament Point produkujemy filamenty z myślą o użytkowniku – niezależnie od tego, czy dopiero zaczyna, czy ma na swoim koncie tysiące wydruków. Nasze materiały są pakowane próżniowo z pochłaniaczami wilgoci, a każda sztuka przechodzi rygorystyczną kontrolę średnicy filamentu, bo wiemy, że zły filament to zły wydruk. Jeśli masz pytania dotyczące doboru materiału do konkretnego projektu, nasz zespół doradców zawsze jest gotowy pomóc.