Kelembaban: Ancaman Silang pada Filamen Cetak 3D

Kelembaban adalah air yang meresap ke dalam tubuh atau uap yang ada di atmosfer. Untuk semua makhluk hidup, air adalah yang paling diperlukan untuk bertahan hidup, bahkan lebih dari makanan, tetapi untuk elemen non-hidup, kelembaban biasanya merupakan sumber masalah, karena ia menyebabkan oksidasi dan degradasi banyak bahan. Dalam kasus cetak 3D, lebih spesifik dalam filamen, konsentrasi kelembaban berlebih dapat menyebabkan daftar panjang masalah, semuanya dengan akhir yang sama, cetak 3D gagal.

Efek menarik air dapat menyebabkan masalah-masalah berikut: kerapuhan yang meningkat, diameter yang meningkat (masalah yang mungkin pada cetak 3D dengan sistem ekstrusi tipe Bowden), degradasi filamen, filamen pecah, dll. Juga perlu dipertimbangkan fakta bahwa filamen yang telah menyerap air akan memiliki suhu yang lebih tinggi untuk ekstrusi. Ingat untuk menghindari menempatkan filamen di cetak 3D jika Anda tidak akan mencetak. Mereka dapat macet di ekstruder karena saat menyerap air mereka menjadi lemak dan meningkat dalam diameter.

Peta berikut menunjukkan kelembaban relatif tahunan rata-rata (rasio persentase antara jumlah uap air yang sebenarnya terkandung dalam udara dan apa yang perlu diandanya untuk menyaturi pada suhu yang sama), nilai yang diperoleh dari kelembaban rata-rata yang terdaftar dalam dua belas bulan tahun. Kelembaban relatif sangat berbeda tergantung pada bagian geografi Eropa Anda, yang lebih terasa di bagian utara benua.

Gambar 1: Peta kelembaban relatif di Eropa. Sumber: NeoGAF

Konsekuensi utama kelembaban dalam filamen adalah:

• Degradasi filamen: Filamen higroskopik cenderung menyerap air dalam jumlah besar, karena molekul air menempel pada molekul polimer, membentuk ikatan antar molekula yang kuat. Ikat-ikatan ini dapat menyebabkan retakan mikro internal yang melemahkan struktur filamen itu sendiri.
• Macet ekstruder / HotEnd: Kelembaban air yang terkonsentrasi dalam filamen saat dipanaskan di HotEnd menguap, menyebabkan celah di dalam filamen, mengubahnya menjadi pasta yang membeku saluran (Heat Break) atau nozel. Masalah ini sangat umum saat menggunakan filamen nylon dengan persentase kelembaban tinggi (> 20 %).
• Cetak 3D berkualitas rendah (ketahanan dan finishing): Gabungan hasil di atas menghasilkan cetakan 3D dengan banyak masalah, baik secara mekanis maupun permukaan. Celah antara lapisan (tidak selalu terlihat oleh mata telanjang) yang disebabkan oleh penguapan air, adalah titik kritis, di mana retakan mudah terjadi dengan memberikan nilai gaya yang rendah. Khi konsentrasi kelembaban ditandai, lubang-lubang yang disebutkan di atas, menyebabkan finishing permukaan yang kasar dan keputih-putihan.

Gambar 2: Masalah yang dihasilkan oleh kelembaban. Sumber: PrintDry

Sebagai alasan untuk evolusi dunia cetak 3D, ada filamen dengan ketahanan tinggi terhadap kelembaban, seperti PETG atau CPE HG100, kopoliester yang dapat terpapar air untuk waktu yang lama tanpa masalah. Di antara filamen lain kita menemukan beberapa dengan ketahanan sedang, seperti PLA atau ABS, dan yang lain, terutama nylon dan PVA, sangat rentan terhadap penyerapan kelembaban, mencapai nilai tinggi dalam kurang dari satu hari.

Dryer
PrintDry Vacuum
container Humidity
monitor CPE HG100
Filament

Beberapa pengguna cetak 3D menggunakan metode konvensional untuk menghilangkan kelembaban dari filamen dan menyimpannya, seperti mengeringkan bahan dalam oven rumah tangga dan menyimpan filamen dalam kotak dengan penutup yang tidak sepenuhnya rapat. Langkah-langkah ini, selain berbahaya dalam hal oven rumah tangga, tidak sepenuhnya efektif, terutama dengan bahan teknis dan canggih. Di sini kita sebutkan serangkaian rekomendasi profesional untuk menghilangkan kelembaban dan cara menyimpan filamen untuk mencegah penyerapan:

Pengering filamen

Cara paling efektif untuk menghilangkan kelembaban yang terkandung dalam bahan adalah menggunakan pengering filamen, seperti pengering filamen PrintDry, sebuah perangkat yang mampu memutuskan ikatan antar molekul antara air dan polimer berkat suhu pengeringannya (35-70 ºC) dan aliran udara alami di dalamnya, yang menyerap kelembaban dari permukaan filamen ke udara yang mengelilinginya. Nilai ideal kelembaban dalam filamen adalah antara 10-13 %.

Penyimpanan

Baik pada awal penggunaan gulungan baru dan setelah mengeringkan filamen, penyimpanan yang tepat sangat penting untuk mempertahankan persentase kelembaban minimum. Dalam bahan konvensional (PLA atau ABS) dan interval penyimpanan singkat (<2 bulan) penggunaan kantong dengan penutup jenis genggam sudah cukup. Dalam kasus waktu penyimpanan yang lebih lama atau dengan bahan teknis dan canggih langkah ini tidak cukup. Solusi ideal adalah untuk menggunakan wadah filamen kedap udara PrintDry dengan pengedapan vakum. Mereka adalah wadah plastik tahan kuat, di mana setiap pengguna dapat menyimpan filamen mereka dengan aman tanpa khawatir apakah mereka mengambil kelembaban. Potensi wadah ini ada di tutupnya, karena di dalamnya terdapat katup vakum, yang melalui dan dengan bantuan pompa manual (disertai dengan wadah), memungkinkan untuk menarik udara dari dalam wadah, memberikan penyimpanan bebas debu dan kelembaban. Dengan cara ini, kondisi yang benar dari filamen dapat dijamin, meskipun beberapa bulan telah berlalu sejak gulungan diambil dari seal pabrik aslinya. Semakin tua, perlu diperhatikan bahwa kelembaban relatif area tempat bahan disimpan mempengaruhi dalam jumlah besar, ini harus setidaknya mungkin tanpa merugikan kesehatan pengguna (Nilai yang baik akan lebih dari 40 %).

Umur filamen

Umur filamen berkualitas sejak pembuatannya adalah 2-3 tahun, asalkan dalam seal asli dan vakum. Setelah kantong asli dibuka, waktu yang dibutuhkan untuk kehilangan properti mekanis dan warnanya tergantung pada jenis bahan dan penyimpanan. PLA atau ABS yang disimpan dengan cara yang disebutkan di atas dapat mempertahankan propertinya selama lebih dari 1 tahun, tetapi jika tidak, ia akan tahan separuh waktu. Dalam bahan yang lebih halus, seperti nylon dan PVA, kehilangan total umurnya dapat berupa beberapa hari.

Oleh karena itu merupakan bukti bahwa memelihara filamen dengan nilai kelembaban rendah (10-13 %) adalah faktor kunci yang harus dipertimbangkan setiap saat, untuk menghindari masalah sebelum, selama dan setelah pencetakan 3D.

Untuk memiliki keandalan maksimum saat mencetak, penting untuk memiliki jumlah maksimum variabel yang dapat dikontrol yang mungkin, dan kelembaban adalah salah satunya untuk memastikan keandalan maksimum dalam proses pencetakan.