Filamentos e Absorção de Umidade; Guia Completo!

Você sabia que seus Filamentos podem absorver umidade e que isso pode causar todo tipo de problema? Bem, talvez você tenha chegado a este post porque realmente está tendo problemas repentinos de qualidade durante a impressão e acha que pode ser devido ao filamento estar molhado.

Neste artigo, examinarei os diferentes filamentos e quão higroscópicos são, ou seja, quanta umidade absorvem e com que rapidez a absorvem, quais problemas geralmente surgem ao imprimir com filamento úmido e como resolvê-los secar o filamento.

Então, sem mais delongas, vamos começar!

Quais Filamentos absorvem a umidade?

Todos os filamentos termoplásticos FDM absorvem umidade até certo ponto, alguns mais que outros, mas são todos higroscópicos. Por exemplo, o PLA aumentará até 40 mícrons em um período de exposição de 150 horas a altos níveis de umidade, enquanto o Nylon, que é muito mais higroscópico, pode atingir seu ponto de saturação após apenas 24 horas de exposição.

As instruções de armazenamento do filamento devem ser levadas a sério, pois se o filamento que você está usando absorveu alguma umidade, ele ficará visível em suas impressões. A umidade cria bolhas no bocal de extrusão que resulta em camadas irregulares e, eventualmente, uma superfície de impressão que se assemelha ao rosto cheio de espinhas de um adolescente.

Essencialmente, você não obterá as superfícies de impressão lisas que deseja se os filamentos que estiver usando estiverem molhados.

Diferentes tipos de filamentos absorvem a umidade em taxas diferentes, onde alguns absorvem muita umidade, enquanto outros, como HIPS, absorvem muito pouco. Os filamentos que absorvem umidade são rotulados como higroscópicos, e abaixo está uma lista dos diferentes tipos de filamentos colocados em ordem do mais higroscópico para o menos.

A maioria dos filamentos higroscópicos

1. PVA: Este filamento é usado principalmente para suportes de impressão e geralmente é usado com impressoras de dupla extrusão; Uma extrusora será usada para criar os suportes de PVA enquanto a outra imprimirá o modelo 3D. O PVA é um ótimo filamento de suporte, pois é solúvel em água e reduz o tempo de pós-produção.
2. Policarbonato: Também conhecido como PC, possui grandes qualidades como força e resistência ao calor, mas como outros filamentos, absorve a umidade e deve ser tratado com cuidado e armazenado corretamente para evitar que se molhe.
3. Nilon: Apesar de ser extremamente resistente ao calor e ao impacto, o Nylon tem uma grande desvantagem:absorve a umidade em uma taxa extremamente rápida, já que apenas duas horas de exposição podem torná-lo inutilizável.
4. PL: Quando não estiver em uso, o PLA deve ser mantido em recipientes herméticos. O filamento é muito popular devido à sua facilidade de uso, mas não imprime muito bem quando molhado.
5. ABS: O ABS é um copolímero e é composto por três monômeros diferentes:acrilonitrila, butadieno e estireno. Ele tem uma taxa de absorção de umidade mais lenta que o PLA, mas ainda deve ser armazenado adequadamente em um recipiente hermético.
6. PETG: O armazenamento do filamento PETG é importante, pois é higroscópico. Embora absorva umidade, a taxa é muito mais lenta do que outros tipos de filamentos, mas, independentemente disso, a exposição à umidade deve ser evitada o tempo todo.
7. HIPS: Originalmente criado como material de suporte, está sendo cada vez mais utilizado como o principal filamento de impressão. De todos os tipos de filamentos, HIPS é o menos afetado pela umidade e alguns afirmam que não é higroscópico.

Problemas de impressão com filamento úmido

A impressão com filamento que absorveu umidade cria vários problemas:

Não apenas o filamento pode inchar quando exposto à umidade e aumentar o diâmetro de 20 a 40 mícrons, o que pode atrapalhar a impressão, mas o filamento saturado de umidade causará atrasos na extrusão e, quando a extrusão for interrompida, o filamento continuará saindo do bico. Também pode causar o atolamento da extrusora.

Pode haver alguns vestígios de vapor saindo da extrusora e o filamento ficará fibroso, o que estragará sua impressão.

Essencialmente, a impressão com filamento úmido fará com que as impressões saiam com qualidade inconsistente.

Como saber se um filamento absorveu umidade?

O filamento saturado de umidade será mais quebradiço no carretel e terá menos flexibilidade. Você ouvirá sons de rachaduras e estalos quando o filamento estiver sendo aquecido na extrusora e poderá até notar um pouco de vapor e bolhas às vezes.

O filamento assumirá uma textura estranha que é perceptível com bolhas e fios à medida que sai do bocal, resultando em camadas irregulares. Esses são os sinais comuns de problemas de umidade e, se detectados, é aconselhável interromper o processo de impressão e secar bem o filamento antes de continuar.

Quanto tempo leva para o filamento absorver a umidade?

O tempo que o filamento leva para absorver a umidade até seu ponto de saturação varia entre os diferentes tipos de filamento, já que o PLA e o Nylon, por exemplo, absorvem a umidade em taxas drasticamente diferentes. O PLA aumentará até 40 mícrons em um período de exposição de 150 horas, enquanto o Nylon, que é muito mais higroscópico, pode atingir seu ponto de saturação após apenas 24 horas de exposição.

Em um teste realizado onde o PLA foi misturado com um composto de borracha (RS), os resultados mostram a decomposição e a fraqueza contínua do PLA com absorção controlada de umidade.

O teste indicou um enfraquecimento gradual da resistência à tração da peça de teste. A peça também foi colocada em condições de decomposição enzimática e as propriedades de tração do compósito PLA/RS diminuíram rapidamente.

Quais filamentos não absorvem umidade?

Todos os filamentos termoplásticos absorvem a umidade, mas em taxas diferentes, dependendo dos aditivos que são usados. HIPS é dito ser o filamento que mostra a maior resistência à absorção de umidade. Alguns afirmam que não é higroscópico porque nenhum sinal da degradação usual relacionada à absorção de umidade foi oficialmente registrado.

HIPS é um plástico muito forte e durável e é semelhante em muitos aspectos ao ABS, mas é classificado como não higroscópico. O HIPS é comumente usado em brinquedos e estojos ou caixas de CDs, porém, o uso mais comum do HIPS é como material de suporte para outros filamentos como o ABS, pois é facilmente dissolvido em d-Limonene ou óleo de laranja.

Como manter o filamento seco?

Todos os filamentos devem ser armazenados em sacos a vácuo ou em recipientes herméticos com pacotes de sílica gel para absorver qualquer umidade, pois esta é a única maneira de garantir que o próprio filamento seja mantido seco. Além disso, armazenar o filamento logo após a impressão diminuirá a exposição à umidade e aumentará sua vida útil.

O filamento pode ser seco, no entanto, mas mantê-lo em um ambiente livre de umidade para começar é sua aposta mais segura.

Como secar filamento úmido

O filamento úmido pode ser seco usando um dispositivo especializado chamado secador de filamento ou até mesmo um desidratador de alimentos comum. No entanto, para a maioria das pessoas, a maneira mais simples e eficaz é colocar o carretel de filamento no forno por no mínimo quatro horas e no máximo oito horas, a uma temperatura 10C-20C abaixo da temperatura de transição vítrea do filamento (40C -50C para PLA).

Aqui estão os diferentes métodos em mais detalhes:

Com um secador de filamento

Esta é a melhor opção a considerar, pois oferece um ambiente controlado e livre de umidade que garantirá que seu filamento esteja sempre seco e pronto para imprimir.

Um sistema de secagem de filamento é fácil de operar e é relativamente acessível. Ele não apenas seca o filamento, mas também funciona como uma instalação de armazenamento segura.

Um exemplo de economia de tempo no tempo de secagem é o Sunlu Dryer BOX, que é um dos secadores de filamentos mais acessíveis e melhor revisados; É claro que esses dispositivos funcionam muito bem, mas não acho que sejam necessários na maioria dos casos, pois são um pouco exagerados.

No Forno

Este é um dos métodos mais utilizados pelos entusiastas da impressão 3D pelo simples fato de que todos nós temos um forno, e até certo ponto funciona.

No entanto, há algumas coisas a considerar, principalmente que o filamento não deve ser exposto a temperaturas próximas à sua temperatura de transição vítrea, e o processo geralmente leva entre 4 e 8 horas para secar uma bobina de PLA ou Nylon em um forno elétrico.

Além disso, usar um forno a gás pode funcionar, mas é muito mais difícil controlar a temperatura e eles também podem ter pontos muito mais quentes que outros, o que pode acabar estragando seu carretel de filamento.

Desidratador de alimentos

Usar um desidratador de alimentos é uma opção mais segura do que usar um forno convencional, pois opera em uma temperatura mais baixa, mas ainda assim, não é a escolha ideal devido ao tempo adicional necessário para secar o filamento adequadamente.

O filamento de secagem melhora a qualidade de impressão?

O filamento que absorveu umidade e que foi devidamente seco depois funcionará tão bem quanto o filamento novo e completamente seco. A própria umidade afetará a qualidade da impressão, mas uma vez removida do filamento, funcionará como se nunca tivesse sido exposta à umidade.

Como a umidade afetará as peças impressas em 3D?

Uma impressão de filamento 3D concluída ainda será afetada ao ser exposta à umidade ou submersa na água.

Foi realizado um experimento utilizando PLA normal com uma mistura de 20% de Carbeto de Silício (SiC), e a impressão foi imersa em água destilada a 50°C, que se degradou em 58 dias.

O exercício foi repetido com maior taxa de SiC e a impressão durou 140 dias nas mesmas condições. A estabilidade e a resistência à tração aumentaram inicialmente com a adição de SiC, mas começaram a medir um declínio com quantidades maiores de SiC.

O ABS não foi afetado imediatamente e manteve sua resistência à tração; no entanto, a rigidez da impressão diminuiu durante o processo de envelhecimento, enquanto a tensão de falha aumentou. Isso indicava que a impressão estava amolecida por estar continuamente exposta à água.

Agora, estude à parte, quando você lê sobre o que outros fabricantes dizem, eles parecem ter opiniões e experiências muito diferentes; Alguns afirmam que seu PLA se tornará frágil quando deixado debaixo d'água em questão de semanas, enquanto outros experimentam o completo oposto, onde suas impressões pareciam novas após 3 anos de serem deixadas debaixo d'água.

Pela minha experiência, existem muitas condições diferentes que precisam ser atendidas para que as impressões fiquem quebradiças quando deixadas na água, como temperaturas altas o suficiente, estar sob luz solar direta (provavelmente o maior culpado), etc.

Eu escrevi um post sobre como a água afeta as peças impressas em 3D, principalmente PLA, então não deixe de conferir.

Qual ​​é a vida útil média de um carretel de filamento 3D?

Em média, o filamento 3D tem uma vida útil de 2 a 3 anos em sua embalagem original, que geralmente é selada a vácuo e se mantida nas condições corretas. PLA ou ABS podem durar mais de um ano se mantidos em condições ideais (baixa umidade, longe da luz solar e armazenados em temperaturas razoavelmente baixas). O armazenamento ideal deve ter um valor de umidade de 10-13%.

Se você quiser saber mais sobre a vida útil média dos carretéis de filamento 3D e quanto tempo eles realmente duram para impressão, confira este artigo que escrevi.

Conclusão

A umidade pode e afetará tanto o filamento quanto as peças impressas em 3D, e é por isso que é tão importante armazenar o filamento adequadamente em sacos selados a vácuo ou em recipientes herméticos selados com pacotes de sílica gel.

Se você esqueceu de armazenar seu filamento e ficou exposto a muita umidade, não se preocupe! Ele ainda pode ser seco e reutilizado sem problemas, mas você deve tentar mantê-lo longe da umidade o máximo possível, pois enfiar o carretel de filamento por 4-8 horas não é tão divertido.

Espero que esta informação tenha sido útil!

Tenha um dia maravilhoso!
O filamento PLA absorve a umidade?
A natureza higroscópica do PLA significa que ele absorverá a umidade quando exposto por longos períodos de tempo sem ser armazenado adequadamente em um recipiente selado com grânulos de sílica ou pacotes de sílica gel. Uma vez que o PLA tenha absorvido a umidade, ele se tornará quebradiço e quebrará mais facilmente, e imprimir com ele será mais difícil. No entanto, existem maneiras de remover a umidade de um rolo de filamento que irá restaurá-lo de volta ao seu estado original.

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