Чому сопло 3D-принтера перестає тримати розмір?

3D-принтер налаштували кілька місяців тому й відтоді не чіпали. Крізь нього пройшли дві котушки жорсткого чорного пластику — того самого, який продають із написом «армований вуглецем». Профіль ніхто не міняв, марка на коробці лишилася та сама, а перший шар тепер розповзається ширше, ніж раніше. Витиснені літери на верхніх поверхнях виходять розмитими. Перерахувати той самий файл наново — і лінії знову товсті.

Перше, що спадає на думку, — часткове засмічення або волога котушка: зробити холодне витягування, підсушити пластик і працювати далі. Обидві дії варті того, щоб їх зробити, і жодна не збігається з напрямком дефекту. Засмічення й волога змушують машину видавати менше матеріалу, ніж просить програма, а ця видає більше. Слово «абразивний» на коробці тим часом читають як зауваження про поверхню деталі або як привід купити дороге сопло.

Наповнювача — п'ята частина котушки, і рахують його за масою

Цифра після літер CF або GF у назві матеріалу — не оформлення. Polymaker пояснює її одним рядком: число означає частку наповнювача за масою, тож PPS-CF10 — це десята частина вуглецю. За тим самим правилом PA6-GF25 виявляється рівно тим, що написано на його власній сторінці, — нейлоном із чвертю скловолокна за масою. colorFabb описує свій XT-CF20 не інакше: не менше ніж двадцять відсотків спеціально дібраного вуглецевого волокна.

Чверть за масою означає, що з кожних чотирьох грамів, продавлених крізь носик, один — скло. Не покриття на прутку й не добавка, яку міряють частками на мільйон. Чверть маси, яка безперервно надходить до отвору завширшки чотири десятих міліметра під тиском, потрібним, щоб розплавлений нейлон вийшов з другого боку. Bambu Lab обходиться без евфемізмів і пише у своєму посібнику, що такі частки поводяться як наждачний папір: із часом вони стирають внутрішні поверхні сопла й зубці подавача.

Латунь стоїть у хотенді заради тепла, а не заради твердості

База знань Prusa починає з констатації: на її принтерах стоїть латунне сопло. Далі там названо і причину, і ціну — латунь чудово проводить тепло й достатньо міцна для більшості звичайних пластиків, але на абразивних зношується надто швидко, і саме тому в продажу є стійкі до стирання варіанти. Для наповнених матеріалів Bambu Lab формулює це як заборону: не ставте ані нержавіючу сталь, ані латунь, їхньої твердості не вистачає.

Поруч із латунню в тому переліку стоїть нержавіюча сталь, і причина в обох випадках названа одним словом: твердість.

Найлегше побачити, що твердість і теплопровідність тягнуть у різні боки, на виробі, зробленому заради обох одразу. Olsson Ruby, за описом Prusa, майже цілком латунний — тому й зберігає теплопровідність та пропускну здатність звичайного сопла, — а на кінчику в нього дуже твердий самоцвіт. Латунь скрізь, де вона робить свою роботу, і камінь лише там, де не робить.

Перехід на загартовану сталь теж не безкоштовний. Prusa дає цьому число: щоб друкувати нею успішно, температуру хотенда піднімають приблизно на п'ять градусів. І додає, що деякі звичайні матеріали, як-от ABS, уже не вдасться друкувати так само швидко, як звичайним соплом.

Отвір більшає, а програма про це не дізнається

Bambu Lab фотографує результат і датує його: праве сопло з нержавіючої сталі відпрацювало на PETG-CF десять годин. Що видно на знімку, написано просто під ним — якщо дивитися спереду, у зношеного сопла отвір помітно більший, і це наслідок стирання філаментом.

Десять годин. І те сопло було одним із двох, які той самий виробник відкидає для наповнених пластиків, а вище на сторінці названо й короткий край діапазону: найабразивніші матеріали здатні зіпсувати сопло за один друк.

Головне слово в тому описі — не більший. Наслідок Bambu Lab перелічує інакше: у зношених сопел отвір стає неправильним або збільшеним, і потік філаменту через це йде нерівно. Два прикметники ламають друк по-різному. Отвір, який рівномірно виріс до якогось нового круглого діаметра, був би бідою поправною: вписати нове число в програму або підрізати множник потоку — і стінки повертаються. Неправильна форма не лікується жодним числом. Ширина лінії тоді залежить від того, куди саме зараз їде голова, і жодне окреме значення в профілі не опише фігуру, яка вже не коло.

У цій розбіжності й полягає весь дефект. Діаметр сопла в програмі — це число, яке вписує оператор, а не результат вимірювання машини, і від нього рахують ширину кожної лінії та притискання першого шару. Пластик і далі слухається фізики. Арифметика і далі слухається числа, яке тихо перестало бути правдою десь на другій котушці.

Чому ліки приходять із більшим отвором

У найтоншому розмірі загартованої сталі просто немає: сопла з неї бувають на 0,4, 0,6 і 0,8 мм, а 0,2 мм не випускають. Для наповнених матеріалів Bambu Lab відкидає цей розмір ще й з іншої причини — ризик засмічення надто високий, — а решту варіантів упорядковує: спершу 0,6 мм, потім 0,4 мм. І одразу називає, чим за це платять: більший діаметр — гірша деталізація, зате менший ризик засмічення.

Тобто за деталізацію той, хто переходить на наповнені пластики, платить двічі: раз діаметром сопла, раз тими п'ятьма градусами й повільнішим ABS.

Та й сопло — не єдине, що тут шліфують. У попередженні про свій змінювач філаменту Bambu Lab пише, що абразивні матеріали з часом сточують внутрішні тефлонові канали подачі, і саме тому ці канали внесені до переліку замінних.

Як прочитати котушку, доки вона не дійшла до хотенда

Почніть із цифр у назві матеріалу: принаймні в одного виробника це специфікація, а не оформлення. PA6-GF25 — чверть скла за масою, PPS-CF10 — десята частина вуглецю, і Polymaker називає у своїй лінійці єдиний виняток, PETG-ESD, який абразивним не є.

Далі — сторінка продавця, де зазвичай і живе вимога. Prusa публікує абразивність окремим рядком властивостей, і для PC Blend Carbon Fiber там стоїть High, а в переліку недоліків — потреба в соплі із загартованої сталі. Технічний паспорт того самого філаменту займає три сторінки температур і методів випробувань, і сопла не згадує жодного разу. Якщо такої сторінки немає взагалі, база знань відповідає без прикрас: спитайте продавця.

Саме сопло займає хвилину — методом Bambu Lab, тобто поглядом спереду, і поруч має лежати друге сопло того самого номінального розміру, нове й не в роботі. Ви шукаєте різницю, а не абсолютне значення.

Вимога є, числа немає

Швидкості зношення не публікує жоден із цих виробників. Паспорт називає вимогу — загартоване сопло — і ніколи не називає ані маси, ані кількості годин, після яких латунь перестає тримати розмір. Єдине число часу в усьому наборі — десять годин у Bambu Lab, і воно стоїть під фотографією, а не в специфікації, та описує одну конкретну пару: PETG-CF проти нержавіючої сталі. Загартована сталь до того ж не вершина драбини: за словами Prusa, її Nozzle X із покриттям витримує скло, кевлар і вуглець, але не тримає абразивніших наповнювачів — карбіду бору, самого бору, нітриду бору, вольфраму та його карбіду.