Jak poprawnie przechowywać filament do druku 3D, aby nie chłonął wilgoci?

Wydruk pęka w rękach, dysza wydaje niepokojące dźwięki, a proces druku wygląda dziwnie, mimo że wszystkie ustawienia są poprawne? Czasem to nie wina drukarki czy filamentu, a wilgoci – pierwszego wroga materiałów do druku 3D. 

To wilgoć odpowiada za wiele „tajemniczych” defektów wydrukowanych modeli. Ale skąd w filamencie bierze się wilgoć? Co robić, aby materiał jej nie pochłaniał? W tym artykule wyjaśniamy czym jest higroskopijność filamentu i jak jej unikać. 

Wilgoć jako częsty problem w druku 3D 

Pytania dotyczące wilgoci znajdują się w ścisłej czołówce najczęściej zadawanych pytań w społeczności druku 3D. Zaraz obok nich znajdziemy pytania dotyczące złej kalibracji ekstrudera czy doboru temperatury. 

Problem jednak w tym, że w przeciwieństwie do niepoprawnej kalibracji, wilgoci nie widać gołym okiem, dopóki materiał nie trafi do rozgrzanej dyszy. 

Co ważne, problem ten nie dotyczy tylko tanich i wątpliwej jakości materiałów. Higroskopijność to cecha fizykochemiczna tworzyw stosowanych w technologii FDM, a nie efekt niedbałej produkcji. 

Oznacza to, że nawet najlepszej jakości filament nie będzie się do niczego nadawał, jeśli będzie wilgotny. Różnica między niskiej a wysokiej jakości filamentem w kwestii odporności na wilgoć polega na tym, jak materiał jest pakowany fabrycznie i jak szybko traci swoje parametry. 

Czym jest higroskopijność filamentów? 

Higroskopijność to zdolność materiału do pochłaniania i zatrzymywania cząsteczek wody z otaczającego powietrza. Można powiedzieć, że filament działa trochę jak gąbka. Struktura polimerów wykorzystywanych w druku 3D zbudowana jest z długich łańcuchów molekuł. Pomiędzy nimi znajdują się mikroskopijne wolne przestrzenie, w które wnikać mogą cząsteczki wody obecne w powietrzu. 

Tempo i skala pochłaniania wilgoci różnią się w zależności od rodzaju filamentu:

Tempo i skala pochłaniania wilgoci różnią się w zależności od rodzaju filamentu. Część materiałów, jak np. PLA zmienia swoje właściwości w stosunkowo niewielkim stopniu. Znacznie intensywniej reagują materiały z grupy poliamidów, czyli np. nylon. 

Pomiędzy tymi dwoma skrajnościami plasują się jeszcze PETG i ABS: PETG chłonie wilgoć szybciej niż PLA i wymaga bardziej rygorystycznego przechowywania, a ABS choć mniej higroskopijny niż PETG, to przy zawilgoceniu traci wytrzymałość i jest bardziej podatny na powstawanie pęcherzyków podczas druku w wysokiej temperaturze dyszy. 

Tempo, w jakim filament staje się wilgotny zależy od kilku czynników:  

• Rodzaju polimeru,
• Wilgotności powietrza w ponieszczeniu,
• Temperatury,
• Zabezpieczenia szpuli.

W praktyce oznacza to, że przy niesprzyjających warunkach zauważalne pogorszenie jakości druku może wystąpić już po kilkunastu godzinach otwartego przechowywania higroskopijnych materiałów. 

Jak wilgoć wpływa na jakość wydruku 3D? 

Woda wchłonięta przez filament nie jest widoczna gołym okiem. Ujawnia się dopiero w gorącej dyszy drukarki. Wynika to z procesu wydruku: gdy wilgotny materiał trafia do rozgrzanego hotendu, wchłonięta wilgoć gwałtownie odparowuje pod wpływem temperatury i zamienia się w parę. Ta para próbuje „uciec” z filamentu, tworząc w nim mikroskopijne pęcherzyki powietrza, które później zaburzają cały proces ekstruzji. 

Dodatkowo w niektórych polimerach, a szczególnie tych podatnych na hydrolizę, jak PETG, cząsteczki wody mogą uczestniczyć w rozrywaniu wiązań w łańcuchach polimerowych. Powoduje to obniżenie lepkości stopionego materiału i osłabienie jego struktury jeszcze przed wydrukiem. 

W efekcie nawet filament najwyższej jakości traci swoje parametry wyłącznie z powodu zawilgocenia, a nie ze względu na wady produkcyjne. Dlatego tak ważne jest zwrócenie uwagi na to, jak producent pakuje materiał, a następnie na to, jak go przechowujemy. 

Objawy wilgotnego filamentu – jak je rozpoznać?  

Rozpoznanie wilgotnego filamentu może być trudne, ale istnieje parę sygnałów, które pomagają to zweryfikować. Najbardziej typowe objawy to: 

• Trzaski i syczenie podczas druku – odgłos przypominający pękanie lub delikatne skwierczenie, najczęściej słyszane w okolicach dyszy podczas ekstruzji,
• Pęcherzyki powietrza i porowatość widoczne na przekroju lub bezpośrednio na powierzchni wydruku (szczególnie na płaskich i gładkich ścianach),
• Nitkowanie i „włoski” ciągnące się między elementami modelu,
• Osłabiona adhezja warstw – model rozwarstwia się przy niewielkim nacisku,
• Matowa lub chropowata powierzchnia wydruku zamiast gładkiego wykończenia,
• Niestabilny przepływ materiału – zacinanie się w ekstruderze mimo prawidłowej kalibracji. 

Warto jednak dodać, że te same objawy mogą mieć inne przyczyny: niestabilną średnicę filamentu, zanieczyszczenia w materiale, nieprawidłową temperaturę druku czy zużytą lub uszkodzoną dyszę. Dlatego, zanim za defekty obwini się wilgoć, należy upewnić się, że wszystkie podstawowe parametry drukarki są ustawione prawidłowo. 

Jeśli natomiast problem pojawia się nagle, ustawienia drukarki nie były zmieniane, a filament był długo nieużywany i nieodpowiednio przechowywany, wilgoć staje się głównym podejrzanym. 

Czy wilgotny filament może uszkodzić drukarkę? 

Wilgotny filament to nie tylko defekty wydruku. To także ryzyko dla sprzętu. Jeśli para gwałtownie odparowuje w rozgrzanym hotendzie, powoduje mikrowybuchy wewnątrz stopionego filamentu. Prowadzi to do niestabilnego ciśnienia w dyszy i zwiększa ryzyko jej zatkania. 

Zatykająca się dysza gromadzi resztki materiału, co czasem wymusza jej czyszczenie lub wymianę. W skrajnych przypadkach może to prowadzić do przenikania ciepła (heat creep), czyli przedwczesnego topienia się filamentu ponad blokiem grzejnym. Skutkuje to zapchaniem całego toru podawania materiału i koniecznością demontażu ekstrudera. 

Warto o tym pamiętać, bo przecież wymiana uszkodzonych części drukarki to dodatkowy koszt. Odpowiednia ochrona filamentu przed wilgocią to zatem nie tylko zabezpieczenie samego materiału, ale i portfela. 

Jak przechowywać filament, aby nie chłonął wilgoci? 

Odpowiednie przechowywanie filamentu opiera się na trzech podstawowych zasadach:

1. Ograniczeniu kontaktu z powietrzem,
2. Kontroli wilgotności otoczenia,
3. Stabilnej temperaturze pomieszczenia, w którym znajduje się filament. 

Najprościej ujmując: szpula, z której aktualnie nie drukujemy, powinna zawsze trafiać do szczelnego opakowania możliwie jak najszybciej po zakończeniu druku. 

Pochłaniacze wilgoci

Prawdopodobnie najbardziej sprawdzonym rozwiązaniem jest stosowanie pochłaniaczy wilgoci, najczęściej w postaci żelu krzemionkowego (silica gel). Umieszczone wewnątrz szczelnego opakowania aktywnie wychwytują cząsteczki wody z powietrza, zanim zdążą przeniknąć do struktury filamentu. 

Używanie pochłaniaczy ma sens szczególnie w przypadku materiałów silnie higroskopijnych, takich jak nylon, PVA czy PETG. Warto pamiętać, że żel krzemionkowy powinno się wymieniać lub regenerować, gdy za bardzo nasyci się wilgocią. Łatwo to zweryfikować, bo najczęściej w takiej sytuacji zmienia on kolor. Łatwo przywrócić mu właściwości absorpcyjne, po prostu podgrzewając go w niskiej temperaturze przez kilkadziesiąt minut. 

Woreczki próżniowe

Woreczki próżniowe to jedno z najpopularniejszych rozwiązań stosowanych przez użytkowników druku 3D. Choć skutecznie ograniczają dostęp powietrza do materiału, to same w sobie nie usuwają wilgoci obecnej wewnątrz opakowania. Dlatego najlepiej sprawdzają się w połączeniu z pochłaniaczem wilgoci w środku.

Pojemniki hermetyczne

Jednym ze sposobów przechowywania filamentu są dedykowane pojemniki hermetyczne (dry box). Mają one gumową uszczelkę, a także zdarza się, że są wyposażone w czujnik wilgotności. 

Alternatywą, już bardziej zaawansowaną, są aktywne szafy do przechowywania filamentu. Łączą one funkcje suchego magazynu z ciągłym osuszaniem powietrza, co pozwala osiągnąć stabilną wilgotność wewnątrz szafy bez konieczności ręcznego wymieniania żelu krzemionkowego. 

Kiedy i jak suszyć filament?

Dobra wiadomość jest taka, że wilgotny filament można skutecznie osuszyć i przywrócić mu domyślne właściwości. Najskuteczniejsze w tym są dedykowane suszarki do filamentu. Działają one na zasadzie odparowania wilgoci z materiału, bez jego przegrzania i deformacji. 

Istnieją również domowe metody suszenia filamentu, i choć są mniej efektywne niż suszarki, to również bywają skuteczne w nagłych sytuacjach. Najpopularniejszym i najprostszym rozwiązaniem jest suszenie w piekarniku, w niskiej temperaturze z termoobiegiem.  

W przypadku tej metody trzeba jednak być bardzo ostrożnym, aby nie przesadzić z temperaturą. Jeśli będzie za wysoka, doprowadzi do deformacji nie tyle materiału, ale i całej konstrukcji szpuli. 

Prawidłowe suszenie filamentu nie wpływa negatywnie na jego specyfikację. Przywraca mu jedynie jego pierwotne właściwości. Warto jednak pamiętać, że przy wielokrotnym i niekontrolowanym suszeniu w zbyt wysokiej temperaturze, polimer może naturalnie się starzeć i tracić swoje parametry mechaniczne. Dlatego suszenie filamentu należy traktować jako narzędzie profilaktyczne i ratunkowe, a nie sposób na codzienne przechowywanie filamentu.

Jak Nebula Filaments dba o ochronę filamentu przed wilgocią?

Jako polski producent filamentów z ponad dekadą doświadczenia na rynku wiemy, że nawet najlepszy materiał nie będzie się dobrze drukował, jeśli nie zostanie odpowiednio zabezpieczony. 

Dlatego w Nebula Filaments każda szpula pakowana jest w szczelny worek z pochłaniaczem wilgoci, co ogranicza kontakt materiału z powietrzem od momentu zejścia z linii produkcyjnej, aż do chwili, kiedy szpula trafia w ręce klienta. Dbamy o to, aby proces pakowania odbywał się bezpośrednio po nawinięciu i ostudzeniu filamentu, dzięki czemu materiał ma minimalne szanse na kontakt z wilgotnym powietrzem jeszcze przed wysyłką. 

Naszym użytkownikom rekomendujemy proste zasady, które w praktyce niemal w całości eliminują ryzyko zawilgocenia:

• Po każdej sesji druku spakuj filament ponownie do oryginalnego opakowania z pochłaniaczem wilgoci i szczelnie je zamknij,
• Przechowuj szpule w suchym i stabilnym temperaturowo pomieszczeniu z dala od okien i grzejników,
• Materiały silnie higroskopijne, takie jak nylon, PVA, PETG, trzymaj w hermetycznym pojemniku lub dedykowanej szafie suszarniczej. 

Jeśli zauważysz u siebie jakiekolwiek objawy zawilgocenia wymienione w tym artykule, nie zwlekaj z suszeniem. Nawet krótka sesja w suszarce do filamentu może uratować całą szpulę i oszczędzić godziny zmarnowane na nieudane wydruki.

Podsumowanie 

Powtórzymy myśl, która już parę razy pojawiła się w tym artykule: wilgoć to jeden z największych wrogów filamentów do druku 3D. Łatwo ją przeoczyć i zlekceważyć, zauważając objawy zawilgocenia dopiero w trakcie druku lub po kilku nieudanych sesjach.

Świadomość tego, czym jest higroskopijność filamentu, pozwala zrozumieć potrzebę odpowiedniego przechowywania materiału. Sprowadza się to do zminimalizowania ryzyka niepotrzebnych kosztów, przestojów oraz awarii ekstrudera czy nawet całej drukarki.

Odpowiednio dobrane opakowanie, pochłaniacz wilgoci i w razie potrzeby suszarka do filamentu to zatem inwestycja, która zwraca się w postaci udanych, czystych i precyzyjnych wydruków.

Chcesz mieć pewność, że kupujesz filament zabezpieczony od pierwszego dnia produkcji? Sprawdź ofertę Nebula Filaments i przekonaj się, jak duże znaczenie ma właściwe przechowywanie i pakowanie materiału.