Дефекты FDM-печати: отлипание, варпинг, паутина, расслоение. Причины и что менять

Дефект на детали почти всегда виден раньше, чем понятна его причина, поэтому в разделах ниже порядок такой: что вы видите на столе или на детали, что за этим стоит, какое число менять и на сколько. Стартовые режимы по материалам взяты из паспортов Prusament и Extrudr, которые разобраны в статье о материалах для FDM-печати. Вместо паспорта вашей катушки они не работают: у разных производителей один и тот же PETG печатается в окне 240–260 °C с разным обдувом.

Стартовые режимы по материалам

У нейлонов с технологией «без усадки» (в линейке Polymaker она называется Warp Free) стол держат 25–50 °C и камера не нужна. Это особенность конкретной марки, а не свойство полиамида вообще: обычный PA11 или PA6 требует горячего стола и тёплой камеры, потому что кристаллизуется прямо на столе и тянет деталь вверх.

Сводная таблица дефектов

Отлипание от стола и варпинг

На запросы «отлипает пластик от стола», «petg пластик отлипает от стола» и «abs пластик отлипает от стола» отвечает одна и та же цепочка проверок, но у каждого материала своё слабое звено.

Первый слой решает больше, чем все остальные настройки вместе. Polymaker советует печатать его не быстрее 30–45 мм/с и без обдува, какой бы скорости ни достигал принтер в остальное время. Ellis в руководстве по настройке берёт высоту первого слоя от 0,25 мм и ширину линии от 120 %: толстая широкая линия сжимается столом без зазоров и держится лучше тонкой. Нулевой уровень по листу бумаги даёт стартовую точку, дальше его подкручивают по виду линий.

Чистота стола. Polymaker советует протирать PEI изопропиловым спиртом и чистить лист каждые 5–10 печатей, стекло реже. Ацетон на PEI не лить, он разрушает покрытие, а на стекле им пользоваться можно.

PLA редко коробится. Если отлипает, проверьте стол (55–60 °C), чистоту листа и высоту первого слоя. Выше 60 °C PLA начинает мять нижние слои: возникает слоновья нога.

PETG на гладком PEI часто не отлипает, а приваривается: Prusa в разделе о первом слое прямо предупреждает, что PETG, ABS, ASA и гибкие пластики держатся на гладком PEI слишком сильно, и рекомендует клей-карандаш как разделитель, иначе можно повредить лист. Если PETG всё-таки слетает, причины обычно три: сопло выше нужного, стол ниже 70 °C или обдув на первых слоях. Обдув на PETG по паспорту Prusament около 50 %, но на первые слои его не включают.

ABS и ASA усаживаются сильно. Simplify3D оценивает, что деталь из ABS, напечатанная при 230 °C, при остывании до комнатной температуры сожмётся почти на 1,5 %, и на крупных деталях это несколько миллиметров. Паспорт Extrudr DuraPro ABS и ASA даёт усадку 0,4 % по ASTM D955, но это замер литого образца при стандартных условиях, а не печатной детали. Для практики оба числа ориентиры, а точное значение для вашей детали даёт пробная печать.

Масштаб считают как 1 ÷ (1 − усадка): при 1,5 % получается 1,0152. Для посадочных мест это грубая поправка, потому что усадка по осям XY и Z неодинакова, поэтому печатают тестовую деталь и измеряют штангенциркулем.

Что помогает против варпинга ABS и ASA, по руководствам Polymaker и Simplify3D:

• стол 90–100 °C (Polymaker) или 100–120 °C (Simplify3D), в зависимости от марки;
• закрытая камера: при 30 °C в комнате и 110 °C на столе нижние слои охлаждаются резче верхних;
• обдув выключен или 0–30 %;
• печать медленнее и горячее: Polymaker печатает ABS при 250–260 °C и около 35 мм/с на сопле 0,6 мм, чтобы материал успевал сбросить внутренние напряжения;
• брим от 3 мм для крупных деталей ASA (паспорт Prusament) и 4 мм для PC;
• для больших непрямоугольных деталей из ABS, если воздух в камере не держит около 45 °C, Polymaker советует раствор ABS в ацетоне (по-английски ABS slurry), которым покрывают стол как клеем.

Паутина, нити и ретракт: как настроить

Запрос «stringing 3d printer» и вопрос «как настроить ретракт» упираются в одну цифру, поэтому сначала диапазоны из руководств.

Диапазон для боудена разошёлся в источниках: 4–6 мм у Polymaker, до 15 мм у Simplify3D для очень длинных трубок, а Ellis предлагает начинать с 1 мм при откалиброванном pressure advance. Типичный стоковый боуден укладывается в 4–6 мм, и увеличивать длину надо только пока нити не исчезнут: лишние миллиметры тянут в сопло холодный пластик и дают недоэкструзию после ретракта.

По материалам Polymaker даёт такие поправки: PLA 0,5–1 мм на direct и 4–5 мм на боудене, PETG 1–1,5 мм и 5–6 мм, ABS и ASA 1–2 мм и 3–4 мм, TPU без ретракта или не больше 1 мм.

Ellis добавляет два замечания из практики: Z-подъём выше 0,3 мм сам даёт больше нитей, а ретракт надо подбирать после настройки pressure advance, потому что она снижает его потребность. И последнее из руководства Polymaker: PETG полностью без нитей напечатать почти невозможно, оставшиеся срезают лезвием или прогревают феном. Prusa в разделе о паутине называет рабочую температуру фена около 200 °C при 1–2 секундах на участок.

Последовательность, при которой не придётся крутить всё сразу:

Расслоение

Деталь раскалывается вдоль слоёв, когда напряжение от усадки превышает прочность склейки между слоями. Prusa описывает это как неравномерное охлаждение: ABS расслаивается, если на тёплую деталь подул холодный воздух, PLA расслаивается при недостаточной температуре печати, ASA чувствительнее PETG к условиям вокруг принтера.

Цифры по паспортам Prusament показывают, откуда берётся слабое место: прочность между слоями у PETG 18 МПа при 47–50 МПа вдоль слоя, у ASA 11 МПа при 42–45, у PLA High Speed 41 МПа при 65–68, у нейлона PA11 32 МПа. Поэтому корпус из ASA, нагруженный поперёк слоёв, ломается там, где PLA ещё держит.

Что менять, по руководствам Prusa и Polymaker:

• поднять сопло на 5 °C шагами: у PLA рабочее окно 195–220 °C в зависимости от марки;
• поднять поток на 5 % шагами, если стенки визуально недозаполнены;
• выключить обдув для ABS (Polymaker: для полимеров плотностью ниже 1,2 г/см³, таких как ABS, обдув обычно выключают);
• снизить скорость или поставить сопло шире: у Polymaker при ABS сопло 0,6 мм и скорость около 35 мм/с, потому что больше площадь контакта между слоями;
• закрыть принтер от сквозняка и использовать камеру для ABS;
• ширину линии держать в пределах 110–125 % от диаметра сопла (ориентир практики, у производителей единой цифры нет), чтобы линии сплющивались и склеивались, а не лежали рядом.

Слоновья нога

Нижние слои шире верха. Причин две: сопло слишком близко к столу и стол горячее температуры стеклования. Polymaker приводит предел для PLA: не выше 60 °C, иногда только 50 °C. Prusa в описании компенсации слоновьей ноги называет типичное значение около 0,2 мм при сопле 0,4 мм и рекомендует снизить сопло на 5–10 °C: слой быстрее застывает и меньше расплывается. Если дефект остаётся, помогает рафт или отрицательное расширение первого слоя в слайсере.

Слоновья нога бьёт по посадкам: деталь с отверстием 10 мм и «ногой» 0,2 мм на высоте первых слоёв перестаёт садиться на вал, хотя выше всё в допуске.

Недоэкструзия

Линии разрежены, стенки хрупкие. Частая причина новичка — скорость выше, чем способен расплавить хотэнд. Объёмный расход считают как ширина линии × высота слоя × скорость:

Паспорт Extrudr ограничивает объёмную скорость у DuraPro ABS значением 16 мм³/с, у DuraPro ASA 15 мм³/с, а Polymaker рекомендует PLA Pro около 15 мм³/с. Значит, 200 мм/с при такой геометрии выходит за предел и приведёт к недоэкструзии, а 150 мм/с укладывается. Это расчёт по паспортным пределам, а не измерение на конкретном принтере.

Что ещё Prusa называет причинами: слишком тугое сопло и сильное сжатие первого слоя, грязные шестерни экструдера, перегрев зоны хотэнда в закрытой камере (тепловое расширение), закупорка. Для закалённых сопел может понадобиться температура выше на 5–10 °C. Поток подбирайте шагами 1–2 %, в качестве критерия по Ellis берут гладкую верхнюю поверхность без зазоров и складок между линиями.

Разбор по шагам: корпус из PETG

Допустим, корпус для электроники из PETG печатается на принтере direct drive, сопло 250 °C, стол 80 °C. На готовой детали три симптома: нити между стойками, хлопки при печати и стенки, которые отслаиваются, если надавить ногтем.

1. Хлопки и нити вместе указывают на влагу. Сушим катушку по таблице Prusa для PETG: 55 °C 6 часов. После этого хлопки обычно исчезают.
2. Нити остались, стенки держат. Снижаем сопло на 5 °C, до 245 °C. Если при этом стенки стали слабее, возвращаем 250 °C: на несущей детали слои важнее нитей.
3. Ретракт. Башня 0,8 мм, 1,0 мм, 1,2 мм, 1,5 мм при скорости 35 мм/с. Лучший результат при 1,0 мм: нити малы и провалов после ретракта нет, а оставшиеся срезаем лезвием.
4. Стенки отслаиваются. Поток поднимаем с 100 % до 105 %, обдув на PETG снижаем с 50 % до 30 %. Проверяем надломом тестового образца: слои должны рваться, а не расходиться по линии.
5. Фиксируем. Сохраняем профиль под эту катушку, а не «для PETG вообще»: от катушки к катушке окно температуры сдвигается.