Empenamento

Antes de entrar nesses fenômenos, vale esclarecer um ponto importante sobre velocidade e temperatura.

Normalmente, temperatura de impressão significa a temperatura do bloco aquecedor, e velocidade de impressão significa a velocidade do cabeçote enquanto está extrudando.

Aqui vamos usar dois conceitos mais úteis:

Temperatura de extrusão: a temperatura em que o plástico sai do bico

Taxa de extrusão: a vazão com que o plástico sai do bico, em mm³/s

Printing Temperature Extrusion

A temperatura de extrusão pode aumentar quando você:

• aumenta a temperatura configurada

• reduz a velocidade de impressão

• reduz a altura de camada

• aumenta a zona aquecida do hotend

A taxa de extrusão pode diminuir quando você:

• reduz a velocidade

• reduz a altura de camada

• reduz a largura de extrusão

Warping

Na impressão 3D, às vezes a peça deforma, curva ou levanta da mesa. Isso é o que chamamos de empenamento. A causa principal é o acúmulo de tensões internas geradas durante a impressão.

A origem exata dessa tensão ainda é debatida, mas em impressoras FDM existe uma explicação prática que ajuda bastante a entender o problema.

Durante a extrusão, o polímero é forçado a passar por um orifício pequeno. Isso alonga e orienta as cadeias poliméricas, criando tensão. Depois, esse material é depositado e preso na mesa ou na camada anterior. Essa tensão tende a se aliviar com o tempo, mas, se o material esfria rápido demais ou se a adesão não é boa o suficiente, ela se acumula e deforma a peça.

warping

Empenamento e rachaduras são sinais de que essa tensão acumulada superou a adesão com a mesa ou entre camadas.

Em termos práticos, há três caminhos para combater isso:

1. Dê energia suficiente para o polímero relaxar

A maior parte do relaxamento da tensão acontece logo após a extrusão, enquanto o material ainda está acima da Tg. Se esse tempo for curto demais, a peça não consegue aliviar a tensão a tempo.

Esse tempo pode ser aumentado de várias formas:

Aumentando a temperatura de extrusão

Aumentando a temperatura ambiente ou da câmara

Reduzindo a taxa de resfriamento

2. Melhore a adesão à mesa e entre camadas

Se a adesão for forte o bastante, a peça consegue segurar essa tensão sem deformar. Por isso, adesão à mesa e entre camadas são partes fundamentais da solução.

A adesão entre camadas existe por causa do entrelaçamento das cadeias poliméricas de uma camada com a outra.

Esse entrelaçamento acontece quando ambas as camadas estão quentes o suficiente para que as cadeias consigam se mover e se misturar.

Para melhorar a adesão, você quer aumentar esse entrelaçamento. Na prática, isso significa manter mais tempo acima da Tg e, em alguns casos, aumentar a largura de extrusão para ampliar a área de contato.

3. Reduza a criação de tensão

A terceira estratégia é atacar a causa na origem: reduzir a tensão criada durante a extrusão.

Como a tensão surge ao forçar o material pelo bico, faz sentido reduzir esse esforço. Isso pode ser feito com:

• bico maior

• taxa de extrusão menor

• viscosidade menor, com temperatura mais alta

• menor resistência interna ao fluxo

A explicação acima vale para polímeros amorfos e semicristalinos. Mas os semicristalinos ainda têm uma fonte extra de tensão: a cristalização.

Durante o resfriamento, eles formam cristais. Como essa estrutura ocupa menos espaço, a peça tende a encolher. É por isso que nylons podem empenar mesmo com mesa relativamente fria. Se os cristais se formarem rápido demais, cada camada acumula ainda mais tensão.