Сушка филамента: как сушить пластик для 3D-принтера, температура и время

Почему сушат и как понять, что пруток влажный

Пластики для FDM впитывают воду из воздуха. Когда такой пруток доходит до сопла, вода закипает внутри расплава: он вспучивается, выходит рывками и оставляет на детали пузыри и шершавую поверхность. Bambu Lab описывает последствия так: нити, подтёки, отверстия, шероховатость и потеря прочности, причём симптомы усиливаются с влажностью воздуха и временем, которое катушка провела на открытом воздухе.

Признаки по руководству Prusa: плохая поверхность модели, больше нитей, слабая адгезия слоёв, капли на детали, а также пузырение и дым при экструзии. Polymaker добавляет характерный звук: хлопки и потрескивание при выходе из сопла. Если нити, пузыри и хлопки встречаются вместе, начинать надо с сушки, а не с ретракта: порядок диагностики разобран в статье о дефектах FDM-печати.

Масштаб проблемы показывает водопоглощение за 7 суток по паспортам Prusament: нейлон PA11 0,46 %, PLA 0,19 %, ASA 0,17 %, PC Blend 0,15 %, PETG 0,10 %, TPU 0,04 %. На килограммовой катушке это 4,6 г воды у нейлона и 1,0 г у PETG. Граммы кажутся смешными, но весь этот объём нагревается до 250 °C внутри сопла диаметром 0,4 мм.

TPU по этим числам впитывает меньше всех, а Bambu Lab всё равно помечает его как материал, который сушат перед печатью. Цифра водопоглощения показывает скорость набора влаги, а требования к сушке зависят ещё и от того, как материал ведёт себя в расплаве.

Температура и время сушки по материалам

В таблице режимы из четырёх документаций. У Bambu Lab столбец относится к принудительной конвекции (forced-air oven), у остальных указан режим производителя.

Режим для PVA есть только у Bambu Lab, и это единственный источник в таблице. Расхождения между строками объясняются разной методикой: Prusa даёт режим для конкретных катушек Prusament, у Bambu Lab режим общий для линейки, у eSUN указан на карточке марки. Для PETG разброс 55–65 °C и 6–8 часов, и любой из этих режимов рабочий.

Температуру по таблице выбирают с оглядкой на катушку. PLA размягчается при 55–57 °C по паспорту Prusament (HDT), поэтому режим 45–50 °C оставляет мало запаса, а картонная или тонкая пластиковая катушка может повести раньше пластика. Bambu Lab предупреждает, что сторонние катушки не всегда выдерживают нагрев и деформируются.

Для нейлона время зависит от того, сколько он пролежал. По данным Bambu Lab, катушка PA, около трёх месяцев простоявшая на открытом воздухе, набирает столько влаги, что высушить её конвекционной печью при 80–90 °C очень трудно. Такой нейлон проще не доводить до этого состояния, чем потом спасать.

Чем сушить

Сушилка для филамента. Закрытый бокс с нагревателем, вентилятором и терморегулятором: катушку можно держать там и во время печати. Polymaker указывает для своей PolyDryer диапазон температуры внутри 68–73 °C на максимальной мощности, причём температура внутри неоднородна и зависит от комнаты, катушки и материала. Для PLA и PETG такого запаса хватает, а режимы ABS, нейлона и PC из таблицы выше (75–90 °C) часть бытовых моделей не достигает. Перед покупкой сравнивайте верхний предел с нужным вам материалом. Bambu Lab о своём AMS 2 Pro пишет, что он подходит для материалов, которым нужно не больше 65 °C, а для остальных нужен AMS HT.

Духовка. Работает, если соблюдены три условия: конвекция, внешний термометр и катушка вдали от нагревателей. Bambu Lab рекомендует печь с принудительной конвекцией и внутренним объёмом не меньше 250 × 250 × 90 мм на одну катушку 200 мм в диаметре и 67 мм высотой. Они же прямо советуют не использовать обычную кухонную духовку, потому что вблизи ТЭНов температура может подскочить настолько, что испортит катушку и пруток. Prusa относится к домашним духовкам мягче и требует внешнего термометра. Из этих двух позиций вытекает практический порядок: духовка без конвекции и без термометра для PLA и PETG рискованна, а с конвекцией и термометром годится.

Дегидратор для еды. Prusa называет их допустимым вариантом при условии проверки температурного диапазона. Верхний предел бывает разным, поэтому смотрите паспорт модели: для PLA и PETG он обычно подходит, а для ABS и нейлона по таблицам нужно 75–90 °C.

Стол принтера с крышкой. Bambu Lab описывает сушку на столе закрытых принтеров серий H, X, P2S и P1S: пруток снимают с сопла, катушку кладут на стол, накрывают коробкой от пластика или крышкой, напечатанной из PC или PA-CF, и в середине сушки переворачивают. Режимы: PLA 60–70 °C 12 часов, PETG 75–85 °C 12 часов, ABS и ASA 90–100 °C 12 часов, TPU 85A и 90A 90 °C 16 часов. Открытые принтеры вроде P1P и A1 для этого не годятся.

Микроволновка. Bambu Lab отвергает её: нагрев неравномерный, температуру не задать. Сушить в ней пруток не нужно ни для каких материалов. Для силикагеля Polymaker допускает микроволновку на малой мощности по 30 секунд с переворотом, но это про осушитель, а не про катушку.

Самодельная сушилка. Сушилку «своими руками» собирают из контейнера, нагревателя и терморегулятора, но здесь легко получить перегрев или пожар. Если собираете, ставьте готовый терморегулятор с датчиком в камере и независимый ограничитель температуры, не оставляйте без присмотра и не делайте корпус из PLA: он размягчается раньше, чем дойдёт до режима для PETG. Простая безопасная версия: катушка в герметичном контейнере с силикагелем без нагрева, она годится для хранения, но не для сушки уже отсыревшего прутка.

Как проверить духовку и посчитать риск

Температура на дисплее духовки и температура у катушки различаются, особенно на низких уставках, и разброс у разных духовок разный. Допустим для расчёта, что духовка уставки 50 °C даёт у катушки от 40 до 65 °C (допущение для иллюстрации, замерьте свою духовку). Верхнее значение 65 °C выше HDT PLA 55–57 °C, и катушка с PLA в такой духовке может деформироваться. У PETG запас тоже невелик: при уставке 60 °C и том же разбросе у катушки может оказаться 75 °C, а HDT PETG по паспорту Prusament 68 °C.

Из этого следует порядок настройки: положить термометр рядом с катушкой на решётку, прогреть духовку 20–30 минут, посмотреть разницу, затем задать уставку с поправкой. Для PLA уставку берут у нижней границы режима, не выше 50 °C.

Как высушить катушку PETG в духовке

Отдельный пункт для нейлона. Режимы из таблицы работают, пока катушка не успела отсыреть глубоко. Если нейлон долго лежал на открытом воздухе, то сушат с запасом по времени 12 часов и больше и проверяют результат пробной печатью.

Хранение: силикагель и гигрометр

Bambu Lab приводит сроки, за которые высушенный пластик снова набирает влагу: при влажности около 20 % катушка остаётся сухой 2–7 дней, а при комнатных 55 % достаточно 2–12 часов, чтобы это ощутимо ухудшило печать, в зависимости от гигроскопичности материала. Типичная влажность в комнате 45–65 %.

Выводы для практики:

• пруток в контейнере с силикагелем и гигрометром, а не на катушкодержателе на подоконнике;
• нейлон, PVA и TPU печатают прямо из сухого бокса: Bambu Lab отмечает влагозащиту при печати как обязательную для TPU, PVA, PC и нейлонов;
• PC после повторных циклов нагрева становится хрупким, а потому Bambu Lab советует после сушки держать его под силикагелем и сушить повторно как можно реже.

Силикагель с индикатором меняет цвет: у Bambu Lab из оранжевого в зелёный, у Polymaker из оранжевого в тёмно-зелёный. Это сигнал, что осушителю пора на регенерацию. Bambu Lab рекомендует 80–90 °C в духовке, не выше 100 °C, слой не толще 2 см: 1–2 часа для слабо отсыревшего, 2–3 часа для насыщенного. Polymaker даёт 100–120 °C в течение 1–2 часов. Две методики расходятся, и безопаснее нижняя: выше 100 °C Bambu Lab предупреждает о повреждении структуры геля. Регенерировать силикагель можно 5–15 раз. Посуда для него отдельная, не пищевая.

Расчёт: сушилка или испорченная катушка

Расчёт на явных допущениях, подставьте свои цифры. Допущения помечены.

Цена брака от одной влажной катушки. Нейлон: ушло в брак 300 г (допущение) и 8 часов печати: 0,3 × 2500 + 8 × 60 = 750 + 480 = 1230 ₽. PETG: 200 г и 5 часов: 0,2 × 625 + 5 × 60 = 125 + 300 = 425 ₽.

Электричество на один цикл. Сушилка: 0,08 кВт × 8 ч = 0,64 кВт·ч, это 4,5 ₽. Духовка: 1 кВт × 8 ч = 8 кВт·ч, это 56 ₽. Духовка в 12,5 раза дороже за цикл, разница 51,5 ₽, и до окупаемости сушилки по электричеству пришлось бы сделать около 78 циклов.

Окупаемость. Мастерская печатает нейлон и допускает 6 браков из-за влажных катушек в год: 6 × 1230 = 7380 ₽. Сушилка за год стоит 4000 + 12 циклов по 4,5 ₽ ≈ 4054 ₽. Выигрыш 3326 ₽ в первый же год. Любитель с PETG при 6 браках в год теряет 6 × 425 = 2550 ₽, то есть сушилка окупится за 4000 ÷ 2550 ≈ 1,6 года. Любителю PLA и PETG при 1–2 браках в год дешевле сушить в конвекционной духовке с термометром, а нейлон и PVA без сушилки печатать не стоит.

Цены и количество браков в расчёте условны. Главный вывод держится не на них, а на соотношении: одна испорченная катушка нейлона стоит примерно 30 % цены сушилки, а PETG около 10 %.