Umidade:O grande inimigo dos filamentos para impressão 3D

Umidade é a água que permeia um corpo ou vapor presente na atmosfera . Para todos os seres vivos, a água é o mais necessário para sobreviver, até mais do que os alimentos, mas para os elementos não vivos, a umidade costuma ser uma fonte de problemas, pois causa a oxidação e degradação de muitos materiais . No caso da impressão 3D, mais especificamente nos filamentos, a concentração de umidade excessiva pode causar uma longa lista de problemas, todos com o mesmo fim, uma impressão 3D fracassado.

Os efeitos da atração de água podem levar aos seguintes problemas:aumento da fragilidade, aumento do diâmetro (possíveis problemas com impressoras com sistema de extrusão tipo Bowden), degradação do filamento, quebra do filamento, etc. Também é necessário levar em consideração o fato de que os filamentos que absorveram água terão uma temperatura mais alta para a extrusão. Lembre-se de evitar que os filamentos sejam colocados na impressora se você não for imprimir. Elas podem ficar presas na extrusora porque ao absorver água engordam e aumentam de diâmetro.

O mapa a seguir mostra a umidade relativa média anual (relação percentual entre a quantidade real de vapor d'água contido no ar e o que ele precisaria conter para saturar na mesma temperatura), valor obtido a partir da umidade média registrada no doze meses do ano. A umidade relativa é muito diferente dependendo da parte da geografia europeia em que você se encontra, sendo mais pronunciada na parte norte do continente.

Imagem 1: Mapa da umidade relativa na Europa. Fonte:NeoGAF

As principais consequências da umidade em um filamento são:

• Degradação do filamento:  Os filamentos higroscópicos são propensos a absorver água em grande medida, uma vez que as moléculas de água estão ligadas às moléculas de polímero, formando fortes ligações intermoleculares. Esses links podem causar microinterrupções internas que enfraquecem a própria estrutura do filamento.
• Extrusora / Bloqueio de HotEnd: A umidade da água concentrada no filamento quando aquecida no HotEnd evapora, causando lacunas no interior do filamento, transformando-o em uma pasta que obstrui o barril (Heat Break) ou o bocal. Esse problema é muito comum ao usar filamentos de náilon com altas porcentagens de umidade (> 20%).
• Impressões 3D de baixa qualidade (resistência e acabamento):  A união dos citados resulta em impressões 3D com muitos problemas, tanto mecanicamente quanto superficialmente. As lacunas entre as camadas (nem sempre visíveis a olho nu) provocadas pela evaporação da água, são pontos críticos, onde facilmente se geram fissuras pela aplicação de baixos valores de força. Quando marcada a concentração de umidade, os furos citados acima, provocam um acabamento superficial áspero e esbranquiçado.

Imagem 2: Problemas gerados pela umidade. Fonte:PrintDry

Como razão para a evolução do mundo da impressão 3D, existem filamentos com alta resistência à umidade , como PETG ou CPE HG100, copoliésteres que podem ficar expostos à água por longos períodos de tempo sem problemas. Entre os demais filamentos encontramos alguns com resistência moderada, como PLA ou ABS, e outros, principalmente nylons e PVA, altamente propensos à absorção de umidade, atingindo altos valores em menos de um dia.
Secador
PrintDry Vacuum
recipiente Monitoramento
de umidade CPE HG100
Filamento
Certos usuários de impressoras 3D usam métodos convencionais para remover a umidade do filamento e armazená-lo, como secar o material em forno doméstico e armazenar o filamento em caixas com fechamento não totalmente estanque. Essas medidas , além de ser perigoso no caso do forno doméstico, não são totalmente eficazes, principalmente com materiais técnicos e avançados. Aqui citamos uma série de recomendações profissionais para eliminar a umidade e como armazenar os filamentos para evitar a absorção:

Secador de filamentos

A forma mais eficaz de eliminar a umidade contida em um material é utilizar um secador de filamentos, como o  Secador de filamentos PrintDry, dispositivo capaz de quebrar as ligações intermoleculares entre a água e o polímero graças à sua temperatura de secagem (35-70 ºC) e ao fluxo de ar natural em seu interior, que arrasta a umidade da superfície do filamento para o ar que ele o envolve. O valor ideal de umidade em um filamento está entre 10-13% .

Armazenamento

Tanto no início do uso de uma bobina nova quanto após a secagem de um filamento, armazenamento adequado é essencial manter a porcentagem mínima de umidade. Em materiais convencionais (PLA ou ABS) e curtos intervalos de armazenamento (<2 meses) o uso de sua bolsa com fecho tipo grip é suficiente . No caso de tempos de armazenamento mais longos ou com materiais técnicos e avançados esta medida não é suficiente. A solução ideal é usar os recipientes de filamentos herméticos PrintDry com vedação a vácuo. São recipientes de plástico de alta resistência, onde cada usuário pode armazenar seu filamento com segurança, sem se preocupar se pega umidade. O potencial destes recipientes está na tampa, pois nesta existe uma válvula de vácuo está alojado, através do qual e com a ajuda de uma bomba manual (incluída nos contentores), é possível extrair o ar do interior do contentor , fornecendo armazenamento livre de poeira e umidade . Desta forma, pode-se garantir o correto estado do filamento, embora já tenham passado vários meses desde que a bobina foi retirada de seu selo original de fábrica. Quanto mais antigo, deve-se levar em conta que a umidade relativa da área onde o material é armazenado afeta em grande quantidade , este deve ser o mínimo possível sem prejudicar a saúde do usuário (Um bom valor seria acima de 40% ).

Vida útil do filamento

A vida de um filamento de qualidade desde a sua fabricação é de 2-3 anos , desde que esteja em seu selo original e a vácuo. Uma vez aberta a embalagem original, o tempo que leva para perder suas propriedades mecânicas e de cor depende do tipo de material e armazenamento. Um PLA ou ABS armazenado da maneira mencionada acima pode manter suas propriedades por mais de 1 ano, mas se não for, resistirá um décimo do tempo . Em materiais mais delicados, como nylons e PVA, a perda total de sua vida pode ser de alguns dias .

É, portanto, uma evidência de que manter os filamentos com baixos valores de umidade (10-13%) é um fator chave a ser levado em consideração em todos os momentos, para evitar problemas antes, durante e depois de uma impressão 3D.

Para ter o máximo de confiabilidade na hora da impressão é fundamental ter o máximo de variáveis ​​possíveis de controle, e a umidade é uma delas para garantir o máximo de robustez no processo de impressão.