3D-printning af en flåde – hvorfor og hvornår du bør gøre det

3D-printning er lige så meget en videnskab som en kunst. Ud over at lege med modellerne for at fremstille de flotteste udskrifter skal en 3D-udskrivningsprofessionel også forstå teknologiens finesser for at løse de problemer, der uundgåeligt dukker op i ny og næ.

Et af de mest vedholdende problemer, som 3D-udskrivningsprofessionelle støder på, er warping eller curling. Heldigvis har 3D-udskrivningsfællesskabet fundet på forskellige måder at imødegå dette problem på. En af disse er at bygge dit print med en flåde. Hvis dette forvirrer dig, så læs videre, mens vi diskuterer, hvad en flåde er, hvornår det er hensigtsmæssigt at bruge en flåde og de konsekvenser, der følger med det.

En lille baggrund om warping

For at forstå, hvorfor det er blevet en almindelig praksis at printe med en flåde, skal vi forstå den mekanisme, der resulterer i warping eller krølning af et print. Det grundlæggende princip, der gør FDM-printning (Fused Deposition Modeling) mulig, er termoplasters evne til at tilpasse sig forskellige former, når de opvarmes til deres smeltetemperatur. I en desktop 3D-printer sker denne opvarmningsproces i hot end-mundstykket, hvorefter det smeltede filament lægges ned på byggeplatformen.

Så snart filamentet kommer ud af mundstykket, begynder det at køle ned. Afkølingsprocessen fortsætter, efter at filamentet er blevet lagt på byggeplatformen, hvilket i sidste ende gør det endelige print mere holdbart. Problemet er, at afkølingen foregår på en ujævn måde: De yderste lag, der er mere udsat for atmosfæren, afkøles hurtigere. Dette har en tendens til spændingsopbygning på de ydre kanter af buildet. Hvis buildet har skarpe kanter, har disse en tendens til at modtage hovedparten af den termiske stress, hvilket resulterer i, at disse hjørner “krøller opad.”

Hvad er en flåde, og hvad er dens formål?

Måder til at undgå warping fokuserer på to ting: at reducere den termiske stress som følge af ujævn afkøling eller at forbedre det første lagets vedhæftning til buildplatformen. Der er sandsynligvis mere end et dusin måder at nå disse mål på, f.eks. ved at bygge et kabinet for at bremse køleprocessen eller ved at bruge klæbemidler på printlejet.

Langt hen ad vejen er det at printe en flåde en af de nemmeste metoder til at undgå warping. De fleste slicer-programmer har en forprogrammeret funktion til hurtigt at tilføje en flåde til en eksisterende 3D-model. Men hvad er en raft egentlig?

En raft er et horisontalt net af filament, der lægges direkte på byggeplatformen. Dit print aflejres derefter på toppen af denne flåde i stedet for på platformens overflade. Ved at have et større overfladeareal kan en raft hjælpe et print til at holde fast på byggeplatformen. Ved at have bunden af printet i kontakt med et andet lag plast reduceres også sammentrækning på grund af hurtig afkøling, hvilket reducerer termisk stress.

Selv om en flåde ser så enkel ud, giver de fleste slicer-programmer dig mulighed for at foretage finjusteringer af, hvordan flåden skal bygges for at optimere dens ydeevne. Du kan angive, hvor langt flåden skal strække sig fra bunden af printet, hvor tykke lagene i flåden skal være, og hvor langt det første lag af dit build skal være adskilt fra flåden. Separationsafstanden er særlig vanskelig, da den indebærer en balance mellem at holde dit build bundet til flåden og samtidig holde den langt nok til, at flåden nemt kan fjernes efter udskrivning.

Hvordan adskiller en flåde sig fra en skygge og et skørt?

Hvis du har læst en diskussion om flåder, så har du sikkert også hørt om skørter og skørter. Disse er alle tæt forbundet, og den ene er at foretrække frem for den anden afhængigt af anvendelsen og det særlige problem, som du forsøger at løse.

Skørter er en af de enkleste måder at bremse afkølingen af dit første lag på. I stedet for et helt lag er et skørt blot en enkelt sløjfe af filament, der spænder over omkredsen af bunden af buildet. Den er ikke i kontakt med selve buildet, hvilket eliminerer komplikationen med at skulle fjerne den senere. Det primære formål med et skørt er at prime ekstruderen, så du kan etablere en jævn strøm af filament, når ekstruderen kommer til at udskrive dit build. Du kan også vælge at bygge et skørt af flere lag, som blokerer luftstrømmen omkring printet for at bremse nedkølingen af buildets nederste lag.

En skørt ligner meget en flåde. Forskellen er subtil: Mens en raft er et helt lag, der ligger under buildet, er en brim et lag, der blot strækker sig ud fra kanterne af buildet. Det er i bund og grund et ekstra bredt skørt, der holder kanterne af build’et nede og derved hjælper til med at holde på bedet og forhindrer forvridning. En brim foretrækkes ofte frem for en raft, da den printer hurtigere, bruger mindre filament og lettere kan fjernes fra det endelige build.

Hvornår skal du printe en raft?

Trods de mange fordele ved at bruge en raft er det ikke alle situationer, der kræver det. Du vil trods alt ikke unødigt bruge dit dyrebare filament på at printe en flåde, når det ikke er nødvendigt. Der er særlige scenarier, hvor en flåde kan være nyttig.

Ved brug af materialer, der er tilbøjelige til at blive vredet

Der er bare visse filamentmaterialer, der er mere tilbøjelige til at blive vredet end andre. En bekvem dikotomi til at udstille dette er mellem PLA og ABS: Mens udskrivning med en flåde sjældent sker med PLA, er det en foranstaltning, der er mere almindelig, når man bruger ABS. Selv med andre foranstaltninger til at forhindre warping, som f.eks. påføring af ABS-lim på et opvarmet bed, anbefales det stadig kraftigt at printe med en raft.

Når du oplever dårlig vedhæftning på bedet

Den største fordel ved at bruge en raft er det store overfladeareal, som det giver buildet mulighed for at holde fast på byggeplatformen. De nederste lag af en raft bliver almindeligvis printet tykt og langsomt, hvilket resulterer i et meget stærkt fast net. Dette er især nyttigt, når dit design ikke har en helt flad bund, hvilket bringer os til det næste punkt.

Når din model har dårlig kontakt med byggeplatformen

Selv om modeller til FDM-printning normalt er bevidst orienteret til at have en så bred en bund som muligt, er der tidspunkter, hvor dette bare ikke er muligt. Hvis du har en konstruktion med smalle ben, kan du nemt forstærke disse ben med en flåde. Ud over at forbedre bedets vedhæftning ved at øge kontaktfladen mellem printet og byggeplatformen hjælper en bredere base også med at bære vægten af resten af printet.

Hvad er ulempen ved at printe en flåde?

Afprinte en flåde er ikke den slags ting, du ønsker at gøre med hver eneste af dine prints. Der er flere gode grunde til, at du vil holde dig tilbage med at udskrive en flåde, når der ikke er brug for den.

Spildt filament

På trods af dens anvendelighed er flåden stadig ikke en del af dit build. Når du har fjernet flåden, er det stort set skrotmateriale. Selv om det ikke lyder som en stor ting at lave et enkelt print med en flåde, vil det multiplicere det med de dusinvis af prints, du kan lave med en enkelt spole, oversætte til en masse spildt filament. Det er bare upraktisk at bruge en flåde, når det ikke er nødvendigt.

Dårlig finish af bundfladen

Hvis du bruger et opvarmet glasbed, sætter du sikkert pris på, hvordan prints kommer ud med helt glatte bundflader. Når du bruger en flåde, mister du denne afgørende fordel. Ligesom overfladen på dit print er flådens øverste overflade langt fra perfekt glat. Dette vil udmønte sig i et print med en relativt ru bundflade. Hvis du efterbehandler dit arbejde for at få en perfekt glat overflade, vil brugen af en flåde blot være mere arbejde for dig.

Svært at fjerne

Den vigtigste grund til at undgå flåder, når de ikke er nødvendige, er det faktum, at de kan være meget svære at fjerne. Da flåden bliver bundet til dit print ved hjælp af den samme mekanisme, som binder lagene i dit print sammen, er det normalt ikke så enkelt at fjerne den som at “poppe” den af. Du skal måske bruge en spatel eller endda en X-Acto kniv, og hvis du bruger disse værktøjer, kan det resultere i skader på dit print. Udskrifter med tynde eller smalle understøtninger er særligt sårbare over for dette.

Vores råd er at vurdere nøje, om der er brug for en flåde til dit print, før du går i gang med at bruge en. Et design med et stort, fladt underlag vil typisk ikke have brug for en flåde. Du kan også ty til mere konservative metoder, f.eks. ved at bruge en form for bedadhæsion eller justere temperaturen på dit opvarmede bed.

Sluttelige tanker

Brug af flåder til at forbedre bedadhæsionen og reducere skævvridning har været en fast etableret praksis inden for 3D-printning. Det er så nyttigt, at slicer-programmer typisk kommer med muligheder for nemt at tilføje en flåde til et eksisterende design. Det bør dog ikke behandles som “go-to”-løsningen, når det drejer sig om design eller materialer, der er tilbøjelige til at blive vredet.

Anvendelse af en flåde introducerer et andet sæt problemer, som du bliver nødt til at kæmpe med. Forståelse af materialet og kendskab til den bedste kombination af udskriftshastighed, udskriftstemperatur, sengetemperatur og metoder til fastgørelse af sengen, som vil resultere i et print af høj kvalitet, er stadig den mere bæredygtige løsning på et problem med warping. Når alle disse bestræbelser stadig ikke lykkes, så gå videre og print den flåde.

Billede fra eyeknownuffin på Flickr.