GrabDuck

Термостойкое ситалловое стекло для 3D принтера

:

У меня была целая проблема выбрать и найти стекло на платформу самосборного 3D принтера: я потратил три месяца на поиски, я перепробовал множество вариантов. И хочу поделиться с читателями Mysku результатом.
Если коротко — импортозамещение удалось.

Есть вещи, которые нельзя купить зарубежом, а есть такие, которые здравый смысл не позволяет покупать. Например, стекло. Я заказывал несколько раз, одно стекло 300мм (толщина 3мм) разбили, два других на 200 дошли, это как лотерея.

Для своего проекта — большой (огромной!) дельты я искал стекло для печати нестандартного размера (300...350 мм). Найти его практически нереально, как правило, для подобных вещей ищут, где можно на заказ вырезать стекло нужного размера. Но все дело в том, что обычное стекло у меня лопается — из-за большой площади и неравномерного нагрева обычное стекло лопается.

В поисках альтернативы покрытию платформы для печати на своем принтере я перепробовал множество материалов:
— керамическая плитка;
— оконное стекло;
зеркало;
— оргстекло;
боросиликатное стекло;
— просто алюминиевый стол
и прочее.

Для чего нужно подогревать столик при печати.

При печати PLA необходимо подогревать нижний стол для улучшения адгезии первых слоев. Это не так критично, допускается печать PLA на холодном столе с использованием специальных расходных материалов для увеличения адгезии (различные клеи: лак Nelly/3Dlac, карандаш, ПВА; скотчи типа 3М и прочее).
При печати ABS требуется подогревать деталь для снятия межслойных напряжений, вызванных усадкой остывающего пластика. Если пластик будет неравномерно остывать, деталь потрескается. Особенно заметно при заполнении детали, близком к 100%. Рекомендуется подогрев всего объема при печати (закрытый корпус для принтера).
При печати больших деталей возникает риск деламинации (отклеивания) углов детали и из загибание. Форма детали искажается, что может привести к сбою печати и потери пластика и времени.

При печати непосредственно на стекло, как правило, нижний слой детали получается гладкий и равномерный, а после остывания платформы до комнатной температуры адгезия снижается и деталь можно снять практически без усилия (без отрывания).

Опишу проблемы, которые привели к моим поискам стекла:
1) необходимость установки термостойкого стекла на нагревательную платформу. Платформа греется в диапазоне +70°….+110°С. Мое предыдущее стекло на самосборном принтере, вырезанное из оконного стекла лопнуло после некоторого периода использования.
2) необходимость повышения адгезии при печати. Так как у меня не всегда получался стабильный повторяемый результат при печати на клею (карандаш, пва), много деталей уходило в брак. Особенно жалко, когда принтер печатает часов 10-12, и уже готовая на 2/3 деталь отклеивается и смещается. При печати на скотче нижний слой получается шершавый, плюс скотч (3М и подобные) стоит достаточно дорого.
3)необходимость приобретения нестандартного стекла диаметром 300мм (отпадают китайские торговые площадки, там нет подобного ассортимента, только 170…200 мм боросиликатные).

Мои критерии при выборе и покупке. Я сравнивал различные материалы, повышающие адгезию при печати по стоимости:
• клей для 3Д печати Nelly/3DLac. Цена порядка 1000-1500р. Расходник, необходимо периодически докупать. К тому же могут и подделывать — у нас могут вместо оригинального 3DLac продавать недорогой (~100р лак для волос с найлейкой «лак для 3D печати).
Скотч 3М. Расходник, необходимо периодически докупать. У меня после остывания больших деталей скотч рвется. Если не менять деформированные участки, то следующая деталь с большой вероятности имеет дефектный нижний слой. Расход получается примерно 4-5 отрезков по 150…200 мм на две-три печати, если переклеивать частично. То есть в среднем рулон 30м уходит за месяц. Ну за месяц-полтора. Цена тоже около 1000...1500р и выше, в зависимости от жадности. Также существуют подделки — термостойкая малярная лента (для покраски автомобилей в камере), в том числе и синего цвета, но не 3М. Качество хуже.
• Каленое стекло. Мне объявили стоимость около 600р за резку каленого стекла 4мм без обработки( без фасок, это еще плюс по стоимости), но при определенной партийности (5-10 штук). Одно стекло мне отказались вырезать, фирме было не выгодно. В обычных стеклорезках я нашел только оконные, они мне не подошли, лопаются. Возможно, не очень качественное, но тем не менее. Зеркало по стоимости вышло примерно также, но оно тоже может лопнуть.
• Стекло для каминов. Очень дорогое, и опять нужна партия определенного размера.
• Боросиликатное 170… 200 мм. Стоимость около 1000...1500р. 300 мм сильно дороже. Не решается проблема с адгезией. Толщина 3 мм (других я не нашел — тонкое).
• Алюминиевая пластина. Царапается. Низкая адгезия к поверхности алюминия.

По моим расчетам, приобретение и установка ситаллового стекла обойдется дешевле, чем постоянная замена тех же зеркал по 500-600р с расходниками типа лака Nelly или 3М скотча в течение полугода. Да и не так уж и дорого получается, если сравнить со стоимостью основных комплектующих принтера и прочего „тюнинга“ ( сенсорные дисплеи на ARM, платы управления типа MKS Sbase, экструдеры для микширующей печати и прочие апгрейды).

В конце концов, после долгих поисков, чтения множества отзывов и тематических форумов я решил заказать ситалловое стекло. Дело в том, что на Ali подобных предложений единицы, стекла для принтера стоят достаточно (есть и по 2000-2500 за 300мм), но при этом они достаточно тонкие (3 мм).

По стоимости ситалловое стекло получается на 30...50% дороже боросиликатного, но при этом я перестаю тратиться на расходники типа лака/скотча.

Что такое Ситалловое стекло

Это стекло дымчатого цвета, имеющего повышенную температурную стойкость и маленький коэффициент температурного расширения.Стандартные размеры для круглых стекол: от 170мм до 300мм, толщина 4 мм. Ассортимент квадратных и прямоугольных стекол больше.

Это стекло с особой структурой и высокой температурной стойкостью. Стекло устанавливается на подогреваемый стол 3D принтера.
Имеет отличную адгезию ABS, ВАТСОН,PLA,FLEX,WOOD пластика во время печати. Печать происходит без дополнительной обработки стекла адгезивом. Изделия трудно оторвать даже если приложить значительное усилие. Когда печать заканчивается и HeatBed остынет до 70°-80°C, изделие отлипнет само.

Производитель убедительно указывает на необходимость правильной калибровки принтера.

Итак, жаба поддалась на уговоры, посылка заказана, оплачена и получена (спустя несколько дней — быстро дошла от СПб).

Отдельно расскажу про настройку принтера при использовании ситаллового стекла. Дело в том, что существуют важные особенности, которые могут привести к негативному результату при печати. Их две:
– это калибровка Z в «ноль» (сопло упирается в стекло, без зазоров);
– и больший разогрев стекла (с учетом потерь при контакте).

Настройка принтера подробно описана в инструкции на это стекло (ссылка pdf, doc).

Калибровка в «ноль» позволяет «вмазывать» пластик на поверхности стекла, тем самым увеличивая площадь контакта и силу адгезии. Поверхность получается глянцевая. Обычно принтер калибруют с зазором 0,1 (толщина листа бумаги). В этом случае адгезия тоже будет, но как при печати на обычном разогретом стекле. То есть, тоже возможна будет деламинация углов. Если вы установили себе ситалловое стекло и у вас есть проблемы при печати – попробуйте заново откалибровать ось Z в «ноль» по инструкции.

По поводу разогрева не все так просто. Во-первых, мой термосенсор несколько занижал температуру – необходимо перепроверять показания другим прибором. ИК-пирометр мне не помог (стекло хорошо отражает, да и китайский прибор тоже врет, на 10 градусов в минус, плюс у него сильно косит указатель). Во-вторых, Имеется значительное снижение температуры, при передаче нагрева от платформы к стеклу (верхней поверхности стекла, где я производил замеры). Термопасту я сознательно не использовал, для того, чтобы можно было достаточно быстро снять стекло, помыть, перевернуть и установить обратно. Замерял подобным прибором.
Результат показал, что у меня показания разнятся с фактом на 15°…20°. То есть мне необходимо указывать заведомо завышенную температуру при задании на печать. Ладно, с этим разjбрались.
Тут всплывает другая проблема. Платформы с подогревом для печати типа MK2 и MK3 имеют нанесенные проводники на обратную поверхность, которые вследствие большой длины работают как нагреватель. Так вот, эти платформы с трудом нагревают выше 100 градусов. То есть до 90°…100° С нет проблем, минут 8-10 и готово, даже чуть больше, в зависимости от настроек PID регулятора. Но 110°...120° С достигаются с большим трудом. Мне пришлось заменить блок питания на более мощный (20А), подключив его напрямую к проводам платформы ( через реле), в обход управляющего транзистора на RAMPS. Небольшая корректировка параметров PID регулятора позволила снизить время нагрева, но предельная температура из-за этого не увеличилась. В идеале, платформу следует поменять на более мощную, типа такой ( платформы силикон).
Заострять внимание на очевидных вещах: помыть и обезжирить стекло перед использованием – я не буду, это и так понятно. На грязном стекле «мейкеры» не печатают).

Хорошего результата с ходу я не достиг, мне пришлось разбираться с температурой и нагревом (это все экономия при сборке принтера, надо был продумать сразу, я не знал что высокие температуры так тяжело достигаются), а также пару раз перекалибровывать Z, и даже прочитать инструкцию :)

Вот пример, когда печатал-печатал, и вдруг отклеилось.

Видно, что первый слой недостаточно «вмазан». Присутствовал некоторый зазор по Z, убрал после перекалибровки.
Но, когда «освоился» работать со стеклом, получил результат, который меня удивил. При печати с параметром brim адгезия очень высокая – пока стекло не остыло, оторвать деталь очень трудно. Я специально напечатал несколько деталей и провел «тест разрушения». То есть после печати периодически пытался снять деталь с неостывшего стола. Обе детали в итоге я сломал (в самом тонком месте, вдоль слоя).

То есть просто так и сама по себе деталь с нагретого ситаллового стекла не отскочит – это однозначный плюс! Необходимо будет ждать остывания стекла и поддевать за краешек шпателем (а не так как я – хватать и дергать).
Вот фото поломанных деталей: кронштейн я снимал в раскачку при температуре около 85-90 градусов (уже остывал стол).
Ведро сломал при 80, оно тонкое, его действительно снимать только при помощи шпателя.

Вот тут хорошо заметна разница на видео — первые кадры — это я пытаюсь снять деталь сразу после окончания печати. Далее, через 10 минут, после остывания столика.

Под спойлером остальные результаты печати на ситалловом стекле.

Печать детали в высоту с узким основанием.


Печать габаритной детали

Видео печати


На 32:30 и на 33:15 видно, как я пытаюсь снять башенку с нагретого столика.
В итоге отломал одну ножку. Перепечатал.

На 32:25 опять тест прочности прилипания.
Как видно, результат очень хороший.
Вот тут столик уже остыл примерно до 40-45°. Снимаю практически без усилия.

Печать широкой детали (начало)


Хорошо видно, как размазывается первый слой.

Печать кронштейна (начало)


На 34:20 пытаюсь оторвать напечатанный кронштейн с нагретого стола. Бесполезно)

Печать ведерка (начало)

На начальных слоях видно, как принтер „вмазывает“ пластик в стекло, и что деталь не отклеивается и не загибаются углы.

Печатаю на стекле уже больше месяца и могу оценить плюсы и минусы установки ситаллового стекла на 3D принтер:

Плюсы
1) Высокая адгезия при печати прямо на поверхности нагретого стекла без дополнительных средств (без лаков, клея и скотча).
2) Низкий коэффициент расширения стекла – поверхность не сжимается и не растягивается при температурных изменениях, что в свою очередь не деформирует деталь при печати с подогревом.
3) Ассортимент размеров. Я смог выбрать требуемый под размеры своей дельты (300мм), под которую тяжело было в принципе найти готовое стекло.

Минусы: стоимость +30...50% относительно боросиликатных стекол.

Дополнительная информаций:
Магазин, где я покупал ситалловое стекло.
Тема на 3dtoday про тестирование стекла
и еще

Инструкция 1
Инструкция 2

В заключение скажу, несмотря на то, что первого взгляда стоимость на ситалловые стекла выше, чем у простых стекол кажется минусом и отпугивает от приобретения, но я для себя решил, что итоговая стоимость получается на уровне при учете расходных материалов и затрат времени на подготовку (мытье столика от клея и от вонючего абс-сока т.п.). Неплохое приобретение, особенно, если вы желаете «обновить» свой принтер, или тем более, если в комплекте вашего принтера стекла не было.