Feuchtigkeit:Der große Feind der Filamente für den 3D-Druck

Feuchtigkeit ist das Wasser, das einen in der Atmosphäre vorhandenen Körper oder Dampf durchdringt . Für alle Lebewesen ist Wasser das Notwendigste zum Überleben, mehr noch als Nahrung, aber für nicht lebende Elemente ist Feuchtigkeit normalerweise eine Problemquelle, da sie die Oxidation und den Abbau vieler Materialien verursacht . Im Falle des 3D-Drucks, genauer gesagt in den Filamenten, kann die Konzentration von übermäßiger Feuchtigkeit eine lange Liste von Problemen verursachen, alle mit dem gleichen Ende, einem 3D-Druck fehlgeschlagen.

Die Auswirkungen des Anziehens von Wasser können zu folgenden Problemen führen:erhöhte Zerbrechlichkeit, größerer Durchmesser (mögliche Probleme mit Druckern mit Bowden-Extrusionssystem), Filamentzersetzung, Filamentbruch usw. Es ist auch notwendig, die Tatsache zu berücksichtigen, dass die Filamente die Wasser absorbiert haben, haben eine höhere Temperatur für die Extrusion. Denken Sie daran, die Filamente nicht in den Drucker einzulegen, wenn Sie nicht drucken möchten. Sie können im Extruder stecken bleiben, weil sie beim Aufsaugen von Wasser fett werden und an Durchmesser zunehmen.

Die folgende Karte zeigt die durchschnittliche jährliche relative Luftfeuchtigkeit (prozentuales Verhältnis zwischen der tatsächlichen Menge an Wasserdampf, die in der Luft enthalten ist, und dem, was sie enthalten müsste, um bei derselben Temperatur gesättigt zu sein), ein Wert, der sich aus der durchschnittlichen registrierten Luftfeuchtigkeit ergibt zwölf Monate im Jahr. Die relative Luftfeuchtigkeit ist sehr unterschiedlich, je nachdem in welchem ​​Teil der europäischen Geographie Sie sich befinden, wobei sie im nördlichen Teil des Kontinents ausgeprägter ist.

Bild 1: Karte der relativen Luftfeuchtigkeit in Europa. Quelle:NeoGAF

Die wichtigsten Folgen von Feuchtigkeit in einem Filament sind:

• Degradation des Filaments:  Die hygroskopischen Filamente neigen dazu, Wasser in hohem Maße zu absorbieren, da die Wassermoleküle an die Polymermoleküle gebunden sind und starke intermolekulare Bindungen bilden. Diese Links können interne Microbreaks verursachen die die Filamentstruktur selbst schwächen.
• Extruder-/HotEnd-Stau: Die im Filament konzentrierte Feuchtigkeit des Wassers verdunstet beim Erhitzen im HotEnd, wodurch Lücken im Filament entstehen und es in eine Paste verwandelt wird, die verstopft der Lauf (Heat Break) oder die Düse. Dieses Problem tritt sehr häufig auf, wenn Nylon-Filamente mit hohen Feuchtigkeitsprozentsätzen (> 20 %) verwendet werden.
• 3D-Drucke von geringer Qualität (Widerstand und Verarbeitung):  Die Vereinigung der oben genannten Ergebnisse führt zu 3D-Drucken mit vielen Problemen, sowohl mechanisch als auch oberflächlich. Die Lücken zwischen den Ebenen (mit bloßem Auge nicht immer sichtbar), die durch Verdunstung von Wasser verursacht werden, sind kritische Stellen, an denen bei geringer Krafteinwirkung leicht Risse entstehen. Bei starker Feuchtigkeitskonzentration verursachen die oben genannten Löcher eine raue und weißliche Oberfläche.

Bild 2:Probleme durch Feuchtigkeit. Quelle:PrintDry

Als Grund für die Evolution in der Welt des 3D-Drucks gibt es Filamente mit hoher Feuchtigkeitsbeständigkeit , wie PETG oder CPE HG100, Copolyester, die problemlos längere Zeit Wasser ausgesetzt werden können. Unter den anderen Filamenten fanden wir einige mit mäßigem Widerstand, wie PLA oder ABS, und andere, insbesondere Nylons und PVA, die sehr anfällig für Feuchtigkeitsaufnahme sind und in weniger als einem Tag hohe Werte erreichen.

Trockner
PrintDry Vakuum
Behälter Luftfeuchtigkeit
überwachen CPE HG100
Filament

Bestimmte Benutzer von 3D-Druckern verwenden herkömmliche Methoden, um die Feuchtigkeit zu entfernen aus dem Filament entfernen und lagern, z. B. durch Trocknen des Materials in einem Haushaltsofen und Aufbewahren des Filaments in Schachteln mit nicht ganz dichtem Verschluss. Diese Maßnahmen , abgesehen davon, dass es gefährlich ist im Fall des Haushaltsofens, sind nicht ganz effektiv, insbesondere bei technischen und fortschrittlichen Materialien. Hier zitieren wir eine Reihe professioneller Empfehlungen zur Entfernung von Feuchtigkeit und wie man die Filamente lagert, um eine Absorption zu verhindern:

Filamenttrockner

Der effektivste Weg, die in einem Material enthaltene Feuchtigkeit zu beseitigen, ist die Verwendung eines Filamenttrockners, wie z. B. des  PrintDry-Filamenttrockner, ein Gerät, das dank seiner Trocknungstemperatur (35–70 °C) und des natürlichen Luftstroms im Inneren, der Feuchtigkeit von der Oberfläche des Filaments in die Luft zieht, die intermolekularen Bindungen zwischen Wasser und Polymer aufbrechen kann es umgibt es. Der ideale Feuchtigkeitswert in einem Filament liegt zwischen 10-13 % .

Speicherung

Sowohl zu Beginn der Verwendung einer neuen Spule als auch nach dem Trocknen eines Filaments, sachgemäße Lagerung ist wichtig, um den Mindestprozentsatz an Feuchtigkeit aufrechtzuerhalten. In herkömmlichen Materialien (PLA oder ABS) und kurzen Lagerintervallen (<2 Monate) reicht die Verwendung Ihrer Tasche mit Griffverschluss . Bei längeren Lagerzeiten oder bei technischen und fortschrittlichen Materialien diese Maßnahme reicht nicht aus. Die ideale Lösung ist die Verwendung der hermetischen PrintDry-Filamentbehälter mit Vakuumversiegelung. Es handelt sich um hochfeste Kunststoffbehälter, in denen jeder Benutzer sein Filament sicher aufbewahren kann, ohne sich Gedanken darüber machen zu müssen, ob es Feuchtigkeit aufnimmt. Das Potenzial dieser Behälter liegt im Deckel, da in diesem ein Vakuumventil steckt untergebracht ist, durch die mit Hilfe einer Handpumpe (im Lieferumfang der Behälter enthalten) die Möglichkeit besteht, die Luft aus dem Inneren des Behälters abzusaugen , für eine staub- und feuchtigkeitsfreie Lagerung . Auf diese Weise kann der einwandfreie Zustand des Filaments gewährleistet werden, obwohl mehrere Monate vergangen sind, seit die Wendel aus ihrer originalen Werksversiegelung genommen wurde. Je älter, es muss berücksichtigt werden, dass die relative Luftfeuchtigkeit des Raumes, in dem das Material gelagert wird, stark beeinflusst , sollte dies so gering wie möglich sein, ohne die Gesundheit des Benutzers zu schädigen (Ein guter Wert wäre über 40 % ).

Filamentlebensdauer

Die Lebensdauer eines Qualitätsfilaments seit seiner Herstellung beträgt 2-3 Jahre , solange es in seiner ursprünglichen Dichtung und vakuumiert ist. Nach dem Öffnen des Originalbeutels hängt es von der Art des Materials und der Lagerung ab, wie lange es dauert, bis er seine mechanischen und farblichen Eigenschaften verliert. Ein auf die oben erwähnte Weise gelagertes PLA oder ABS kann seine Eigenschaften für mehr als 1 Jahr behalten, aber wenn dies nicht der Fall ist, wird es ein Zehntel der Zeit widerstehen . Bei empfindlicheren Materialien wie Nylons und PVA kann der Totalverlust Ihres Lebens einige Tage betragen .

Es ist daher ein Beweis dafür, dass die Filamente mit niedrigen Feuchtigkeitswerten (10-13 %) gepflegt werden ist ein Schlüsselfaktor, der immer berücksichtigt werden muss, um Probleme zu vermeiden vor, während und nach einem 3D-Druck.

Um zum Zeitpunkt des Druckens maximale Zuverlässigkeit zu haben, ist es wichtig, die maximale Anzahl möglicher kontrollierter Variablen zu haben, und Feuchtigkeit ist eine davon, um maximale Robustheit im Druckprozess zu gewährleisten.