3D-utskrift av en flotte – varför och när du bör göra det

3D-utskrift är lika mycket en vetenskap som en konst. Förutom att leka med modeller för att producera de snyggaste utskrifterna måste en 3D-utskriftsproffs också förstå teknikens finesser för att lösa de problem som säkert dyker upp då och då.

Ett av de mest ihållande problem som 3D-utskriftsproffs stöter på är skevhet eller krullning. Lyckligtvis har 3D-utskriftsgemenskapen kommit fram till olika sätt att motverka detta problem. Ett av dessa är att bygga din utskrift med en flotte. Om detta förvirrar dig så läs vidare när vi diskuterar vad en flotte är, när det är lämpligt att använda en flotte och de konsekvenser som följer med det.

En liten bakgrund till warping

För att förstå varför det har blivit vanligt att skriva ut en flotte måste vi förstå den mekanism som resulterar i att en utskrift blir warping eller curling. Den grundläggande principen som gör FDM-utskrift (Fused Deposition Modeling) möjlig är termoplasters förmåga att anpassa sig till olika former när de värms upp till sin smälttemperatur. I en stationär 3D-skrivare sker denna uppvärmningsprocess i det varma munstycket, varefter den smälta glödtråden läggs ner på byggplattformen.

Sedan glödtråden kommer ut ur munstycket börjar den svalna. Kylningsprocessen fortsätter efter att filamentet har lagts på byggplattformen, vilket i slutändan gör den slutliga utskriften mer hållbar. Problemet är att nedkylningen sker på ett ojämnt sätt: de yttre lagren, som är mer exponerade för atmosfären, kyls ner snabbare. Detta tenderar att leda till spänningsuppbyggnad på de yttre kanterna av byggnaden. Om byggnaden har skarpa kanter tenderar dessa att få ta emot huvuddelen av den termiska spänningen, vilket resulterar i att dessa hörn ”krullar uppåt”.

Vad är en flotta och vad är dess poäng?

Mått för att undvika krullning fokuserar på två saker: att minska den termiska spänningen på grund av ojämn avkylning eller att förbättra vidhäftningen av det första lagret till byggplattformen. Det finns förmodligen mer än ett dussin sätt att uppnå dessa mål, t.ex. genom att bygga ett hölje för att bromsa kylningsprocessen eller genom att använda lim på utskriftsbädden.

Att skriva ut en flotte är i särklass en av de enklaste metoderna för att undvika skevhet. De flesta slicerprogram har en förprogrammerad funktion för att snabbt lägga till en flotte till en befintlig 3D-modell. Men vad är egentligen en raft?

En raft är ett horisontellt nät av filament som läggs ner direkt på byggplattformen. Din utskrift deponeras sedan ovanpå den här flotten istället för på plattformens yta. Genom att ha en större yta kan en raft hjälpa utskriften att fastna på byggplattformen. Genom att utskriftens undersida är i kontakt med ett annat lager plast minskar också sammandragningen på grund av snabb nedkylning, vilket minskar den termiska stressen.

Trots hur enkel en flotta ser ut kan du med de flesta slicerprogrammen göra finjusteringar av hur flotten kommer att byggas för att optimera dess prestanda. Du kan ange hur långt flotten ska sträcka sig från utskriftens botten, hur tjocka lagren på flotten ska vara och hur långt det första lagret i din konstruktion ska vara separerat från flotten. Separationsavståndet är särskilt knepigt, eftersom det handlar om en balans mellan att hålla din konstruktion bunden till flotten och samtidigt hålla den tillräckligt långt bort så att flotten enkelt kan tas bort efter utskrift.

Hur skiljer sig en flotta från en brim och en kjol?

Om du har läst en diskussion om flottar, har du förmodligen också hört talas om kjolar och bramar. Dessa är alla nära sammankopplade, och den ena är att föredra framför den andra beroende på tillämpningen och det särskilda problem som du försöker lösa.

Skjortor är ett av de enklaste sätten att bromsa nedkylningen av det första lagret. Istället för ett helt lager är en kjol bara en enda slinga av filament som sträcker sig över omkretsen av basen av byggnaden. Den är inte i kontakt med själva byggnaden, vilket eliminerar komplikationen att behöva ta bort den senare. Det primära syftet med en kjol är att förbereda extrudern så att du kan skapa ett jämnt flöde av filament när extrudern börjar skriva ut ditt bygge. Du kan också välja att bygga en kjol som består av flera lager, vilket blockerar luftflödet runt utskriften för att bromsa nedkylningen av byggnadsdelens nedersta lager.

En brim ser mycket ut som en flotte. Skillnaden är subtil: medan en flotte är ett helt lager som ligger under byggnaden är en brim ett lager som bara sträcker sig från kanterna på byggnaden. Det är i princip en extra bred kjol som håller ner kanterna på byggnaden och därmed bidrar till att bädden fäster och förhindrar att den blir skev. En brim är ofta att föredra framför en raft eftersom den skriver ut snabbare, förbrukar mindre filament och kan tas bort lättare från den slutliga byggnaden.

När ska du skriva ut en raft?

Trots de många fördelarna med att använda en raft är det inte alla situationer som kräver det. Du vill trots allt inte i onödan använda din dyrbara filamenttråd för att skriva ut en flotta när den inte behövs. Det finns särskilda scenarier där en raft kan vara användbar.

När man använder material som är benägna att skeva

Det finns bara vissa filamentmaterial som är mer benägna att skeva än andra. En lämplig dikotomi för att visa detta är mellan PLA och ABS: medan utskrift med en flotte sällan görs med PLA är det en åtgärd som är vanligare när man använder ABS. Även med andra åtgärder för att förhindra skevhet, som att applicera ABS-lim på en uppvärmd bädd, är utskrift med en raft fortfarande starkt rekommenderad.

När du upplever dålig vidhäftning på bädden

Den största fördelen med att använda en raft är den stora ytan som den ger för att byggnaden ska hålla sig fast vid byggplattformen. De nedersta lagren i en raft skrivs vanligen ut tjockt och långsamt, vilket resulterar i ett mycket starkt fast nät. Detta är särskilt användbart när din konstruktion inte har en helt platt bas, vilket för oss till nästa punkt.

När din modell har dålig kontakt med byggplattformen

Men även om modeller för FDM-utskrift vanligtvis är medvetet orienterade för att ha en så bred bas som möjligt, finns det tillfällen när detta helt enkelt inte är möjligt. Om du har en modell med smala ben kan du enkelt förstärka dessa ben med en flotte. Förutom att förbättra bäddens vidhäftning genom att öka kontaktytan mellan utskriften och byggplattformen, hjälper en bredare bas också till att stödja vikten av resten av utskriften.

Vad är nackdelen med att skriva ut en flotte?

Att skriva ut en flotte är inte den typ av sak som du vill göra med varenda en av dina utskrifter. Det finns flera goda anledningar till varför du skulle vilja avvakta med att skriva ut en flotte när den inte behövs.

Varslad filamentfilament

Trots dess användbarhet är flotten fortfarande inte en del av ditt bygge. När du väl har tagit bort flotten är den ganska mycket skrotmaterial. Även om det inte låter som en så stor sak att göra en enda utskrift med en raft, multiplicerar du det med de dussintals utskrifter som du kan göra med en enda spole, så översätts det till en hel del slöseri med filament. Det är helt enkelt opraktiskt att använda en raft när det inte är nödvändigt.

Svår finish på bottenytan

Om du använder en uppvärmd glasbädd uppskattar du förmodligen hur utskrifter kommer ut med perfekt släta bottenytor. När du använder en flotta förlorar du denna avgörande fördel. Precis som ytan på din utskrift är flottans övre yta långt ifrån perfekt jämn. Detta kommer att översättas till en utskrift med en relativt grov bottenyta. Om du efterbehandlar ditt arbete för att få en perfekt slät yta blir användningen av en raft bara mer arbete för dig.

Svårt att ta bort

Den viktigaste anledningen till att undvika rafts när de inte är nödvändiga är det faktum att de kan vara mycket svåra att ta bort. Eftersom flotten kommer att bindas till ditt tryck med hjälp av samma mekanism som binder ihop skikten i ditt tryck är det vanligtvis inte så enkelt att ta bort den som att ”knäppa” bort den. Du kan behöva använda en spatel eller till och med en X-Acto-kniv, och om du använder dessa verktyg kan det leda till skador på utskriften. Utskrifter med tunna eller smala stöd är särskilt sårbara för detta.

Vårt råd är att du noggrant bedömer om en flotta kommer att behövas för din utskrift innan du går vidare och använder en. Ett mönster med ett stort, platt underlag kommer vanligtvis inte att behöva en raft. Du kan också tillgripa mer konservativa metoder, t.ex. använda någon form av bäddhäftning eller justera temperaturen på din uppvärmda bädd.

Sluttliga tankar

Användningen av flottar för att förbättra bäddhäftningen och minska skevhet har varit en fast etablerad praxis inom 3D-utskrift. Det är så användbart att slicerprogrammen vanligtvis kommer med alternativ för att enkelt lägga till en raft till en befintlig konstruktion. Det bör dock inte behandlas som ”go-to”-lösningen när det gäller konstruktioner eller material som är benägna att varpa.

Användning av en raft introducerar en annan uppsättning problem som du måste ta itu med. Att förstå materialet och känna till den bästa kombinationen av utskriftshastighet, utskriftstemperatur, bäddtemperatur och bäddhäftningsmetoder som kommer att resultera i en högkvalitativ utskrift är fortfarande den mer hållbara lösningen på ett skevhetsproblem. När alla dessa ansträngningar fortfarande misslyckas, gå då vidare och skriv ut flotten.

Bild från eyeknownuffin på Flickr.