Resolva Cliques, Deslizes e Saltos do Extrusor da Impressora 3D: Guia Passo a Passo

Extrusores são uma parte fundamental da impressora. Eles são responsáveis por empurrar o filamento pelo bico. Juntamente com o hotend, compõem o sistema de extrusão. Embora existam muitos designs, o mais comum é composto por um motor, uma engrenagem de tração e uma roda de pressão (idler) ou uma segunda engrenagem (em designs de dupla engrenagem) com uma mola que a pressiona contra a engrenagem principal para agarrar o filamento.

Extrusores pulam passos, deslizam ou fazem ruídos de clique quando não conseguem empurrar plástico suficiente pelo bico. Isso pode ser devido a um bico parcial ou totalmente entupido, o bico muito próximo da mesa de impressão, temperatura de extrusão baixa, filamento emaranhado, problema nos tubos PTFE, tensão incorreta na mola do idler ou simplesmente porque você está tentando empurrar a impressora além de suas capacidades.

O Que Causa o Salto do Extrusor e Como Corrigir o Problema?

Existem múltiplas razões para um extrusor pular passos, e provavelmente a mais simples (que acontece comigo com frequência) é um bico entupido. Mas vamos analisar todas as razões e como corrigi-las:

Filamento Emaranhado

Filamento emaranhado é um problema simples que é comumente ignorado e pode arruinar uma impressão. Se o carretel não estiver bem enrolado enquanto o extrusor desenrola, um nó pode se formar e travar o sistema. Para prevenir isso, você deve sempre comprar de marcas que enrolam seus carretéis uniformemente ou rebobiná-los. Outra dica importante é nunca deixar a ponta solta, para que o carretel permaneça sempre bem enrolado.

Falha no Tubo PTFE

Sua impressora pode ter um, dois ou nenhum tubo PTFE, dependendo se você tem um extrusor Bowden ou direct drive e um hotend revestido ou todo em metal.

Tubos Bowden direcionam o filamento do extrusor para o hotend, restringindo o caminho para que possa ser empurrado ou puxado à distância. Quanto mais apertadas as tolerâncias, melhor para a precisão, mas tolerâncias mais apertadas também aumentam as chances de o filamento travar.

A primeira coisa que você deve verificar se tiver um tubo Bowden é se o filamento desliza facilmente através dele.

• Desconecte-o do hotend e tente mover o filamento manualmente.
• Se fluir livremente, o problema não está ali.

Às vezes, extrusores direct drive também têm um tubo PTFE para guiar o filamento para dentro do extrusor. Nesses casos, as tolerâncias internas não são tão importantes, pois serve apenas como guia para que o filamento não vagueie. Pode travar da mesma forma e deve ser a primeira coisa a verificar.

Com filamentos PVA, PVOH e outros solúveis, a absorção de umidade do ar pode causar travamento dentro do tubo PTFE. O filamento fica pegajoso e inchado, então é uma boa prática secar cuidadosamente esses filamentos antes do uso.

Em alguns designs (mas nunca em hotends all-metal), o tubo PTFE pode ir diretamente para o hotend e tocar o bico.

• Verifique se a ponta do tubo não está deformada ou queimada.
• Se você tiver um tubo Bowden longo, pode apenas cortar a parte danificada e reinseri-lo.
• Use uma lâmina afiada e tente cortar o mais perpendicular possível para obter uma borda limpa.
• Se o tubo for curto ou você já o cortou antes, pode ser melhor substituí-lo totalmente.

Este problema também pode ser encontrado com revestimentos (liners) dentro do barrel (cano). Cortar o tubo neste caso não é uma possibilidade, então você deve substituí-lo.

Em extrusores direct drive, às vezes o liner fica preso entre as engrenagens e é esmagado, bloqueando-se. Às vezes você pode pressionar o liner dos lados e torná-lo redondo novamente, mas na maioria dos casos é melhor substituí-lo totalmente.

Suporte de Carretel Criando Atrito Excessivo

Suportes de carretel devem permitir que o carretel gire livremente enquanto o extrusor puxa o filamento para desenrolá-lo. O atrito adicionado pelo suporte tira força de empurrar do extrusor. Verifique seu suporte de carretel para garantir que o carretel gire com pouco esforço ao puxar o filamento. Se seu suporte tem rolamentos, verifique se giram livremente. Às vezes o suporte pode ser melhorado, e uma substituição melhor pode ser comprada ou até impressa.

Bico Muito Próximo da Mesa de Impressão

A altura da primeira camada é uma das configurações mais cruciais para impressões bem-sucedidas. Se o bico estiver muito longe, a primeira camada não gruda; se estiver muito próximo, a primeira camada será achatada.

Se você notar que os problemas com o extrusor ocorrem principalmente durante a primeira camada, a melhor suposição é que a primeira camada está muito próxima e a folga pela qual o extrusor deve empurrar o plástico se torna muito estreita, aumentando a força necessária além da capacidade da máquina. Isso pode chegar ao extremo de não sair nenhum plástico.

Se a mesa não estiver nivelada, isso pode acontecer apenas em alguns lugares e não em outros. Nesse caso, pode não ser um problema de altura incorreta da primeira camada, mas de nivelamento da mesa.

O Z-offset é a configuração que diz à impressora a diferença entre a altura Z do homing e a altura real da ponta do bico. Isso é muito importante porque você quer que a máquina saiba exatamente onde está o Z0. Se, por exemplo, você estiver errado em 0,1 mm ao tentar imprimir uma primeira camada de 0,2 mm, você terá na verdade 0,3 mm de separação da mesa e certamente terá problemas de aderência. Dependendo se você tem um sistema de nivelamento automático ou apenas um interruptor de homing padrão, o processo será ligeiramente diferente.

Para resolver isso com os melhores resultados, é aconselhável usar um calibre de lâminas (feeler gauge). Com esta ferramenta, você poderá saber precisamente a separação entre o bico e a mesa. Uma segunda opção seria uma folha de papel branco. Papel padrão de 70 g/m² terá espessura de 0,09 mm e 80 g/m², 0,1 mm.

Como ajustar o Z-offset:

1. Certifique-se de que sua mesa esteja nivelada e limpa.
2. Certifique-se de que o bico esteja limpo e sem gotejamentos.
3. Aqueça o bico e a mesa à temperatura de impressão.
4. Faça o homing do Z e mova o bico aproximadamente para o centro da mesa.
5. Abaixe ou levante o bico manualmente para que o calibre ou o papel com espessura conhecida deslize levemente entre a mesa e o bico.
6. Anote a altura Z final.
7. Vá à configuração de Z-offset e insira a altura Z final anotada anteriormente menos a espessura do calibre. Por exemplo, se a altura final foi -1,30 mm, o Z-offset deve ser -1,4 mm se a espessura for 0,1 mm. O mesmo vale para um valor positivo como 1,10 mm menos a espessura de 0,1 mm do papel ou calibre, o z-offset deve ser 1,00 mm.
8. Salve as configurações na máquina.
9. Para verificar se você estabeleceu com sucesso a altura Z, faça o homing do Z novamente e mova manualmente para a espessura do calibre (ex.: 0,1 mm). Deve deslizar levemente na folga.

O Z-offset também pode ser inserido no fatiador e com comandos GCODE. No Marlin seria M206, mas lembre-se que o sinal é invertido. Um valor positivo baixará o bico e um valor negativo o levantará. Lembre-se de salvar as configurações na EEPROM antes de desligar a máquina, caso contrário, terá que inseri-las cada vez que ligá-la.

Uma vez configurado corretamente, você deve obter uma primeira camada perfeita. Se continuar tendo problemas de extrusão ou aderência, provavelmente há algo mais a corrigir.

Temperatura de Extrusão Muito Baixa

Quando a temperatura do bico está muito baixa, o plástico pode estar muito viscoso para passar ou pode não derreter completamente. O extrusor terá que exercer muita força e fará cliques ou moerá o filamento. As temperaturas devem ser definidas para cada filamento de acordo com a especificação do fabricante e ajustadas para obter os melhores resultados. Também é possível aumentar a temperatura alguns graus para imprimir mais rápido se o extrusor não conseguir acompanhar, mas dentro de uma faixa sensata. Se forçar demais, a qualidade da impressão pode diminuir drasticamente ou o polímero pode até queimar. Toda impressora tem algum erro na leitura, então a temperatura de impressão pode não ser a mesma para um determinado carretel de filamento.

Bico Entupido

Bicos são basicamente uma peça de metal com um orifício para receber o filamento e outro menor por onde o plástico fundido é empurrado para fora. O pequeno orifício de saída é propenso a entupimentos, especialmente os menores. Um entupimento é formado por sólidos que não podem ser derretidos e, consequentemente, não podem ser empurrados para fora. Podem ser plástico que carbonizou ou algum outro material que entrou no bico e não deveria.

Para evitar que o plástico carbonize, você não deve exceder as temperaturas recomendadas pelo fabricante do filamento e deve desligar o hotend quando não estiver em uso. Se o hotend for mantido a alta temperatura por um período prolongado sem extrusão, o plástico fundido dentro pode começar a caramelizar e carbonizar. Esta reação química altera as propriedades físicas do material, impedindo-o de entrar em fase líquida.

Outro problema que pode ser causado por não desligar o extrusor é que o filamento dentro do hotend pode se tornar recozido (annealed). Isso significa que a estrutura interna do polímero muda e requer significativamente mais calor para derreter.

Sólidos estranhos podem vir de muitas fontes. Alguns anos atrás, havia muitos casos de pequenas peças de metal ou outras impurezas dentro do filamento grandes o suficiente para criar um tampão dentro do bico. Hoje isso não deveria ser um problema se você comprar filamento de qualidade razoável. Outra fonte comumente ignorada é o acúmulo de poeira no rolo de plástico. Um pouco de poeira não causa mal, mas se você usar constantemente filamento empoeirado, pode se acumular dentro do bico e causar problemas.

Manter seus rolos de filamento limpos e instalar um pedaço de espuma para limpar qualquer detrito que possa estar grudado antes de entrar no hotend evitará problemas futuros.

Como identificar um bico entupido:

Um entupimento total é fácil de identificar. Se o bico está na temperatura correta e você descartou qualquer bloqueio no tubo PTFE ou no furo do cold end e não consegue empurrar plástico manualmente para fora do bico, ele certamente está entupido.

Um entupimento parcial não é fácil de detectar se você não sabe o que procurar, porque o plástico sai. Uma maneira de descobrir é observar como o plástico sai. Deve ir mais ou menos reto para baixo e ser perfeitamente redondo. Quando há um entupimento parcial, geralmente enrola e tem formato irregular.

Como desentupir um Bico:

Se você descobriu que seu bico tem um entupimento, existe um método que pode limpá-lo sem desmontar. Este método é chamado de cold pull (puxada a frio), porque basicamente consiste em aquecer o bico a uma temperatura baixa e puxar o filamento para fora, esperando que o que está causando o bloqueio saia com ele.

Pode ser uma boa ideia usar uma agulha fina, como as usadas para acupuntura, para cutucar dentro do bico enquanto está na temperatura de impressão para empurrar o entupimento antes de fazer um cold pull.

Para realizar um cold pull:

1. Aqueça o bico até a temperatura de fusão.
2. Defina o aquecedor para 100°C e segure o filamento até que esfrie até essa temperatura.
3. Puxe firmemente o filamento enquanto segura o carro. Cuidado para não se queimar com o hotend que estará quente.
4. Observe cuidadosamente a ponta do filamento. Idealmente, você verá um cone na ponta com alguma sujeira nele. Se não vir um cone e seu filamento esticou, tente repetir com 95°C em vez de 100°C.
5. Repita os passos 1 a 4 até obter um cone limpo na ponta.

Se um cold pull não limpou o entupimento, você provavelmente precisará desmontar o hotend. Dependendo do modelo de hotend que você tem, o processo pode ser diferente, mas para a maioria você pode se safar com uma chave ajustável para segurar o bloco aquecido e uma chave de tubo do tamanho certo para desaparafusar o bico.

Você deve ter muito cuidado ao realizar esta operação, pois a conexão entre o bloco aquecido e o dissipador de calor é um tubo muito fino e frágil. O tubo é fino porque, como há pouco material para conduzir calor, atua como um heat-break. A desmontagem deve ser feita preferencialmente com o aquecedor ligado para que qualquer material dentro ou que possa ter vazado esteja fundido e não una as peças.

Uma vez que você desmontou o hotend, poderá ver se o entupimento está no bico ou no barrel. Se você puder empurrar plástico com o bico removido, uma solução rápida será substituir o bico ou tentar limpá-lo com outros métodos fora da máquina. O barrel também pode ser removido e substituído se bloqueado.

Para remontar o hotend, verifique as instruções do fabricante. Algumas coisas a observar que se aplicam à maioria dos modelos:

1. Certifique-se de apertar o bico no barrel e não no bloco aquecido, para que haja uma vedação apertada entre eles.
2. Use pasta térmica para melhor desempenho e anti-gripagem nas roscas.
3. Não aperte demais o bico, especialmente os de latão, pois quebram facilmente e remover as roscas quebradas do bloco aquecido pode ser um desafio.
4. Aperto final deve ser feito em temperaturas de impressão. Tenha extremo cuidado para não se queimar.

Tensão da Mola do Filamento Muito Apertada ou Muito Frouxa

A tensão que empurra a roda de pressão contra o filamento para pressioná-lo contra a engrenagem de tração deve ser suficiente para agarrá-lo. Se estiver muito frouxa, a engrenagem de tração girará livremente ou moerá o filamento, criando uma depressão que tornará o filamento ainda mais difícil de empurrar.

Desde que você tenha descartado outros problemas como entupimentos ou temperatura muito baixa, tente apertar a mola no extrusor. Se uma protuberância já foi criada, você deve retirar o filamento, cortar o comprimento desgastado e reinseri-lo. Quando a mola está muito apertada, o filamento achata ou recebe sulcos muito profundos dos dentes da engrenagem. Isso adiciona atrito extra ao sistema que pode até travar o motor de passo. Se este for o seu caso, tente diminuir a tensão.

Lembre-se de que alterar a tensão da mola no extrusor pode alterar ligeiramente a taxa de alimentação (feed rate). Após ajustar a tensão, verifique se a impressora não está sub ou sobre-extrudando e ajuste no software conforme necessário.

Em extrusores de dupla engrenagem, esta configuração é mais tolerante, pois a tensão deve ser apenas suficiente para fazer as engrenagens engrenarem. Verifique se o fabricante tem recomendações sobre o tensionador e siga-as. Para extrusores de dupla engrenagem, a tensão tende mais para o lado frouxo do que apertado.

Engrenagens do Extrusor Sujas ou Detritos Presos na Engrenagem de Tração

Engrenagens do extrusor podem ficar sujas com o tempo e diminuir a eficiência de tração, especialmente as de dentes finos. Má tensão da mola na roda de pressão ou engrenagem movida pode acelerar este processo, mas nem sempre indica que você deve ajustá-la. Verifique se há poeira acumulada ou detritos do filamento ao redor da engrenagem de tração e dentro dos dentes.

Para limpar as engrenagens do extrusor:

1. Use ar comprimido
2. Tente com uma escova pequena.
3. Se a engrenagem estiver muito engomada, você pode desmontar o extrusor, retirar as engrenagens e dar uma escovação completa.

Certifique-se de que a impressora não esteja funcionando antes de enfiar qualquer coisa dentro dela ou mexer nas partes móveis. Cerdas de arame de aço podem ser muito duras para algumas engrenagens, escovas de latão ou nylon são preferidas. Geralmente, as engrenagens de tração podem ser soltas afrouxando um pequeno parafuso Allen. Ao recolocar as engrenagens, verifique se há um chanfro (flat) no eixo. Se houver, aperte o parafuso de fixação nele.

O Extrusor Não Consegue Acompanhar a Velocidade da Impressora

A comunidade de impressão 3D está continuamente empurrando as máquinas para imprimir mais rápido e os fabricantes continuam fazendo upgrades e novas impressoras para acompanhar. Atualizar uma parte da máquina pode criar gargalos em outras partes e extrusores de geração antiga são geralmente os culpados. Ao imprimir mais rápido, a máquina não só tem que mover os eixos X, Y e Z mais rápido, mas o extrusor tem que ser capaz de empurrar mais plástico para fora do bico. Isso também pode acontecer ao imprimir camadas grossas.

Aumentar a temperatura de impressão pode ser uma correção simples que funciona bem quando a velocidade de impressão é constantemente alta, mas pode trazer mais problemas com modelos que têm detalhes finos que fazem a impressora desacelerar em algumas partes. Se a temperatura estiver muito alta e a impressora desacelerar, o plástico derreterá demais e a qualidade da impressão será comprometida. Em uma situação extrema, o plástico pode carbonizar e entupir o bico.

A melhor solução é obter um extrusor melhor ou um bico de alto fluxo. Existem algumas substituições drop-in realmente boas, como os bicos CHT de alto fluxo, que podem aumentar a capacidade do seu extrusor sem mudar nada mais.

Ao imprimir com bicos de diâmetro maior, as forças diminuem, mas as velocidades de extrusão aumentam. Neste caso, você verá que o motor pula passos ou até trava porque não consegue acompanhar. Para corrigir isso, você precisará substituir o extrusor ou reduzir as velocidades de impressão.

Você pode reduzir a velocidade para uma configuração baixa, como 25 mm/s, e tentar aumentá-la em 5 ou 10 mm/s a cada vez para obter a velocidade mais alta que não apresenta problemas.

Corrente do Driver do Motor do Extrusor Calibrada Incorretamente

Motores do extrusor são geralmente steppers e, ao contrário de motores DC, têm mais de dois terminais e requerem correntes de comutação para girar. A peça de eletrônica responsável pela comutação é chamada de driver de stepper. Os mais comuns em máquinas antigas eram chamados Pololu e baseados no chip Allegro 4988. Esses chips e outros mais antigos usam um potenciômetro para ajustar a corrente de pico que passa pelas bobinas do motor.

Quando a corrente está muito baixa, o motor não fornece torque suficiente para a máquina funcionar corretamente. Quando a corrente está muito alta, o motor ficará extremamente quente e pode diminuir muito sua vida útil ou até queimar. Para ajustar esta corrente, você deve ter pelo menos algum conhecimento de eletrônica e as ferramentas corretas.

Verifique a documentação do fabricante sobre como definir o Vref (tensão de referência) corretamente, pois pode ser diferente para cada um.

Não recomendaria mexer na eletrônica da máquina, pois este problema não é comum em máquinas que não são DIY e você corre o risco de danificar sua máquina permanentemente.

Para acessar a eletrônica, você precisa acessar o gabinete principal onde pode haver tensão de rede, não o abra a menos que saiba o que está fazendo e os riscos envolvidos.

Conectores soltos ou fios quebrados também podem afetar o desempenho dos steppers. Verifique se há fios ou conexões soltas que possam estar criando problemas.

Conclusão

Problemas com extrusores são bastante comuns, mas se você passar pela lista verificando problemas em ordem, provavelmente os encontrará e resolverá. Recomendo abordá-los nesta ordem:

1. Filamento emaranhado; fácil de detectar e resolver.
2. Falha no tubo PTFE.
3. Suporte de carretel criando muito atrito.
4. Bico muito próximo da mesa de impressão.
5. Temperatura de extrusão muito baixa.
6. Bico entupido.
7. Tensão da mola do filamento muito alta ou muito frouxa.
8. Engrenagens do extrusor sujas.
9. O extrusor não consegue acompanhar as velocidades de impressão.
10. Driver do motor do extrusor calibrado incorretamente.

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