# Как оценить риск деформации перед слайсингом 3D-печати
Деформация это не только проблема материала и не только проблема адгезии к столу. Она возникает, когда напечатанный слой остывает, сжимается и создаёт достаточно внутреннего напряжения, чтобы преодолеть сцепление первого слоя. Небольшой кронштейн из ABS может выйти из строя, потому что полимер сильно сжимается; большая вывеска из PLA может выйти из строя, потому что диагональ достаточно длинная, чтобы накопить усадку на широком пролёте. Поэтому полезный вопрос не просто деформируется ли этот материал?, а создают ли эта геометрия и тепловая среда больше тянущей силы, чем стол может выдержать?Этот симулятор использует эвристический Индекс Термического Напряжения: коэффициент усадки материала, умноженный на самую длинную диагональ, умноженный на разницу температур стола и окружающей среды, делённый на площадь контакта. Формула намеренно практична. Она не претендует на анализ методом конечных элементов, но объединяет переменные, которые операторы могут измерить до печати: семейство материала, площадь контакта, самый длинный линейный пролёт, температуру стола, температуру окружающей среды и то, закрыт ли принтер.Используйте результат как профилактический сигнал
Низкий балл означает, что печать вряд ли оторвётся, если первый слой чистый и хорошо настроен. Высокий или критический балл означает, что профиль слайсера необходимо изменить перед печатью: более широкий brim, клей, меньшее охлаждение, защита от сквозняков или другой материал. Симулятор не видит влажный филамент, маслянистый PEI, слишком удалённое от стола сопло или деталь с крошечными точками контакта на углах.
5% начальная ширина brim как доля самой длинной диагонали
1,85x серьёзный множитель открытой камеры для ABS, ASA, Nylon и PC
0-100 шкала риска, отображённая из Индекса Термического Напряжения
# Почему самая длинная диагональ может быть опаснее площади
Площадь контакта показывает, сколько поверхности доступно для адгезии. Диагональ показывает, как далеко термическая усадка может накопиться, прежде чем достигнет угла или тонкого конца. Две детали могут иметь одинаковую площадь и вести себя совершенно по-разному: компактная квадратная подушка имеет короткие пути усадки во всех направлениях, в то время как длинная узкая полоса концентрирует усадку вдоль одной линии и пытается отслоиться на концах.Компактная площадь контакта
Квадратное или круглое основание распределяет усадку по множеству коротких путей. Углы ближе к центру, поэтому рычаг для подъёма меньше.
- Лучшее распределение нагрузки
- Меньший рычаг на углах
- Brim часто опционален на лёгких материалах
Длинная диагональ площади контакта
Длинный прямоугольник, рама, лезвие, панель корпуса или рельс позволяет усадке накапливаться вдоль одного доминирующего направления. Концы и углы получают наибольшее усилие отслаивания.
- Более высокое накопленное напряжение
- Углы отрываются первыми
- Brim или mouse ears часто необходимы
Как быстро измерить диагональ
В предварительном просмотре слайсера посмотрите на первый слой сверху и измерьте самое длинное расстояние от угла до угла части, касающейся стола. Для прямоугольной площади используйте диагональ прямоугольника, а не только длину X или Y. Для неправильной детали используйте самый длинный прямой пролёт между двумя внешними точками.| Геометрический паттерн | Типичный симптом | Профилактическое действие |
|---|---|---|
| Длинная тонкая направляющая | Концы отрываются, а середина остаётся прикреплённой | Используйте brim или mouse ears на обоих концах |
| Большая плоская панель | Углы постепенно загибаются вверх | Используйте закрытую камеру, более медленное охлаждение и клей |
| Маленькая высокая деталь | Основание остаётся прикреплённым, но башня качается | Деформация не является главным риском; улучшите устойчивость |
| Открытая рама | Внутренние углы тянутся внутрь | Добавьте brim, увеличьте ширину первого слоя, уменьшите вентилятор |
# Классы усадки материалов, используемые симулятором
Разные термопласты сжимаются в разной степени при охлаждении от температуры экструзии до комнатной температуры. PLA и TPU в целом снисходительны, потому что печатаются при более низких температурах и создают меньшее напряжение охлаждения. PETG находится посередине: он сильно прилипает, но всё ещё может тянуть острые углы. ABS, ASA, Nylon и PC рассматриваются как технические материалы высокого риска, поскольку они сочетают более высокие температуры экструзии, более сильную усадку и большую потребность в тёплой стабильной камере.| Материал | Класс усадки | Обычная стратегия стола | Чувствительность к камере |
|---|---|---|---|
| PLA | Низкий | Чистый PEI, умеренный стол | Низкая |
| TPU | Низкий | Чистый лист, избегайте чрезмерного сжатия | Низкая |
| PETG | Средний | Текстурированный PEI или разделительный слой | Средняя |
| ABS | Высокий | PEI плюс клей или ABS-суспензия где уместно | Очень высокая |
| ASA | Высокий | PEI плюс клей, контролируемое охлаждение | Очень высокая |
| Nylon | Высокий | Клей для конкретного материала, сухой филамент | Очень высокая |
| PC | Высокий | Высокотемпературный стол и клей | Очень высокая |
Замена материала вместо борьбы с деформацией
Преимущества
- Переход с ABS на ASA может улучшить устойчивость к внешней среде, сохраняя аналогичное тепловое поведение.
- Переход с ABS на PETG уменьшает усадку и часто достаточен для кронштейнов и корпусов.
- Nylon с наполнением из волокна может уменьшить некоторые пути усадки и улучшить жёсткость.
Недостатки
- ASA всё ещё требует дисциплины камеры и может деформироваться на длинных деталях.
- PETG имеет более низкую термостойкость и другую жёсткость по сравнению с ABS или PC.
- Требуется сушка, износостойкие сопла и строгий контроль адгезии.
# Дельта T: почему температура стола и окружающей среды важны
Симулятор использует Дельту T как температуру стола минус температура окружающей среды. Это не то же самое, что температура сопла, но это полезный показатель теплового градиента, который испытывает нижняя часть детали. Горячий стол уменьшает раннюю усадку на границе раздела, но очень холодная комната или сильный поток воздуха всё ещё могут отводить тепло от верхних слоёв и создавать градиент напряжения между закреплённым основанием и остывающим телом детали.Для PLA умеренная Дельта T может быть безвредной, поскольку материал сжимается менее агрессивно. Для ABS, ASA, Nylon и PC та же геометрия при той же температуре стола может выйти из строя, если принтер подвергается сквознякам. Вот почему расчёт применяет серьёзный множитель, когда эти технические материалы печатаются без закрытой камеры.Открытый принтер с ABS, ASA, Nylon или PC
Если камера открыта, печать подвергается локальному охлаждению, движению дверей, воздушному потоку HVAC и быстрым изменениям температуры слоёв. Первый слой может выглядеть идеально первые двадцать минут и всё равно отслоиться позже, по мере накопления деталью большего напряжения усадки.
- Более тёплая камера уменьшает разницу температур между новыми и старыми слоями.
- Закрытая камера также замедляет охлаждение после печати, что уменьшает внезапное отслаивание углов.
- Защитные экраны от сквозняков помогают, но не эквивалентны стабильной нагреваемой камере для PC или Nylon.
- Повышение только температуры стола может улучшить сцепление, но также может увеличить слоновью ногу на мягких материалах.
# Как интерпретируется Индекс Термического Напряжения
Индекс Термического Напряжения это относительная оценка, а не измеренная сила в ньютонах. Он растёт, когда увеличиваются коэффициент усадки, диагональ или Дельта T. Он падает, когда увеличивается площадь контакта, потому что большая площадь контакта может распределить ту же самую нагрузку растяжения. Затем значение отображается в процент риска 0-100, чтобы различные настройки печати можно было быстро сравнить.| Диапазон риска | Значение | Рекомендуемая реакция |
|---|---|---|
| 0-31% | Низкий | Очистите стол, проверьте первый слой, специальная адгезия не требуется для большинства форм |
| 32-57% | Средний | Используйте brim на острых углах, уменьшите раннее охлаждение вентилятором, проверьте контакт площади |
| 58-81% | Высокий | Используйте широкий brim, клей, закрытую камеру если материал требует, избегайте сквозняков |
| 82-100% | Критический | Считайте вероятной деформацию, если геометрия, материал или среда не изменятся |
Почему делить на площадь контакта?
Большая площадь контакта даёт столу больше возможностей сопротивляться отслаивающей силе. Модель вознаграждает детали с широким непрерывным контактом и штрафует узкие основания, маленькие ножки и длинные детали, у которых есть только тонкая полоска, касающаяся поверхности.
# Ширина brim, mouse ears и выбор клея
Рекомендация по brim начинается с Диагональ x 0,05. Диагональ 180 мм поэтому начинается около 9 мм перед масштабированием риска. На практике brim не должен выбираться только по материалу. Короткий куб PLA может не нуждаться в brim, в то время как длинный меч, вывеска или направляющая PLA могут выиграть от скромного brim, потому что диагональ является доминирующим путём напряжения.Brim
Лучший универсальный выбор для увеличения контакта первого слоя по всей детали.
- Легко удаляется с PLA
- Очень полезен на углах ABS
Mouse ears
Локальные круглые подушечки, размещаемые на углах или тонких концах, где начинается отрыв.
- Меньше очистки
- Хорошо для направляющих и рам
Клей
Улучшает химическое или механическое сцепление между полимером и поверхностью печати.
- Полезен для Nylon и PC
- Выбор в зависимости от поверхности важен
Не делайте brim единственным решением
Если симулятор сообщает о критическом риске, более широкий brim может отсрочить отказ, но не устранит основное напряжение. Комбинируйте brim с закрытой камерой, более медленным начальным охлаждением, более чистым столом и изменениями геометрии, такими как скруглённые углы или разделённые детали.- Деформация (винг)
- Деформация вверх, вызванная усадкой при охлаждении, преодолевающей адгезию к столу.
- Площадь контакта
- Область модели, касающаяся платформы на первом слое.
- Самая длинная диагональ
- Самый длинный прямой пролёт через контактную форму первого слоя.
- Дельта T
- Разница температур между столом и окружающим воздухом помещения.
- Brim
- Дополнительные петли периметра первого слоя, напечатанные вокруг детали для увеличения адгезии.
# Практические настройки слайсера для деталей высокого риска
- Увеличьте ширину линии первого слоя для создания большего контакта, но избегайте чрезмерного сжатия Z, которое вызывает гребни.
- Используйте более медленный первый слой, чтобы полимер сцепился со столом до того, как последующие слои начнут тянуть его.
- Отключите или уменьшите охлаждение детали для ABS, ASA, Nylon и PC во время первых слоёв.
- Добавьте brim, достаточно широкий, чтобы выходить за острые углы и узкие концы.
- Избегайте размещения крупных деталей из технических материалов рядом с дверцами камеры, вентиляционными отверстиями или холодными боковыми панелями.
Изменения геометрии, снижающие риск
Скруглите острые углы, разделите очень длинные панели на более короткие секции, добавьте временные выступы на тонкие концы, ориентируйте деталь так, чтобы самый длинный путь напряжения был короче, или добавьте жертвенные подушечки, которые можно обрезать после печати. Эти изменения часто работают лучше, чем простое повышение температуры стола.
Быстрый контрольный список
Материал с высокой усадкой плюс открытая камера это самый сильный предупреждающий знак.
Длинная диагональ плюс маленькая площадь контакта означает, что углы и концы заслуживают brim или mouse ears.
Высокая температура стола не отменяет холодную комнату или сквозняковую среду.
Результат это плановая оценка; калибровка первого слоя и состояние филамента по-прежнему определяют финальную печать.