Kegagalan Cetak 3D: Penyebab dan Solusi Umum

Dibandingkan dengan manufaktur tradisional, pencetakan 3D lebih murah, nyaman, dan menghasilkan lebih sedikit kekacauan serta lebih sedikit produk sampingan beracun. Bagaimanapun, ini telah membawa pembuatan prototipe dan manufaktur skala kecil ke kamar tidur kita. Meskipun pencetakan 3D mudah dilakukan, hal ini tentu saja tidak mudah.

Apa saja, mulai dari ketegangan sabuk yang tidak tepat dan torsi pengencangan nosel yang salah hingga mendapatkannya salah satu dari ratusan pengaturan perangkat lunak pemotong yang salah, dapat menyebabkan kegagalan besar pada 3D Anda mencetak. Namun jangan khawatir karena kami telah mengumpulkan penyebab paling umum kegagalan pencetakan 3D beserta tips praktis tentang cara menghindarinya.

1. Merangkai

Merangkai mungkin bukan merupakan kegagalan besar untuk cetakan kosmetik 3D, namun gumpalan plastik tipis yang berjalan secara horizontal di semua ruang kosong model Anda juga menggagalkan tujuan tersebut. Lebih buruk lagi, merangkai secara berlebihan bahkan dapat menyebabkan masalah jarak bebas pada cetakan fungsional—terutama yang melibatkan komponen bergerak.

Apa Penyebab Merangkai?

Cacat yang tidak sedap dipandang ini terjadi ketika printer 3D gagal menghentikan filamen cair yang keluar dari nosel saat melintasi celah dalam model 3D. Fenomena ini dipengaruhi oleh beberapa faktor, mulai dari viskositas filamen cair hingga tekanan yang dihasilkan dalam nosel.

Dengan kata lain, mencetak pada suhu yang berlebihan akan memudahkan filamen keluar dari nosel dan menyebabkan merangkai. Sementara itu, kegagalan dalam mengurangi tekanan nosel juga akan menyebabkan plastik cair terdorong keluar sebelum waktunya. Kehadiran uap air pada filamen juga dapat menyebabkan terjadinya string.

Lebih buruknya lagi, material tertentu seperti PETG secara intrinsik lebih rentan terhadap cacat pencetakan 3D ini.

Cara Memperbaiki Merangkai: Gunakan Suhu yang Lebih Rendah

Semakin panas suhu nosel Anda, semakin mudah filamennya keluar padahal seharusnya tidak. Menyetel suhu nosel yang benar akan menghasilkan viskositas filamen yang tepat, yang pada gilirannya memungkinkan printer 3D Anda mengontrol aliran filamen cair dengan lebih tepat. Untungnya, ada cara mudah untuk mencapai hal ini.

Kebanyakan alat pengiris modern seperti PrusaSlicer, atau alat pengiris sumber terbukanya SuperSlicer, memiliki model uji menara suhu bawaan. Gunakan panduan kalibrasi ini untuk menyempurnakan pengaturan suhu nosel untuk filamen pilihan Anda. Menara suhu memungkinkan Anda mencetak berbagai bagian model pada suhu nosel yang berbeda.

Ini sempurna untuk menemukan zona Goldilocks antara memaksimalkan kekuatan adhesi antar lapisan dan mitigasi merangkai. Jepret cetakan uji pada tingkat yang berbeda untuk menentukan pengaturan suhu mana yang cukup kuat untuk aplikasi Anda, sekaligus mengurangi string.

Cara Menyetel Pengaturan Retraksi

Sekarang setelah kita mengatasi suhu nosel yang berlebihan, kita dapat melanjutkan untuk membantu printer Anda mengurangi tekanan nosel. Mendorong filamen cair dari lubang kecil di dalam nosel memerlukan banyak tekanan. Jika gaya dorong yang luar biasa ini tidak berkurang pada waktunya, filamen akan terus keluar dari nosel dan bermanifestasi sebagai tali.

Perangkat lunak pemotong Anda memiliki pengaturan yang disebut jarak retraksi untuk tujuan ini. Seperti namanya, ini mengurangi tekanan nosel dengan menarik filamen ke arah yang berlawanan. Nilai jarak retraksi diukur dalam milimeter, dan berkisar antara 0,4 mm dan 1,2 mm untuk ekstruder penggerak langsung. Namun, ekstruder Bowden memerlukan retraksi antara 2 mm hingga 7 mm. Jika Anda tidak yakin tentang jenis ekstruder, kami penjelajah pada penggerak langsung dan ekstruder Bowden seharusnya kamu terlindungi.

Nilainya juga berubah seiring dengan kekakuan/elastisitas bahan filamen. Model kalibrasi pencetakan yang dioptimalkan untuk pencabutan adalah satu-satunya cara yang tepat untuk menentukan pengaturan yang tepat untuk printer 3D Anda. Seperti menara suhu, sebagian besar alat pengiris yang baik memiliki menara retraksi bawaan. Jika tidak, Anda dapat mengunduh menara retraksi dari Barang cetakan untuk mengetahui pengaturan jarak retraksi mana yang paling sesuai untuk Anda.

Selain jarak retraksi, kecepatan retraksi juga berdampak pada merangkai. Kecepatannya bervariasi antara 25mm/s hingga 60mm/s untuk sebagian besar filamen, namun hal ini juga bergantung pada apakah Anda menggunakan a ekstruder langsung atau Bowden, dan juga dipengaruhi oleh ketangguhan/elastisitas material dicetak. Kecepatan yang terlalu rendah akan memperburuk rangkaian, sedangkan nilai yang berlebihan akan menyebabkan filamen tergigit oleh roda gigi ekstruder, atau bahkan patah seketika. Sekali lagi, cetakan kalibrasi adalah tindakan terbaik.

2. Penyumbatan Nosel

Penyumbatan nosel terjadi ketika filamen tidak dapat melewati nosel, sehingga cetakan tidak lengkap atau tidak ada ekstrusi sama sekali. Tidak seperti merangkai, hal ini selalu menyebabkan kegagalan pencetakan total. Mengidentifikasi penyebab penyumbatan dan menemukan solusinya juga tidak mudah, karena banyaknya variabel yang terlibat.

Penyebab Nozzle Tersumbat dan Cara Mencegahnya

Kompleksitas ekstruder printer 3D menciptakan banyak titik kegagalan yang dapat menyebabkan penyumbatan nosel. Secara umum, penyebab utamanya berkisar dari masalah mekanis (ekstruder, nosel, pemanas) hingga pemilihan filamen dan praktik penanganan. Mari kita lihat penyebab paling umum.

Kualitas Filamen: Filamen yang lebih murah kemungkinan besar mengandung debu dan kotoran, yang seiring waktu dapat menumpuk di nosel dan akhirnya menyumbatnya. Bahkan tidak jarang menemukan pecahan logam di dalam filamen yang diproduksi oleh merek yang tidak mengikuti standar produksi yang tepat. Tidak perlu banyak waktu untuk menyumbat nosel rata-rata yang bukaannya hanya 0,4 mm. Sebaiknya gunakan filamen berkualitas tinggi dari merek terkenal. Namun, mengurangi dampak negatif dari filamen murah itu mudah jika Anda mengikuti kami panduan tarik dingin untuk pemeliharaan nosel preventif.

Ukuran Nosel Salah: Filamen teknik yang menggunakan campuran serat karbon dan serat kaca dapat dengan mudah menyumbat nozel standar 0,4 mm yang ditemukan pada sebagian besar printer 3D. Anda sebaiknya menggunakan nosel 0,6 mm yang lebih besar untuk mengurangi risiko material komposit yang relatif besar menghalangi lubang kecil pada nosel stok. Saran ini juga berlaku untuk filamen kayu, menyala dalam gelap, dan mengandung logam.

Tinggi Lapisan Berlebihan: Lapisan yang lebih tebal mencetak lebih cepat, tetapi melakukannya secara berlebihan dapat menyumbat nosel Anda dengan mudah. Pengaturan ketinggian lapisan idealnya tidak melebihi 75 persen dari ukuran nosel Anda. Artinya, tinggi lapisan 0,3 mm adalah batas maksimal yang dapat Anda gunakan dengan aman untuk nosel 0,4 mm.

Model pencetakan pada ketinggian lapisan yang lebih besar memerlukan aliran volumetrik filamen yang sangat tinggi, yang tidak mungkin dilakukan tanpa meningkatkan suhu nosel. Kegagalan untuk memasok panas yang cukup membuat ekstruder tidak mungkin mendorong filamen dingin keluar dari nosel.

Merayap Panas: Di sisi lain, pencetakan pada suhu yang berlebihan dapat menyebabkan panas “merayap” dari sisi panas melalui penahan panas dan ke sisi dingin. Penyumbatan nosel terjadi setiap kali filamen meleleh di sisi penahan panas yang salah. Jika kipas hotend Anda berhenti bekerja, Anda bahkan tidak perlu mencetak terlalu panas untuk bahan dengan titik leleh rendah seperti PLA untuk menyumbat nosel Anda.

Hal ini dapat diatasi secara efektif dengan memverifikasi pengoperasian kipas hotend sebelum mencetak. Menggunakan penahan panas titanium atau baja yang lebih tipis juga mengurangi rambat panas. Jika Anda mencetak PLA dalam printer tertutup, sebaiknya biarkan pintunya tetap terbuka. Jika tidak ada yang berhasil, Anda mungkin harus meningkatkan ke kipas hotend yang lebih bertenaga.

Keausan Ekstruder: Motor ekstruder dan rakitan roda gigi harus menghasilkan torsi dan cengkeraman yang sangat besar untuk mendorong filamen melalui nosel. Hal ini terutama berlaku pada kecepatan pencetakan tinggi untuk bahan yang mencetak pada suhu lebih panas. Output torsi motor stepper ekstruder yang menua mungkin menurun seiring waktu, atau roda gigi ekstruder mungkin aus. Kombinasi faktor-faktor ini pada printer lama dapat menyebabkan penurunan gaya ekstrusi yang cukup besar sehingga menyebabkan penyumbatan nosel.

Namun, jika nosel Anda tersumbat, kami bagus Panduan membuka sumbat nosel printer 3D akan berguna.

3. Melengkung

Warping terjadi ketika sudut atau tepi cetakan terangkat dari alas cetak selama pencetakan. Meskipun hal ini mungkin terdengar seperti cacat kosmetik, hal ini merusak akurasi dimensi untuk cetakan fungsional, yang merupakan pemecah masalah. Lebih parahnya lagi, lengkungan yang berlebihan juga dapat menyebabkan seluruh hasil cetakan terlepas dan merusak hasil cetakan.

Apa Penyebab Bengkok?

Lebih mudah untuk memahami mekanisme lengkungan jika Anda memvisualisasikan dinding mini yang dicetak dengan ABS. Beberapa lapisan pertama diletakkan pada suhu 260°C di atas alas yang dipanaskan hingga 100°C untuk membantu adhesi. Saat pencetakan berlangsung, lapisan di dekat alas bersuhu 100°C, sedangkan lapisan di atasnya bersuhu sepertiga dari suhu tersebut.

Lapisan atas yang bersentuhan dengan udara sekitar yang lebih dingin mulai menyusut saat mendingin, sedangkan lapisan bawah yang lebih panas di dekat lapisan panas relatif lebih besar akibat pemuaian. Akibatnya, lapisan atas yang menyusut menyebabkan lapisan yang lebih panas di dekat tempat tidur menggulung, yang terlihat jelas saat sudut-sudutnya terangkat dari tempat tidur.

Meskipun adhesi alas dapat mengurangi lengkungan, hal ini sebenarnya terjadi karena perbedaan suhu antara lapisan panas dan dingin pada hasil cetak. Itulah sebabnya lengkungan lebih terlihat pada bahan teknis seperti nilon dan ABS yang dicetak pada suhu jauh lebih tinggi.

Cara Mencegah Kelengkungan

Menjembatani perbedaan suhu yang disebutkan di atas adalah cara terbaik untuk mengurangi lengkungan. Mencapai hal itu lebih mudah untuk cetakan ABS karena yang Anda perlukan hanyalah ruang cetak tertutup. Hal ini memerangkap panas yang dihasilkan oleh alas untuk membawa suhu ruangan setinggi 70°C untuk printer kecil seperti seri Voron 0.

Metode ini juga dapat digunakan untuk material yang lebih menantang seperti nilon dan polikarbonat. Idealnya, Anda harus memindahkan perangkat elektronik printer Anda ke luar ruangan untuk memastikan umur panjang. Meskipun demikian, casing sederhana tetap tidak dapat mencegah lengkungan cetakan yang sangat besar atau tinggi pada printer 3D yang lebih besar. Pada saat itu, Anda perlu memanaskan ruang cetak secara aktif hingga setidaknya mendekati 60°C.

Perlu dicatat bahwa suhu ruang yang tinggi tidak ideal untuk bahan seperti PLA dan PETG, yang cenderung melunak pada suhu tersebut. Bahan-bahan ini paling baik dicetak pada printer 3D terbuka, dengan alas dipanaskan pada suhu transisi kaca (pelunakan) (antara 45°C dan 60°C) untuk membantu daya rekat. Kelengkungan dapat dikurangi lebih lanjut dengan mengurangi suhu nosel, namun hal ini juga menyebabkan hasil cetakan menjadi lebih lemah.

Sebagai aturan praktis, tambahkan pinggiran pada permukaan datar yang besar atau tab pada sudut tajam pada cetakan Anda meningkatkan daya rekat, karena hal ini secara efektif mencegah material yang menyusut melengkungkan bagian bawah lapisan. Panduan kami tentang berbagai permukaan pencetakan 3D (dan kapan menggunakannya) akan membantu Anda meningkatkan daya rekat lapisan pertama.

4. Pemisahan Lapisan atau Cetakan Lemah

Pemisahan lapisan, atau delaminasi, terjadi ketika lapisan-lapisan suatu cetakan tidak menempel dengan baik satu sama lain, sehingga menimbulkan celah atau retakan pada hasil cetakan. Printer 3D pada dasarnya adalah lem panas meleleh yang dikendalikan oleh robot. Dan lem panas meleleh berfungsi karena panas.

Demikian pula, mencetak pada suhu nosel yang lebih rendah akan menghasilkan cetakan yang lebih cantik dan tidak terlalu melengkung, namun kurangnya panas akan sangat mengganggu daya rekat antarlapisan. Hal ini menyebabkan cetakan lemah yang mudah patah di sepanjang garis lapisan.

Cara Meningkatkan Adhesi Lapisan dan Mencegah Hasil Cetakan yang Lemah

Kekuatan cetakan 3D Anda di segala arah, kecuali di sepanjang garis lapisan, diatur oleh produsen filamen. Baca lebih lanjut bagaimana pilihan filamen memengaruhi kesuksesan cetakan 3D Anda. Namun, garis lapisan adalah titik kegagalan yang tidak berubah-ubah untuk semua cetakan 3D, apa pun bahan yang digunakan. Oleh karena itu, penting untuk mengikuti praktik terbaik ini untuk meningkatkan daya rekat antarlapis.

Mencetak pada Suhu yang Memadai: Kalibrasi suhu nosel Anda dengan cetakan uji menara suhu yang disebutkan di atas. Model 3D ini dirancang untuk dipasang pada setiap bagian suhu untuk memeriksa kekuatan adhesi lapisan. Ini adalah cara terbaik untuk mencapai keseimbangan antara kualitas cetak dan kekuatan antar lapisan.

Kecepatan Kipas Pendingin Bagian Tinggi: Menyetel kecepatan kipas pendingin komponen terlalu tinggi dapat menyebabkan lapisan menjadi dingin terlalu cepat, sehingga menghasilkan daya rekat yang buruk. Meskipun pendinginan bagian yang lebih cepat memastikan hasil cetakan yang lebih cantik dan kualitas overhang/penopang yang lebih baik, hal ini berdampak negatif terhadap adhesi antarlapisan pada material seperti ABS, nilon, dan polikarbonat.

Filamen Lembab: Kehadiran uap air dalam filamen menyebabkan uap dihasilkan di nosel panas, yang menimbulkan gelembung mikro dan rongga di dalam bahan yang diekstrusi. Hal ini tidak hanya merusak kualitas permukaan cetakan tetapi juga membuatnya rapuh. Bahan ramah pemula seperti PLA dan PETG tidak rentan terhadap kelembapan, namun filamen higroskopis seperti nilon harus dikeringkan secara menyeluruh dalam pengering filamen sebelum dicetak.

Empat Penunggang Kuda dari Kiamat Pencetakan 3D

Keberhasilan pencetakan 3D tidak hanya berarti memastikan daya rekat lapisan pertama yang baik. Menyesuaikan pengaturan printer dan alat pengiris Anda untuk mengurangi empat mode kegagalan umum ini akan secara signifikan mengurangi peluang Anda mengalami kegagalan pencetakan 3D.