Warum wird PLA-Filament spröde? Lösen wir es!

Vor nicht allzu langer Zeit habe ich versucht, etwas mit einer Filamentfarbe zu drucken, die ich seit einiger Zeit nicht mehr verwendet hatte. Zu meiner großen Überraschung brach das Filament mehrmals und die Gesamtqualität des resultierenden Drucks war nicht gerade berauschend. Es versteht sich von selbst, dass ich mir nicht viel Gedanken darüber gemacht hatte, die Spule während der Lagerung richtig zu konservieren. Wenn es Ihnen passiert ist, fragen Sie sich vielleicht auch, warum Ihr PLA-Filament spröde wurde.

PLA kann spröde werden, wenn es Feuchtigkeit ausgesetzt wird, da es ein hygroskopisches Filament ist, was bedeutet, dass es Feuchtigkeit absorbiert, aber wenn es UV-Strahlung (Sonnenlicht) ausgesetzt wird, wird es noch mehr geschädigt, wodurch es seine Farbe verliert und spröde und schwach wird , und einfach zu schnappen. Um dies zu vermeiden, wird eine ordnungsgemäße Lagerung empfohlen.

Warum wird PLA spröde und bricht?

Die mechanische Struktur von PLA oder Polymilchsäure ist bekanntermaßen spröde, aber Umweltbedingungen werden und werden zu ihrem bereits spröden Zustand beitragen. PLA ist hygroskopisch und nimmt Feuchtigkeit aus der Atmosphäre auf, was seine mechanische Struktur verändert und es spröder macht.

Darüber hinaus zersetzen die UV-Strahlen der Sonne sowohl PLA-Filament als auch Drucke. Schließlich werden nicht alle PLA-Filamente nach dem gleichen Standard hergestellt und verpackt, sodass einige Markentypen daher empfindlicher sind als andere.

Möglicherweise hat es Feuchtigkeit aufgenommen

Wie bereits erwähnt, ist PLA hygroskopisch, was bedeutet, dass es Feuchtigkeit aus der Luft aufnimmt, wodurch es aufquillt und seine Eigenschaften verändert, was zu Druckkomplikationen führen kann. Obwohl erwähnt werden sollte, dass PLA weniger hygroskopisch ist als Nylon oder TPU, ist es dennoch in der Lage, kurzfristig genug Feuchtigkeit aufzunehmen, um die Druckqualität negativ zu beeinflussen.

Mit Feuchtigkeit behaftetes Filament schwillt an und kann sich im Bowden-Zuführrohr verklemmen oder aufgrund der normalen Spannung auf einem jetzt zerbrechlichen Filament brechen. Außerdem siedet der Wassergehalt im Filament am Extruder, wodurch Dampf entsteht, der Blasen wirft und platzt und die Konsistenz des extrudierten Filaments beeinträchtigt. Diese Druckkomplikationen wirken sich letztendlich auf die Qualität des Drucks aus. Werfen Sie einfach einen Blick auf das folgende Foto, um sich ein Bild davon zu machen, welche Auswirkungen Feuchtigkeit auf die allgemeine Druckqualität haben kann.

Möglicherweise war es UV-Licht ausgesetzt

Wie ich bereits erwähnt habe, ist die Sonne der größte Übeltäter, wenn es darum geht, dass PLA spröde wird und leicht bricht.

Wenn Sie die Filamentrolle in der Nähe eines Fensters in direktem Sonnenlicht lassen, hat dies keinen Einfluss, wenn es nur für ein oder zwei Tage ist, aber lassen Sie sie dort für ein oder zwei Monate, und Sie werden beginnen, eine gewisse Verschlechterung zu bemerken, hauptsächlich in Form von Farbe Verlust.

Das ist jedoch nicht alles, was mit PLA passiert, wenn es mit der Sonne in Kontakt kommt, da es auch schwächer und spröder wird.

PLA sollte immer in einem verschlossenen Behälter mit etwas gelagert werden, das Feuchtigkeit aufnimmt, wie z. B. Silikaperlen, und es sollte niemals direktem Sonnenlicht ausgesetzt werden.

Mehr darüber, wie Sie einen Aufbewahrungsbehälter für Ihr Filament herstellen, finden Sie am Ende dieses Beitrags.

Filamente von geringer Qualität

Nicht alle Hersteller stellen 3D-Filamente nach den gleichen Standards her. In vielen Fällen werden die Inhaltsstoffe und das Verfahren geheim gehalten, um einen größeren Marktanteil zu gewinnen. Aus geschäftlicher Sicht ist das alles schön und gut, aber es ist der uninformierte Verbraucher, der den Preis dafür zahlt, dass minderwertiges Filament zu „erschwinglichen“ Preisen verkauft wird.

Einige Farbstofftypen führen dazu, dass das Filament spröde wird, während in anderen Fällen die Verpackung und der Versand des Filaments schuld sind. Da es sich um ein biologisch abbaubares Produkt handelt, ist die Lebensdauer nach dem Öffnen, insbesondere unter feuchten Bedingungen, stark verkürzt, wenn keine strengen Lagerungsmaßnahmen getroffen werden.

Um die Qualität des verwendeten Filaments sicherzustellen, ist es am besten, eine Marke zu finden, die hochwertiges Filament herstellt, und bei dieser Marke zu bleiben. Sie können mit anderen Marken experimentieren, um Ihr eigenes Erfahrungsregister mit den besten zu verwendenden Marken zu erstellen. Stellen Sie nur sicher, dass Ihre 3D-Druckprozesse in Ordnung sind, und gehen Sie immer die Extrameile, um Ihre Filamente und Drucke korrekt zu lagern und zu erhalten.

So drucken Sie mit sprödem PLA-Filament

Das Drucken mit sprödem Filament ist, als würde man sich als Crashtest-Dummy aufstellen; Sie werden abstürzen und Ihr Druck wird fehlschlagen. Wenn Sie sich jedoch nicht bewusst sind, dass das Filament über den normalen Gebrauch hinaus spröde geworden ist, und dies erst beim Drucken feststellen, können Sie versuchen, die Düsentemperatur zu erhöhen, in der Hoffnung, das Feuchtigkeitsproblem zu beseitigen. Dieser kleine Trick funktioniert jedoch nicht immer zuverlässig, daher empfehle ich eher, das Filament nicht zu verwenden, bis es wieder trocken und in einwandfreiem Zustand ist.

Die Druckergemeinschaft vertritt die Idee, die etwas auf Logik basiert, die besagt, dass das Entfernen der Feuchtigkeit aus dem Filament das Material in seinen ursprünglichen Zustand zurückversetzt. Obwohl dies sowohl plausibel als auch möglich ist, gehört ein gewisses Glückselement dazu.

Bei biologisch abbaubaren Produkten aus natürlichen Ressourcen erfolgt der Abbau auf natürliche Weise, und Feuchtigkeit und UV-Strahlen beschleunigen den Prozess einfach. In Fällen, in denen die Feuchtigkeitsaufnahme minimal ist und das Filament sich noch innerhalb seiner Haltbarkeitsdauer befindet, sind Versuche, das Filament zu retten, sehr gut möglich, und der Versuch, das Filament zu trocknen, wird auf jeden Fall empfohlen.

Die Haltbarkeit von PLA hängt stark vom Hersteller und der Gesamtqualität des Filaments ab. Dennoch können Sie davon ausgehen, dass Ihr Filament bei ordnungsgemäßer Lagerung nach dem Öffnen der Verpackung bis zu zwei Jahre verwendbar bleibt.

Unter diesen Bedingungen ist es möglich, das Filament wieder in seinen ursprünglichen Zustand zu versetzen, sodass es sich auf jeden Fall lohnt, das Filament nicht nur zu trocknen, sondern auch richtig zu lagern und zu verwenden.

Wie man PLA-Filament trocknet

PLA-Filament hat eine Haltbarkeit, und es gibt andere Schwellenwerte, die die Verwendung des Filaments einschränken, darunter die Feuchtigkeitsaufnahme. Wenn diese Absorption über einen langen Zeitraum stattgefunden hat und der Abbau dauerhaft geworden ist, hilft das Trocknen des Filaments nicht weiter. Wenn die Feuchtigkeitsaufnahme jedoch minimal ist und über einen kurzen Zeitraum erfolgt ist, kann das Filament getrocknet und in seinen normalen Zustand zurückversetzt werden.

Hier sind einige Methoden, die verwendet wurden, um das Filament erfolgreich bis zu dem Punkt zu trocknen, an dem es noch gut zum Drucken ist.

• Filamenttrockner: Ein Filamenttrockner ist ein praktisches Gerät, besonders wenn Sie sich in Gebieten mit hoher Luftfeuchtigkeit wie Küstenregionen aufhalten. Ein Filamenttrockner erwärmt das Filament vor dem Gebrauch und lässt dabei Feuchtigkeit verdunsten. Die Temperatur liegt immer unter der Glasübergangstemperatur des Filaments (ca. 65°C für PLA), sodass Sie sich keine Sorgen machen müssen, dass Ihr Filament im Trockner schmilzt.
• Dörrgerät: Die Verwendung eines Dörrgeräts ist eigentlich ideal, da die Temperaturen dem Trocknen förderlich sind, ohne die Glasübergangstemperatur des Filaments zu überschreiten. Der Prozess wird langsam sein, aber die Ergebnisse sind die Zeit wert.
• Konvektionsofen: Ein normaler Konvektionsofen kann verwendet werden, um das Filament trockenzubacken. Der Prozess ist sehr langsam und sollte durchschnittlich vier bis sechs Stunden dauern, um das Filament zu trocknen. Wenn Sie keine andere Alternative haben, sollten Sie die Backofentemperatur zwischen 40°C – 50°C einstellen, wenn es so niedrig eingestellt werden kann. Ich sollte auch sagen, dass es wahrscheinlich nicht optimal ist, den gleichen Ofen zum Kochen von Speisen zu verwenden, aber ich habe es sicherlich mehrmals gemacht.

Wie man verhindert, dass PLA Feuchtigkeit absorbiert

Unabhängig von der durchschnittlichen Luftfeuchtigkeit in Ihrer Umgebung ist es ratsam, Ihr Filament richtig zu lagern. Eine einfache Lösung ist die Verwendung eines Ziploc-Beutel mit Kieselgel, um die im Beutel eingeschlossene Feuchtigkeit zu absorbieren. Luftdichte oder versiegelte Behälter mit Kieselgel sind ebenfalls eine gute Option und möglicherweise noch besser für die Aufbewahrung.

Wenn Sie einen bestimmten Raum für Ihr 3D-Material haben, hilft die Verwendung eines Luftentfeuchters, die Luftfeuchtigkeit zu kontrollieren. Dies hängt natürlich davon ab, wie viel Filament Sie lagern und wie oft Sie drucken, da das Betreten und Verlassen des Raums die Luftfeuchtigkeit erhöht.

Das Schützen Ihres Filaments vor äußeren Einflüssen sollte Standard sein, und das Abgeben des Filaments in den Drucker sollte das Filament nicht unnötig der Luft aussetzen. Eine Aufbewahrungsbox mit Silikagel zur Steuerung der Feuchtigkeit kann verwendet werden, und das Filament würde direkt aus der Trockenbox in den Extruder eingeführt. Dadurch werden alle Feuchtigkeitsprobleme, die Sie möglicherweise hatten, buchstäblich beseitigt.

Der Vorteil bei der Verwendung einer Trockenbox besteht darin, dass das Ende des Filaments durch eine große Öffnung direkt in den Extruder geführt wird, wodurch das Filament nicht nur vor Feuchtigkeit geschützt wird, sondern auch verhindert wird, dass sich das Filament verheddert.

Wie man eine Filament-Trockenbox herstellt

Filament-Trockenboxen sind ein wichtiger Bestandteil des 3D-Drucks, da sie sicherstellen, dass Ihr Filament perfekt konserviert und einsatzbereit ist. Obwohl eine Trockenbox im Wesentlichen nur eine luftdichte Box mit Silikagel ist, um die Feuchtigkeit in der Box zu extrahieren, beinhalten verbesserte Designs eine Heizung, um den Trocknungsprozess zu erleichtern.

Es gibt mehrere Unternehmen (Marken), die beheizte Trockenboxen herstellen, aber Sie können ganz einfach Ihre eigene beheizte Trockenbox für einen Bruchteil des Preises herstellen und sie funktioniert genauso gut wie die Markenmodelle.

Die Hauptidee ist, Ihr Filament trocken und druckbereit zu halten. Das Schöne an der Herstellung Ihrer eigenen beheizten Trockenbox ist, dass Sie sie so gestalten können, dass sie zu Ihrer 3D-Druckaktivität passt. Wenn Sie zum Beispiel nicht zu viel drucken und selten Filamenttypen oder Farben wechseln, dann wird ein kleineres Gerät Ihren Zweck erfüllen. Wenn Sie dagegen mit zwei oder drei verschiedenen Filamenttypen arbeiten, funktioniert eine größere beheizte Trockenbox besser.

Was Sie grundsätzlich brauchen, um Ihre eigene beheizte Trockenbox zu bauen, sind die folgenden preiswerten Artikel:

• Ein Kunststoffbehälter, der groß genug ist, um die Anzahl der Spulen aufzunehmen, mit denen Sie normalerweise arbeiten. Der Behälter sollte vorzugsweise einen versiegelten Deckel haben, um den Luftstrom zu begrenzen; Es ist jedoch nicht erforderlich, dass der Behälter 100 % luftdicht ist, da erwärmte Luft einen kleinen Auslass benötigt.
• Ein System, das es der Filamentspule ermöglicht, frei in der Box zu rollen. Rollen werden oft verwendet, aber dies schränkt die Spulengrößen ein, die Sie in der Box verwenden können, daher ist eine Berücksichtigung der verwendeten Spulengrößen erforderlich.
• Eine Temperatur- und Feuchtigkeitsanzeige, damit Sie diese beiden Werte überwachen können.
• Eine flache elektrische Reptilienheizung, die unter der Spule oder den Spulen platziert wird und normalerweise auf etwa 32°C eingestellt ist.
• Silikaperlen oder -päckchen zum Absorbieren von Feuchtigkeit. Silikaperlen sind orange und werden grün, wenn sie mit Feuchtigkeit gesättigt sind. Sie können im Ofen getrocknet und, wenn sie wieder orange werden, wiederverwendet werden.
• Sie müssen Löcher in den Behälter bohren, damit das Filament hindurchpasst, und es ist eine gute Idee, an jedem Auslass ein Standard-Kunststoffrohr anzubringen, das das Filament direkt in den Zuführmechanismus Ihres Druckers führen kann. Dadurch wird das Filament beim Eintritt in den Drucker warm gehalten.

Sie können sich dieses fantastische Video von Becky Stern ansehen, das zeigt, wie Sie Ihre eigene Filament-Trockenbox herstellen:

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