3D Printing a Raft – Why and When You Should Do It

3D printing is as much a science as it is a art. Além de brincar com modelos para produzir as melhores impressões, um profissional de impressão 3D também precisa entender as sutilezas da tecnologia para resolver os problemas que estão prestes a surgir de vez em quando.

Um dos problemas mais persistentes que o profissional de impressão 3D encontra é a deformação ou encaracolamento. Felizmente, a comunidade de impressão em 3D encontrou várias formas de combater este problema. Uma delas é construir a sua impressão com uma jangada. Se isso o confunde, então continue lendo enquanto discutimos o que é uma jangada, quando é apropriado usar uma jangada e as conseqüências que lhe advêm.

Um pouco de fundo sobre empenamento

Para entender porque imprimir uma jangada se tornou uma prática comum, precisamos entender o mecanismo que resulta no empenamento ou encaracolamento de uma impressão. O princípio fundamental que torna possível a impressão de Fused Deposition Modeling (FDM) é a capacidade dos termoplásticos de se conformarem a diferentes formas quando aquecidos à sua temperatura de fusão. Numa impressora 3D de mesa, este processo de aquecimento acontece no bico da extremidade quente, após o que o filamento fundido é colocado na plataforma de construção.

Assim que o filamento sai do bico, ele começa a arrefecer. O processo de resfriamento continua após o filamento ter sido colocado na plataforma de construção, eventualmente tornando a impressão final mais durável. O problema é que o arrefecimento continua de forma desigual: as camadas exteriores, estando mais expostas à atmosfera, arrefecem a uma velocidade mais rápida. Isto tende a tensionar o acúmulo de tensão nas bordas externas da construção. Se a construção tem bordas afiadas, estas tendem a receber o peso da tensão térmica, resultando nestes cantos “enrolando-se para cima”.

O que é uma jangada e qual é o seu ponto?

Medidas para evitar o empenamento foco em duas coisas: reduzir a tensão térmica devido ao resfriamento desigual ou melhorar a aderência da primeira camada à plataforma da construção. Existem provavelmente mais de uma dúzia de maneiras de alcançar estes objetivos, como construir um recinto para retardar o processo de resfriamento ou usar adesivos no leito de impressão.

De longe, imprimir uma jangada é um dos métodos mais fáceis de evitar o empenamento. A maioria dos programas de corte tem uma função pré-programada para adicionar rapidamente uma jangada a um modelo 3D existente. Mas o que é uma jangada, exatamente?

Uma jangada é uma malha horizontal de filamento que é colocada diretamente sobre a plataforma de construção. A sua impressão é então depositada em cima desta jangada em vez de ser depositada na superfície da plataforma. Por ter uma superfície maior, uma jangada pode ajudar um pau de impressão na plataforma de construção. Ao ter o fundo da impressão em contato com outra camada de plástico, a contração devido ao resfriamento rápido também é reduzida, reduzindo assim o stress térmico.

Embora a jangada tenha um aspecto simples, a maioria dos programas de corte permite fazer ajustes finos na forma como a jangada será construída para otimizar seu desempenho. Você pode especificar a que distância a jangada se estenderá do fundo da impressão, a espessura das camadas da jangada e a distância que a primeira camada de sua construção será separada da jangada. A distância de separação é particularmente complicada, pois envolve um equilíbrio entre manter a sua construção colada à jangada enquanto a mantém longe o suficiente para que a jangada possa ser facilmente removida após a impressão.

Como é que uma jangada é diferente de uma aba e uma saia?

Se você leu uma discussão sobre jangadas, então você provavelmente já ouviu falar de saias e bordas. Todas elas estão intimamente ligadas, sendo uma preferida a outra dependendo da aplicação e do problema particular que está a tentar resolver.

Skirts são uma das formas mais simples de abrandar o arrefecimento da sua primeira camada. Ao invés de uma camada inteira, uma saia é apenas um único laço de filamento que atravessa o perímetro da base da construção. Ela não está em contato com a própria construção, o que elimina a complicação de ter que removê-la mais tarde. O objetivo principal de uma saia é armar a extrusora para que você possa estabelecer um fluxo suave de filamento até o momento em que a extrusora se movimenta para imprimir a sua construção. Você também pode escolher construir uma saia feita de várias camadas, que bloqueia o fluxo de ar ao redor da impressão para retardar o resfriamento das camadas inferiores da construção.

Uma borda se parece muito com uma jangada. A diferença é sutil: enquanto uma jangada é uma camada inteira que fica abaixo da construção, uma aba é uma camada que apenas se estende a partir das bordas da construção. É essencialmente uma saia extra larga que segura as bordas da construção, ajudando assim na aderência da cama e evitando o empenamento. Uma borda é frequentemente preferida a uma jangada, uma vez que imprime mais rapidamente, utiliza menos filamento e pode ser mais facilmente removida da construção final.

Quando se deve imprimir uma jangada?

Embora as inúmeras vantagens de utilizar uma jangada, nem todas as situações o exigem. Afinal, você não gostaria de estar usando desnecessariamente seu precioso filamento imprimindo uma jangada quando ele não é necessário. Existem cenários particulares onde uma jangada poderia ser útil.

Quando se utilizam materiais propensos a empenar

Existem apenas certos materiais de filamento mais propensos a empenar do que outros. Uma dicotomia conveniente para exibir isto é entre PLA e ABS: enquanto a impressão com uma jangada raramente é feita com PLA, é uma medida que é mais comum quando se usa ABS. Mesmo com outras medidas para evitar empenos, como a aplicação de cola de ABS em uma cama aquecida, a impressão com uma jangada ainda é altamente recomendada.

Quando você está experimentando má aderência à cama

A maior vantagem de usar uma jangada é a grande área de superfície que ela proporciona para que a construção fique aderida à plataforma de construção. As camadas inferiores de uma jangada são geralmente impressas de forma grossa e lenta, resultando em uma malha sólida muito forte. Isto é especialmente útil quando o seu design não tem uma base completamente plana, o que nos leva ao próximo item.

Quando o seu modelo tem mau contacto com a plataforma de construção

Embora os modelos para impressão FDM sejam geralmente deliberadamente orientados para ter uma base o mais larga possível, há momentos em que isto simplesmente não é possível. Se você tem um desenho com pernas estreitas, então você pode facilmente reforçar essas pernas com uma jangada. Para além de melhorar a aderência da base aumentando a superfície de contacto entre a impressão e a plataforma de construção, uma base mais larga também ajuda a suportar o peso do resto da impressão.

Qual é a desvantagem de imprimir uma jangada?

Imprimir uma jangada não é o tipo de coisa que você gostaria de fazer com cada uma das suas impressões. Há várias boas razões pelas quais você gostaria de se conter a imprimir uma jangada quando ela não é necessária.

Filamento torrado

Embora seja útil, a jangada ainda não faz parte da sua construção. Uma vez que você tenha removido a jangada, ela é praticamente um material de refugo. Enquanto você faz uma única impressão com uma jangada não parece tão grande coisa, multiplicá-la pelas dezenas de impressões que você pode fazer com um único carretel vai se traduzir em um monte de filamento desperdiçado. É pouco prático usar uma jangada quando não é necessário.

Poor finish of the bottom surface

Se você usar uma cama de vidro aquecida, você provavelmente apreciará como as impressões saem com superfícies de fundo perfeitamente lisas. Quando você usa uma jangada, você perde este benefício crucial. Tal como a superfície da sua jangada, a superfície superior da jangada está longe de ser perfeitamente plana. Isto irá traduzir-se numa impressão com uma superfície inferior relativamente rugosa. Se você pós-processar seu trabalho para obter um acabamento perfeitamente liso, então usar uma jangada será apenas mais trabalho para você.

Duro para remover

A principal razão para evitar jangadas quando elas não são necessárias é o fato de que elas podem ser muito difíceis de remover. Como a jangada será colada à sua impressão usando o mesmo mecanismo que une as camadas da sua impressão, removê-la normalmente não é tão simples como “estourar”. Você pode precisar usar uma espátula ou mesmo uma faca X-Acto e usar estas ferramentas pode resultar em danos à sua impressão. Impressões com suportes finos ou estreitos são particularmente vulneráveis a isto.

Nosso conselho é avaliar cuidadosamente se uma jangada será necessária para sua impressão antes de prosseguir e usar uma. Um desenho com uma base grande e plana normalmente não precisará de uma jangada. Você também pode recorrer a métodos mais conservadores, como o uso de alguma forma de adesão da cama ou o ajuste da temperatura da sua cama aquecida.

Pensamentos finais

O uso de jangadas para melhorar a adesão da cama e reduzir o empenamento tem sido uma prática firmemente estabelecida no campo da impressão 3D. É tão útil que os programas de corte normalmente vêm com opções para adicionar facilmente uma jangada a um design existente. No entanto, não deve ser tratada como a solução “go-to” quando se trata de projetos ou materiais que são propensos a empenar.

Usar uma jangada introduz outro conjunto de problemas que você terá que enfrentar. Compreender o material e conhecer a melhor combinação de velocidade de impressão, temperatura de impressão, temperatura de cama e métodos de adesão de cama que resultarão em uma impressão de alta qualidade ainda é a solução mais sustentável para um problema de empenamento. Quando todos esses esforços ainda falharem, então vá em frente e imprima aquela balsa.

Image from eyeknownuffin no Flickr.