Empenamento

Tudo sobre empenamento e impressão 3D

O empenamento é quase inevitável quando você não entende bem o material ou a máquina que está usando. Ele acontece quando os cantos, ou até a peça inteira, começam a levantar por resfriamento desigual ou por adesão ruim à mesa.

Recomendamos fortemente ler a página de "Ciência dos materiais" para entender por que o empenamento acontece. Isso pode até ajudar você a diagnosticar e corrigir o problema antes mesmo de ler o restante desta página.

Entenda a página “A peça não gruda na mesa”

Você precisa entender bem esse tema para começar a corrigir problemas de empenamento. Uma impressão tem uma chance muito maior de empenar quando parte dela, ou toda ela, está muito longe da mesa ou mal aderida.

Isso é simples de entender: quanto mais longe o bico estiver da mesa, menor será a adesão, e maior a chance de a peça começar a levantar durante a impressão.

Você vai precisar de brim com materiais que encolhem muito e acumulam muita tensão interna, como ABS. Em peças grandes de ABS que não sejam circulares, talvez também precise de ABS slurry se não conseguir manter o ar ambiente perto de 45°C.

Entenda o material que está usando, e considere uma alternativa

Você quase nunca terá problemas de empenamento com PLA, porque ele tem baixo encolhimento e menos tensão interna. Peças muito grandes e densas em PLA podem se beneficiar de mesa aquecida e brim, mas empenamento com PLA em uma mesa bem nivelada é raro.

ABS é outra história. Ele é um termoplástico amorfo com muita tensão interna durante a extrusão. Como também exige uma mesa mais quente, por causa da temperatura de transição vítrea mais alta, a diferença entre a mesa e o ar ambiente aumenta ainda mais.

Apesar de ótimo em custo e funcionalidade, o ABS pode tornar certas peças inviáveis na sua máquina sem empenamento. Por isso, é importante saber exatamente o que sua peça precisa e avaliar se outro material pode funcionar melhor.

Se você busca desempenho mecânico e preço acessível, mas não precisa de acabamento com vapor de acetona nem de alta resistência térmica, antes recomendaríamos PETG. Hoje, com a nova linha de PLA da Polymaker, vale olhar para PolyMax PLA ou PLA Pro. Ambos têm propriedades mecânicas fortes e podem substituir o ABS quando resistência ao calor não for crítica.

Alguns nylons, mesmo sem alta temperatura de transição vítrea, ainda têm grande tendência ao empenamento. Isso acontece porque são semicristalinos. Suas estruturas ocupam menos espaço quando se alinham, o que ocorre ao esfriar. Em outras palavras, o nylon cristaliza na mesa e isso gera empenamento. Dito isso, aplicamos nossa tecnologia Warp Free nos nylons que oferecemos, então você não deveria enfrentar esse problema com eles. Há mais detalhes na página de "Ciência dos materiais".

Para policarbonato e blends de policarbonato, preferimos usar o produto para PC da Magigoo para garantir boa adesão à mesa.

Imprima mais devagar e aumente a temperatura

Isso não funciona com todos os materiais, mas com ABS e ASA ajuda bastante. Extrudar mais devagar e em temperatura mais alta dá ao material mais tempo para liberar tensão. Isso reduz a chance de empenamento.

O mesmo vale para a temperatura de extrusão. Quando ela sobe, aumenta o movimento interno do material. Mais movimento, combinado com mais tempo para aliviar tensão, significa menos empenamento. Imprimir ABS o mais devagar possível na sua máquina, com temperaturas por volta de 250–260°C, pode reduzir bem essas tensões internas.

Imprimindo em ambiente fechado

Quando você imprime sobre uma mesa aquecida, já está trabalhando em um ambiente com temperaturas desiguais. Se o ambiente está a 30°C e a mesa a 110°C, a peça sofre uma diferença térmica grande logo no começo. A tensão interna pode ser a causa principal, mas essa diferença extrema também favorece o empenamento.

Imprimir em uma máquina fechada mantém o ar mais quente, porque o calor da mesa fica retido. Isso aproxima o ar ambiente da temperatura de transição vítrea do ABS, o que aumenta a mobilidade do material e dá mais tempo para aliviar tensões. Sugerimos pelo menos 50°C de ar ambiente ao imprimir ABS ou ASA.

Você pode comprar uma impressora fechada, ou parcialmente fechada, se isso couber no orçamento. Também pode montar um gabinete DIY com acrílico cortado a laser e algumas peças impressas, ou seguir projetos publicados por outras pessoas online.

Ao imprimir uma peça com alta chance de empenar em uma máquina fechada, deixe a mesa na temperatura de impressão por 5 a 10 minutos antes de começar. Isso ajuda o ar interno a aquecer. Uma boa temperatura ambiente para ABS é 50°C, com ideal de até 65°C. Já o PLA não deve ser impresso nesse ambiente, porque isso fica perto, ou acima, da sua transição vítrea.

Vários problemas podem surgir quando o ar ambiente sobe tanto. Motores de passo e eletrônicos podem superaquecer e causar falhas. Por isso, o ideal é deixar a fonte e a placa fora da câmara, se possível, usar dissipadores suficientes e manter ventilação ativa nos componentes que esquentam demais.

Mesmo assim, ainda podem aparecer problemas. Então é bom entender o básico de dinâmica térmica e mecânica antes de levar o ambiente a 60°C ou mais.

Garanta que a mesa não perca calor durante a impressão

Se a placa estiver superaquecendo ou houver falha de conexão com a mesa aquecida, a temperatura pode cair no meio da impressão. Se você só observa o começo e volta no final, talvez nem perceba isso até encontrar a peça empenada.

Delaminação entre camadas

Talvez você não chame isso de “empenamento”, mas as causas são quase as mesmas. Por isso, o tema não entra na página de “Má adesão entre camadas”.

Delamination

Se você tem adesão excelente à mesa, como ao usar ABS slurry, mas está imprimindo uma peça grande em ambiente aberto, pode sofrer delaminação em vez de empenamento.

Delaminação é quando duas camadas se separam mesmo com cuidados para melhorar a adesão. Isso acontece pelas mesmas diferenças térmicas e tensões internas explicadas antes, mas aqui as camadas inferiores estão muito bem grudadas à mesa.

A base da peça talvez não levante junto com tudo, mas a adesão entre camadas vira o ponto fraco que cede diante do encolhimento e das tensões internas.

Se isso está acontecendo com você, será necessário revisar os parâmetros do slicer ou mudar bastante o ambiente e o material usado.

Só vimos delaminação em peças muito grandes de PLA quando o ar ambiente estava bem frio. Já em peças altas de ABS, sem gabinete fechado, isso pode ser praticamente inevitável.

Você pode ajustar os parâmetros para reduzir esse problema. Quanto mais densa for a peça por dentro, maior a chance de delaminação. Então tente menos preenchimento e mais paredes externas. Imprimir mais devagar e mais quente também ajuda, porque o material libera tensão mais lentamente e mantém mais mobilidade. Aumentar o diâmetro do bico pode melhorar o entrelaçamento entre camadas. Ainda assim, o mais importante é um gabinete que mantenha a temperatura ambiente alta.

Nossa tecnologia Warp-Free™

Essa tecnologia é usada pela Polymaker na família PolyMide™, baseada em nylon. Já vimos nesta página várias causas do empenamento. Essa tecnologia resolve uma das principais: a cristalização.

O nylon é conhecido por ser difícil de imprimir por causa do empenamento. Durante a impressão, a formação rápida de cristais em cada camada cria muita tensão interna e isso deforma a peça.

A tecnologia da Polymaker não apenas reduz essa tensão, como também melhora as propriedades mecânicas da peça. Ela desacelera a cristalização do polímero, evitando a formação rápida de pequenos cristais em cada camada. Em vez disso, permite a formação gradual de cristais maiores ao longo de várias camadas, porque várias delas são impressas antes da cristalização acontecer. Esses cristais entre camadas aumentam bastante a adesão intercamadas. É por isso também que a Polymaker recomenda recozimento após a impressão. O recozimento garante o maior nível de cristalinidade possível, entregando o melhor desempenho térmico e mecânico.

Resumo de como reduzir o empenamento

• Leia a página de “Ciência dos materiais” para entender por que o empenamento acontece.

• Garanta que a mesa esteja nivelada e que a altura Z inicial esteja correta.

• Use o método de adesão à mesa que preferir.

• Imprima mais devagar e mais quente para dar mais tempo ao material.

• Use brim.

• Ajuste os parâmetros corretos para o material usado.

• Considere materiais com menor encolhimento e menos tensão interna.

• Use uma impressora fechada, ou monte um gabinete, entendendo o risco de superaquecimento.

• Verifique se a mesa mantém a temperatura durante toda a impressão.

• A delaminação acontece em peças mais altas com ótima adesão à mesa. Nesse caso, reduza a densidade, imprima em ambiente fechado ou troque de material.

• Use um bico maior para aumentar o entrelaçamento entre camadas.