ТрактатЪ о модификации филамента при печати
В инженерной практике бывает так, что полученная деталь по каким-то параметрам не совсем удовлетворяет предъявляемым требованиям.
Лично меня всегда бесила необходимости быть в постоянной готовности, что деталь, которая внешне выглядит роскошно - может лопнуть как стекло при сборке или начать расслаиваться по слоям.
Помимо термообрабоки есть ещё возможность модифицировать филамент прямо во время печати, с целью скорректировать его свойства в желаемую сторону.
Все ниже написанное я использовал в экспериментах сам. Получались как положительные, так и отрицательные результаты.
Текст генерил ИИ во время наших с ним бесед…и то, что полностью соответствует полученным мною результатам - прилагается ниже.
Далее рассматриваем возможность пластификации «на ходу», прямо во время печати.
Физически это выглядит как марлевый тампон пропитанный модифицирующей смесью реагентов и закрепленный прямо на филаменте у входа в экструдер.
Экструдер должен быть полностью металлическим, и не содержать пластиковых деталей!
Тампон ВСЕГДА должен накладываться только после печати первого слоя !
Контроль дозирования: тампон не должен быть мокрым (с него не должно капать !).
Тампон должен быть заметно влажным (эффект полусухого фетра), иначе концентрация превысит 0,5% от массы добавляемого реагента в расплав и пластик поплывет до экструдера (и получит неприятные свойства «резиновости»). Необходимо опытным путем установить время очередного смачивания – в случае смеси с растворителем это одна капля из шприца, каждый час печати. С маслом или пластификатором - гораздо реже.
Филамент должен блестеть, но с него не должно литься !
Касторовое масло — это уникальный природный триглицерид, содержащий рицинолевую кислоту. В отличие от минеральных масел, оно полярно (благодаря ОН-группам), что позволяет ему взаимодействовать с определенными полимерами.
Однако для повышения ударной вязкости оно подходит только для тех пластиков, в которых может раствориться или распределиться на молекулярном уровне.
Вот основные кандидаты для пластификации:
1. Полиамиды (Нейлоны: PA6, PA11, PA12) — ЛУЧШИЙ ВАРИАНТ
Нейлон и касторовое масло химически «родственны» (например, Нейлон-11 производят прямо из касторки).
Что происходит: Масло проникает между цепями полиамида, работая как внутренний пластификатор.
Эффект: Резко повышается ударная вязкость и эластичность. Деталь перестает быть хрупкой «из коробки» (даже без варки в воде).
Как вводить: Лучше всего работает при добавлении в расплав (до 0,5–1%). Нанесение на филамент через тампон тоже эффективно, так как нейлон активно впитывает масла при нагреве в хотэнде.
2. ПВХ (Поливинилхлорид)
Касторовое масло — классический вторичный пластификатор для ПВХ.
Эффект: Повышает морозостойкость и ударную вязкость. Часто используется как экологичная замена фталатам (ДБФ/ДОФ).
Минус: При избытке (более 2–3%) масло начинает «выпотевать», делая поверхность липкой.
3. Биопластики (PLA) — С ОГОВОРКАМИ
PLA является полярным полиэфиром, и касторка может в нем частично растворяться.
Эффект: В малых дозах (0,5%) она может немного снизить хрупкость PLA, делая его менее «стеклянным».
Нюанс: Ударная вязкость вырастет незначительно, но деталь станет лучше переносить изгибающие нагрузки. Если переборщить, адгезия слоев упадет быстрее, чем вырастет вязкость.
Очень хорошо касторовое масло помогает PLA избавляться от пробок в цельнометаллических экструдерах.
Почему Касторовое масло НЕ работает для других пластиков:
ABS / Полистирол: Касторка практически не совмещается с ними. Она будет работать только как внешняя смазка. Ударная вязкость не изменится, но деталь может расслоиться.
PETG: Как мы обсуждали ранее, касторка не может «раздвинуть» цепи PETG достаточно эффективно для пластификации. Она скорее вызовет деградацию PETG при высоких температурах.
Полиолефины (ПП, ПЭ): Полная несовместимость. Масло просто останется на поверхности.
Резюме для ваших задач (печать Корпуса, Шестерня):
Если вы хотите использовать именно касторовое масло для ударной вязкости:
Переходите на Нейлон (PA6 или PA12).
Добавляйте касторку через тампон или при перемешивании гранул при экструзии.
Это даст вам самую «неубиваемую» шестерню или корпус, так как касторка не только пластифицирует нейлон, но и обеспечит ему пожизненную внутреннюю смазку (снизит износ зубьев).
Касательно постобработки нейлона, после окончания печати могу сказать следующее.
Вот как это сделать правильно, чтобы шестерню из нейлона со временем не повело и она не разбухла сверх меры:
1. Зачем это делать?
Сразу после 3D печати нейлон максимально сухой. В таком состоянии его молекулярные цепи жестко связаны, и при ударной нагрузке зубья нейлоновой шестерни просто скалываются. Вода работает как природный пластификатор: она проникает между цепями, делает их подвижными и позволяет материалу слегка деформироваться без разрушения. Этим объясняется заметное коробление изготовленных деталей из нейлона и особенно после 3D печати. Детали из нейлона требуется всегда насыщать влагой.
2. Технология процесса
Есть два способа: быстрый (варка) и правильный (замачивание).
Способ А: Варка (быстрый)
Доведите воду до кипения, затем убавьте огонь до минимума (вода должна быть горячей, около 70–80°C, но не бурлить).
Положите шестерню в воду на 30–60 минут (для небольших деталей).
Важно: Не кипятите на сильном огне, иначе из-за резкого перепада температур и внутреннего давления деталь может деформироваться.
Способ Б: Выдержка в горячей воде (рекомендуемый)
Налейте в термос горячую воду (60-70°C).
Бросьте туда шестерню и оставьте на 3–5 часов.
Это более мягкий режим, который исключает термический шок для пластика.
3. Нюансы и риски
Изменение размеров: Нейлон при гидратации расширяется. Шестерня может увеличиться в размерах на 0,5–2%. Если у вас очень точные допуски, закладывайте это расширение в модель заранее.
Межслойная адгезия: Если деталь была напечатана плохо (с недоэкструзией или низкой температурой), при варке она может просто расслоиться, так как вода проникнет в пустоты и создаст давление.
Равномерность: Крупные шестерни лучше оставить в холодной воде на сутки — так влага проникнет вглубь равномернее, без риска изгиба детали.
4. Как проверить результат?
Попробуйте согнуть тонкую тестовую полоску из того же нейлона, напечатанную вместе с шестерней:
До варки: она хрустнет и сломается.
После варки: она будет гнуться почти пополам, не ломаясь.
Итог: Для шестерни в корпус прибора это лучший способ получить «заводские» свойства без использования опасной химии вроде ДБФ.
Вместе с тем некоторый положительный эффект для нейлона вы обязательно получите и при использования касторового масла при печати !
Чтобы уменьшить хрупкость PLA и повысить его ударную вязкость, состав на ватке должен отвечать трем жестким критериям: растворяться в PLA, не вызывать вскипания (иметь температуру кипения значительно выше 200 °C) и оставаться стабильным при печати. Касторовое масло для этого не подошло, так как полилактон (PLA) в нем не растворяется, из-за чего масло выделяется в отдельную фазу и разрушает адгезию слоев.
Ниже приведены лучшие химические агенты для этой задачи, разделенные по типам.
Вариант 1. Инженерные пластификаторы (Профессиональный подход)
Эти вещества используются на химзаводах при производстве ударопрочного PLA. Они полностью совместимы с полилактоном на молекулярном уровне и не ухудшают спекаемость слоев.
Триэтилцитрат (TEC) или Трибутилцитрат (TBC):
Что это: Эфиры лимонной кислоты. Абсолютно нетоксичны. (ароматизаторы – продаются в магазинах парфюмерной химии, на «ягодках» например GLOK62)
Как действует: Обладают великолепной совместимостью с PLA. При концентрации 0.3–0.5% они внедряются между цепочками полимера, раздвигают их и резко снижают температуру стеклования в микрообъеме. Пластик теряет хрупкость, становится более гибким и пластичным на излом.
Температура кипения: Выше 290 °C (не вскипят в сопле, пузырей не будет).
Дибутилфталат (ДБФ) или Диоктилфталат (ДОФ):
Что это: Классические фталатные пластификаторы.
Как действует: Растворяют PLA при нагревании. Снижают хрупкость готового монолита, повышая его ударную вязкость (деталь будет гнуться, а не раскалываться при ударе).
Температура кипения: Выше 340 °C.
________________________________________
Вариант 2. Доступные гликоли и эфиры (Легко достать)
Пропиленгликоль (чистый, не автомобильный антифриз):
Как действует: Молекулы пропиленгликоля способны проникать в аморфные зоны PLA. При сверхмалых концентрациях (до 0.5%) он работает как мягкий пластификатор, снижая хрупкость прутка и облегчая его подачу в экструдер.
Температура кипения: ~188 °C. На верхней границе зоны расплава 200C он может дать минимальное, едва заметное микропенообразование, что нужно учесть при печати 100% монолита.
Олеиновая кислота:
Как действует: В отличие от касторового масла, олеиновая кислота имеет лучшую совместимость с полярными группами PLA. Она снижает межмолекулярное трение в расплаве, повышая эластичность остывшего пластика.
Температура кипения: ~360 °C (абсолютно стабильна в хотэнде).
Вариант 3. Использование растворителя-проводника (Модификация вашей схемы)
Если вам необходимо использовать летучий растворитель (дихлорэтан), чтобы размягчить сам PLA на этапе прохода через ватку, касторовое масло нужно заменить на совместимый согидролизат.
Идеальная смесь: 15% Дихлорэтана + 85% Триэтилцитрата (или ДБФ).
Механизм: Дихлорэтан мгновенно разрыхляет поверхностный слой холодного PLA-прутка, позволяя триэтилцитрату глубоко диффундировать внутрь пластика всего за секунды контакта с ваткой.
В сопле: ДХЭ улетучивается еще на подходе к термобарьеру (или испаряется из сопла, давая микропоры), а триэтилцитрат намертво связывается с молекулами PLA, меняя кристаллическую решетку. На выходе получается монолит с повышенной пластичностью.
Модификация PETG «на лету» через пропитанную ватку (до 0.5% от массы) преследует иную цель, нежели в случае с PLA. Чистый PETG сам по себе не является хрупким пластиком (в отличие от PLA), однако он страдает от высокой анизотропии прочности. Его главная «хрупкость» проявляется в расслоении по границам слоев (плохой межслойной гегезии) под нагрузкой.
Введение следовых количеств правильного модификатора в расплав PETG 230–245C должно временно снизить вязкость, растворить оксидную пленку на предыдущем слое и усилить взаимную диффузию полимерных цепей. Касторовое масло здесь также непригодно — PETG полностью инертен к нему, и масло сработает как антиадгезив, разделив слои.
Для модификации PETG обсуждаемым способом подходят следующие агенты:
Вариант 1. Совместимые высокотемпературные пластификаторы
Эти вещества отлично внедряются в полиэфирную матрицу PETG, снижают внутренние напряжения при резком остывании слоев и делают монолит более вязким.
Диоктилфталат (ДОФ) или Дибутилфталат (ДБФ, продается на «Ягодках» GLOK62):
Как действует: Молекулы фталатов прекрасно совмещаются с полиэтилентерефталатом. Нанесение следовых количеств на пруток делает остывший PETG менее чувствительным к надрезам и ударам. Пластик при избыточной нагрузке будет пластично деформироваться (белеть и тянуться), а не хрупко трескаться по слоям.
Термостабильность: Кипят при температуре выше 340 °C. В хотэнде ведут себя пассивно, не образуя пузырей.
Вариант 2. Комбинированный метод с «растворителем-активатором»
Поскольку PETG химически гораздо более стоек, чем PLA, обычные пластификаторы проникают в холодный пруток крайне медленно. Чтобы заставить их зафиксироваться на филаменте за секунды контакта с ваткой, необходим летучий хлорорганический растворитель-проводник.
Оптимальный состав: 20% Дихлорэтана (ДХЭ) или Хлороформа + 80% Диоктилфталата (ДОФ) или Дибутилфталата.
Дихлорметан (ДХМ), для PETG подходит хуже, так как PETG к нему устойчивее. Дихлорэтан (ДХЭ) действует на PETG гораздо агрессивнее.
Механизм на ватке: Хлорорганика (ДХЭ) на долю секунды приоткрывает плотную структуру холодного прутка PETG, увлекая за собой тяжелые молекулы ДОФ, после чего растворитель частично испаряется еще до захода в экструдер.
Механизм в сопле: Попадая в хотэнд, остатки ДХЭ мгновенно закипают и переходят в газ, создавая избыточное давление и локально «взбалтывая» расплав. Это резко усиливает диффузию макромолекул PETG на стыке накладываемых слоев. Слои буквально свариваются в монолит, убирая хрупкость по оси Z. ( да, это так GLOK62)
Вариант 3. Доступные гликоли повышенной плотности
Диэтиленгликоль (ДЭГ):
Как действует: Имеет структурное сходство с мономерными звеньями PETG. Сверхмалые количества ДЭГ в расплаве работают как временный снизитель вязкости (реологическая добавка). Расплав становится более текучим, лучше затекает в микропоры предыдущего слоя, обеспечивая 100% монолитность.
Термостабильность: Температура кипения ~245 °C. Это совпадает с температурой печати PETG, поэтому ДЭГ будет находиться на грани закипания, интенсивно активируя межслойное сцепление без образования крупных пустот
Еще больше интересных статей
Новинка Eplus3D: установка EP-M3050 с областью построения 3 метра!
2
Подписаться
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Компания Eplus3D официально представила установку EP-M3050, которая меняет представление о возможных...
Универсальные мини-фабрики (УМФ)
-2
Подписаться
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Целью создания универсальной или адаптивной технологии, обретение возможности создания разноо...
Еще раз про влияние отката при печати
167
Подписаться
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Все знают про откат, но мало кто понимает с чего начать чтобы правильно им управлять....
Вы успешно зарегистрированы
Пароль успешно изменен
На ваш e-mail высланы новые регистрационные данные.
Пожалуйста, проверьте Вашу почту
Вам было отправлено письмо с инструкцией по восстановлению пароля. Если вы не получили письмо в течение 5 минут, проверьте папку спам, попробуйте еще раз.
Комментарии и вопросы
Уверен, если глубже копнуть мо...
Вам спасибо! Обязательно продо...
Сделайте под Клиппер пж
Здравствуйте столкнулся с проб...
Доброго времени суток. Подскаж...
Что больше всего заходит людям...
Всем привет, возникла проблема...