Como solucionar problemas de adesão à plataforma de criação

Parâmetros que determinam a adesão à base de impressão

A adesão correta entre a peça e a base é fundamental para evitar quedas durante a impressão. A união entre a primeira capa de impressão e a superfície da plataforma cumple das funções básicas:

1. Mantenha a peça em uma posição fixa durante todo o processo de impressão para evitar deslocamentos de camada ou colisões com o cabeçote de impressão.
2. Compensar as tensões causadas durante o resfriamento da peça, evitando que ela se solte ou deforme.

A adesão entre a peça e a base é determinada principalmente por quatro fatores.

1. A afinidade físico-química entre o material da superfície de impressão e o material de impressão.

A afinidade físico-química entre o material de impressão e a superfície do substrato é talvez o parâmetro mais importante a ter em conta. É por isso que hoje em dia é comum o uso de revestimentos poliméricos desenvolvidos especificamente para impressão 3D na superfície da plataforma. É muito importante usar um produto compatível com o material de impressão utilizado, pois alguns materiais, como PP ou nylon, requerem produtos específicos. Existem basicamente dois tipos de soluções:

• Revestimentos aplicados em filmes adesivos.
  Eles consistem em um filme ou fita adesiva contendo um revestimento polimérico em uma de suas superfícies. Originalmente eram usadas fitas Kapton ou similares, mas hoje em dia existe uma infinidade de soluções e produtos desenvolvidos especificamente para impressão 3D. Talvez o exemplo mais conhecido sejam os filmes poliméricos da Buildtak, embora produtos similares possam ser encontrados de outros fabricantes. São soluções genéricas compatíveis com os materiais mais comuns, embora possam ser encontrados produtos mais específicos, como filmes revestidos com PEI ou específicos para polipropileno ou nylon. Sua principal vantagem é que possuem uma boa durabilidade, podendo ser usados ​​em várias impressões sem reposição, mas perdem a adesão com o uso e não oferecem o melhor desempenho com determinados materiais técnicos. Além disso, costumam ter um limite de temperatura para uso. Para prolongar sua vida útil, é aconselhável imprimir a cada vez em uma posição diferente na plataforma, para que o desgaste seja uniforme em toda a superfície.
  
  

Imagem 1:Películas adesivas Buildtak. Fonte:buildtak.com

• Revestimentos líquidos.
  São suspensões poliméricas que são aplicadas diretamente na superfície da base e que, quando secas, formam um filme polimérico contínuo semelhante ao fornecido pelos filmes adesivos. Esta é a opção recomendada quando se trabalha com diversos materiais técnicos, pois existem formulações específicas otimizadas para cada um deles. Eles também são facilmente laváveis ​​com água ou álcool e podem ser reaplicados rapidamente, para que possam ser convenientemente substituídos ao trocar os materiais de impressão. A principal vantagem é que formulações específicas de material e de alta temperatura estão disponíveis para maior desempenho. Também permitem a regeneração do revestimento por reaplicação antes de cada impressão, para que não haja perda de aderência com o uso.
  Em geral, estão disponíveis em dois formatos:bastão ou spray. No caso do formato spray, recomenda-se aplicá-lo sempre com a base para fora da impressora para evitar danificar ou sujar outros componentes. Caso não seja possível retirar a base, recomenda-se usar sempre o formato bastão, pois é mais limpo. Os exemplos mais conhecidos são as soluções de adesão da Magigoo ou lacas de impressão 3D, como 3DLac.
  
  

Imagem 2:Etiquetas de impressão 3D por Magigoo. Fonte:Filament2Print.

2. A superfície de contato entre a peça e a base.

Uma maior superfície de contato entre a peça e a base produz maior adesão. Deve-se ter cuidado com peças grandes em impressoras sem câmara aquecida, pois apesar de terem uma superfície de contato maior, seu volume também é maior e, portanto, as tensões derivadas da retração por resfriamento. O recurso mais utilizado para aumentar a superfície de contato é fixar uma aresta na peça durante a laminação. A borda deve ser aplicada apenas na primeira camada ou em alguns casos nas primeiras 2 ou 3 camadas, aumentando a superfície de contato da peça sem aumentar as tensões de retração. Existem outras maneiras de aumentar a superfície de contato, como aumentar o fator de extrusão durante a primeira camada, embora isso não seja recomendado.

Imagem 3:Borda adicionada para melhorar a aderência da peça. Fonte:elaboração própria.

Algumas impressoras também incluem revestimentos ásperos ou texturizados, que é outra maneira de aumentar a superfície de contato e, portanto, a adesão.

3. A temperatura da base de impressão.

A temperatura da base de impressão tem dupla função em termos de adesão. Por um lado, se for igual ou ligeiramente superior à Tg do material de impressão, evitará o encolhimento devido ao resfriamento das primeiras camadas, reduzindo as tensões que tendem a levantar ou descascar a peça. Por outro lado, favorece a ligação química entre o material de impressão e o material de revestimento da superfície de impressão. Recomenda-se que a temperatura da base seja igual ou ligeiramente superior à Tg do material de impressão, porém não é aconselhável definir temperaturas muito superiores, pois podem reduzir a adesão e causar deformações como pé de elefante.

4. A condição da base de impressão

Também é muito importante verificar o estado da nossa base de impressão. Apesar do cumprimento dos três pontos anteriores, ainda podem ocorrer problemas de aderência devido ao mau estado ou manutenção da base. Os seguintes pontos devem ser verificados periodicamente:

• Limpeza de superfície: Poeira ou sujeira no substrato podem reduzir muito a adesão. A superfície do substrato sempre deve ser limpa antes de cada impressão.
• Defeitos de superfície ou corrosão: Uma superfície deteriorada também pode causar problemas de adesão. É importante manter a plataforma em boas condições e substituí-la se forem detectados defeitos.
• Revestimento gasto: No caso das películas adesivas, deve-se considerar que elas perdem eficiência com o uso, portanto devem ser substituídas por uma nova assim que detectarmos que estão gastas. Os revestimentos líquidos podem ser reutilizados para várias impressões, embora seja possível que parte do revestimento se perca quando a peça for removida. Antes de cada impressão, o estado do revestimento deve ser verificado e uma nova aplicação deve ser feita, se necessário.

Imagem 4:Comparação de uma base em bom estado e outra em mau estado. Fonte:prusa3d.com

Problemas relacionados à má adesão

A principal consequência da má adesão à superfície de impressão é que a peça se desprende da base. Isso sempre resultará em falha de impressão, porém, em alguns casos, também pode ser a causa de falha ou quebra do equipamento.
Se a peça se desprender e se afastar de sua posição original, a impressora continuará imprimindo sem ter um substrato sobre o qual depositar o novo material. Isso fará com que o plástico grude no bocal e bloqueie, formando uma massa que crescerá conforme a impressão avança. Se não for interrompida a tempo, essa massa de plástico derretido crescerá tanto que poderá inutilizar o hotend.

Para entender e resolver problemas de aderência, deve-se levar em consideração que a peça pode ser destacada por dois mecanismos.

Se não houver uma boa adesão entre a superfície de impressão e a primeira camada, a peça descolará completamente devido ao atrito do bocal durante a impressão e às vibrações. Geralmente a falha ocorrerá no início do processo de impressão. Neste caso, é aconselhável verificar os seguintes pontos:

• Distância entre bico e base
• Altura da primeira camada
• Condição do substrato
• Solução de adesão usada

Pode ser que haja uma adesão muito boa na base, mas a peça começa a descolar nas pontas. Isso ocorre porque a retração durante o resfriamento gera tensões de fora para o centro da peça que a deformam. Nesses casos, a adesão entre a peça e a base não é suficiente para compensar as tensões geradas pela retração. Esse fenômeno é conhecido como empenamento. Nesse caso, a peça descola progressivamente e a impressão pode falhar a qualquer momento, mesmo alguns minutos antes da conclusão.
Nesse caso, podem ser feitas tentativas de melhorar a adesão para compensar o empenamento, mas outros fatores como parâmetros de laminação, tipo de material ou temperatura ambiente devem ser considerados.

Problemas relacionados à adesão excessiva

Em alguns casos, a adesão excessiva à base pode dificultar muito a separação da peça. Nestes casos deve-se verificar:

• Distância entre bico e base: É importante ter folga adequada entre o bocal e a base de impressão. Uma distância muito pequena pode danificar a superfície de impressão, causar adesão excessiva da peça ou causar um atolamento por não permitir que o plástico derretido saia.
• Soluções de adesão: Alguns materiais como PETG ou alguns materiais flexíveis podem ter adesão excessiva a adesivos ou revestimentos líquidos. Nestes casos, é aconselhável não usar revestimentos na plataforma de impressão ou imprimir em uma jangada.
• Extrusão excessiva: Extrusão excessiva, especialmente na primeira camada, também pode aumentar a adesão.

Quando surge um problema de aderência excessiva, existem várias formas de favorecer a retirada das peças:

• Resfriando a base: Como a base e a peça terão diferentes coeficientes de expansão térmica, resfriar a base pode ajudar a soltar a peça. A melhor maneira de fazer isso é aquecer a base e colocá-la em uma superfície fria, como uma bolsa de gelo, para que ela se contraia bruscamente.
• Use uma espátula afiada: Em alguns casos, a adesão excessiva é devida a um efeito de sucção. Nesses casos, é aconselhável introduzir uma espátula afiada por baixo da peça e descascá-la aos poucos. Este método corre o risco de danificar tanto a base quanto a peça.
• Dissolução de revestimentos líquidos: Isso só é possível ao usar um revestimento em spray ou bastão. Como esses produtos são facilmente solúveis, colocar a base sob uma corrente de água ou submergi-la pode ajudar a remover a peça.

Ao usar bases de vidro é necessário ter cuidado especial, pois existe um alto risco de quebra. Não é incomum que um fragmento da superfície de uma base de vidro temperado seja arrancado ao remover peças coladas com muita força.

O uso de bases flexíveis evita em grande parte esse problema e, portanto, é uma opção altamente recomendada.

Este guia aborda conceitos de forma geral e não se concentra em uma marca ou modelo em particular, embora possam ser mencionados em algum momento. Pode haver diferenças importantes nos procedimentos de calibração ou ajuste entre diferentes marcas e modelos, por isso é recomendável consultar o manual do fabricante antes de ler este guia.