Печать PLA: Практический поиск максимальной, допустимой и оптимальной скоростей печати

Здравствуйте, ранее я предложил метод определения максимально возможной скорости печати, если кто не помнит –  вот ссылка на статью.

Кратко напомню его суть – максимально возможная скорость печати определяется способностью конкретного сопла  давить объем конкретного типа пластика, при конкретной температуре нагрева,  необходимый для построения заданных габаритов линии без отклонения геометрических размеров выдавливаемой нити.

Этот материал отличается от прошлого тем, что в нём освещается практическая сторона эксперимента, а конкретно результаты прогонов пластика PLA от компании ecofil на соплах диаметром 0.4/0.6 мм, при разных температурах нагрева и скоростях подачи филамента, соответствующих диапазону скоростей  печати от 10 до 100 мм\с.

Традиционное видео:

Простым языком если вы давите пластика на линию шириной 0.4, а на выходе получаете отклонения в любую сторону – значит сопло не справляется  и надо что-то менять, скорость печати или  температуру.

Почему это важно? – пытаясь продавить  объемы пластика, превышающие пропускную способность сопла,  вы гарантированно получаете искажение линий печатаемой детали и риск получить пробку в термобарьере.

Забегая вперёд, скажу,  что результаты оказались настолько неожиданными, что пришлось повторить тест дважды, дабы  убедиться в точности замеров, и что глаза меня не  обманывают.

А ещё мне удалось сократить время на тест конкретной температуры до семи минут.

Но давайте к эксперименту:

Для  того, чтобы не давить отрезки пластика вручную, для каждой температуры были подготовлены соответствующие файлы G кода.

Их вы можете скачать по приложенной ссылке, они универсальны для любого типа пластика с диаметром прутка 1.75 мм и различаются поправкой на диаметр использованного сопла и температуру.

Код нагревает экструдер до заданной температуры и выдавливает объем пластика, необходимый для построения линии равной диаметру сопла и высотой 0.2 мм в течении 20 секунд, со скоростью построения от 10 до 100 мм\сек, разделяя отрезки паузой. После чего диаметр всех отрезков замеряется и вписывается в соответствующую ячейку таблицы. Такие файлы вы можете создать самостоятельно для своих условий,  как получить таблицу скоростей  и ей пользоваться рассказано в той же статье, которая описывает метод поиска максимальной скорости.

Для начала разберем, на каких режимах возможна печать пластиком типа PLA на сопле 0.4 мм

Вот что у меня получилось на стандартном, калиброванном экструдере  E3Dv5 с установленным соплом диаметром 0.4 мм.

Красным цветом   выделен режим печати со значительным отклонением диаметра выдавливаемой нити, со значительным превышением допустимого давления в сопле, или с неконтролируемым истечением расплава.

Желтым  -  условно допустимый режим, где положительное  отклонение равно не более 0.1 мм от заданной ширины линии.

Зелёным – оптимальный режим печати, без существенного отклонения в диаметре нити.

Неожиданный результат, правда?

Диаметр замерялся с точностью до одной десятой, но думаю и так видно, что прирост сотых долей диаметра экструдируемой нити легко считается по таблице.Как мы видим, диапазон оптимальных скоростей печати у PLA не очень большой и практически не зависит от установленной температуры, поскольку каждые десять градусов целиком сдвигают его в ту или иную сторону.

Более того, при использовании сопла 0.4 мм, уже на 200 градусах появляется «минимально допустимая» скорость печати,  когда расплав истекает из сопла самотёком быстрее, чем в него подаётся, расплав не удерживается в сопле.

И вот казалось, истекает и истекает, он же подаётся постоянно, какая разница? -  есть у нас отклонение ширины линии в 25% , и что с того, это 0.1 мм, автор, забей!

А вот нет, не забью -   с каждым поданным миллиметром прутка, при печати на скорости  ниже минимально допустимой, мы безвозвратно теряем 0.25  мм прутка в зоне плавления, и это создает ряд проблем:

• Переэкструзию в начале процесса печати, которую неопытные печатники принимают за слоновью ногу и пытаются бороться с ней уменьшением потока, 
• недоэкструзию в процессе всей оставшейся печати,
• а самое страшное – постепенный вывод прутка из зоны плавления в зону охлаждения, в определенный момент создающий пробку в термобарьере.

При «положительном» отклонении  в сопле создается повышенное давление, которое  приводит к выдавливанию расплава в зону охлаждения, что также приводит к образованию пробки и постоянной переэкструзии.

Именно наличие «минимально допустимой скорости печати» отвечает за появление «эха» на калибровочном кубике перед  остановкой сопла для произведения ретракта или смены направления, а также за образование натёков в момент смены слоя. По этой причине первый вариант «Красного метода» поиска ретракта не работал с пластиком типа PLA, и теперь, зная эту информацию, «красный метод» будет пересмотрен и усовершенствован.

Чем больше поднимается температура при печати PLA, тем выше становится минимально допустимая скорость печати.

Также выяснилось, что отключение ретратков значительно ускоряет образование пробки в термобарьере, и что термобарьер с тефлоновой трубкой спасает от образования пробки, за счет пониженной адгезии  расплава к стенкам и сниженной тепропроводности, по сравнению со сталью, но не спасает от дефицита подачи в зоне плавления, а соответственно, не спасает от недоэкструзии.

Делаем выводы:

• Действительно точная печать мелких объектов  на низких скоростях или качественная внешняя поверхность  пластиком  типа PLA , на сопле 0.4 мм возможна лишь при низкой температуре плавления.
• Соплом 0.4 мм и пластиком типа PLA  возможно печатать крупные объекты, где средняя скорость печати будет попадать в «зёлёный» диапазон.
• Соплом 0.4 мм и пластиком типа PLA допустима печать скоростями из «желтого» диапазона со снижением  точности на термобарьере с тефлоновой трубкой.
• После теста вы получите информацию о допустимых значениях температур и скоростей печати, для конкретного сопла и пластика, что сильно сократит время дальнейших тестов, например температурной башни, и убережёт от многих негативных последствий.

А что же с соплом 0.6?

А тут всё еще интереснее, смотрим таблицу.

Как мы видим, «зелёный» и «желтый» диапазоны существенно расширились.

Таким образом, соплом 0.6 мм вполне возможна печать на широком диапазоне скоростей и температур, отклонение диаметра нити нарастает медленнее, чем у сопла 0.4 мм.Я связываю это с уменьшением давления в сопле большего диаметра.

Личная практика также показала, что печать соплом 0.6 субъективно комфортнее, чем соплом 0.4.К сожалению, у меня кончились исправные сопла диаметра 0.8 мм, после эксперимента со стеклонаполненными пластиками, поэтому провести тест с ними не могу.

А на этом у меня всё, делайте выводы, пишите конструктивную критику в комментарии, желаю всем хорошей печати.