เหตุใดความแห้งของเส้นใยถึงมีความสำคัญในงานพิมพ์ 3 มิติที่ใช้เวลานาน

ดังนั้น คุณจึงได้ตัดแต่งโมเดลอย่างระมัดระวัง ปรับค่าต่าง ๆ แล้วกดปุ่มสีแดงขนาดใหญ่ด้วยความหวังว่าจะได้อะไรบางอย่างออกมาหลังจากที่ทิ้งไว้ 12, 24 หรือแม้แต่ 48 ชั่วโมง มีความมั่นใจอย่างมาก อย่างไรก็ตาม เมื่อผ่านไปหลายชั่วโมง สิ่งต่าง ๆ เริ่มผิดปกติ มีเสียงดังแปลก ๆ การพิมพ์ทำงานไม่สม่ำเสมอ พื้นผิวหยาบ หรือแม้กระทั่งการยึดชั้นที่ผิดพลาดอย่างรุนแรง โจรลับที่คอยแอบทำลายงานพิมพ์ของคุณนั้นไม่ใช่ปัญหาเชิงกลหรือซอฟต์แวร์ แต่เป็นเส้นใยที่มีความชื้น

การรู้ว่าทำไมเส้นใยฟิลาเมนต์ถึงดูดซับความชื้นจึงเป็นสิ่งสำคัญ โดยวัสดุส่วนใหญ่ที่ใช้บ่อยที่สุด การพิมพ์ (เช่น PLA, PETG, Nylon, TPU, ABS) มีลักษณะดูดซับความชื้น ซึ่งหมายความว่าวัสดุเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะดูดความชื้นจากอากาศโดยรอบ พิจารณาขดลวดฟิลาเมนต์เหมือนฟองน้ำ และลองนึกภาพว่ามันวางอยู่ตรงนั้นทุกวัน ดูดซับความชื้นจากบรรยากาศ

เกิดอะไรขึ้นเมื่อเส้นใยที่มีความชื้นมาสัมผัสกับหัวฉีดที่ร้อน?

ปลายด้านร้อนของเครื่องพิมพ์มีความร้อนมากจนเมื่อเส้นใยเปียกเข้าสู่บริเวณนี้ จะเกิดการเปลี่ยนแปลงสถานะอย่างรวดเร็ว ไม่ใช่แค่ในพลาสติกเท่านั้น โมเลกุลของน้ำที่ติดอยู่จะถูกทำลายทันทีและเปลี่ยนเป็นไอน้ำ ซึ่งก่อให้เกิดปัญหาร้ายแรงหลายประการ ได้แก่

1.การระเบิดและการแตกตัวของไอน้ำ & เสียงดังกรุบ: ไอน้ำที่ร้อนและขยายตัวจะระเบิดในพลาสติกหลอมเหลวในรูปแบบเล็กน้อย (หรือบางครั้งอาจไม่ใช่ขนาดเล็กเลย) ซึ่งเป็นสาเหตุให้เกิดเสียงแตกหรือเสียงฟู่ที่เป็นเอกลักษณ์ขณะพิมพ์ ผลลัพธ์คือ ฟองอากาศถูกดันออกสู่พลาสติกที่ถูกอัดออกมา ส่งผลให้พื้นผิวมีลักษณะหยาบและเป็นหลุมบ่อ

2.การอัดฉีดที่ไม่สม่ำเสมอ: ไอน้ำที่ปะทะกับพลาสติกที่ออกมาจากหัวฉีดซึ่งปกติไหลเป็นระเบียบ จะถูกรบกวนโดยฟองไอน้ำ ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอัตราการไหลแบบสุ่ม ทั้งมากเกินไปหรือไม่เพียงพอ ในแง่ของลักษณะทางทัศน์ จะเห็นเป็นเส้นอัดฉีดที่เป็นคลื่น จุดปื้น รอยบวม จุดบกพร่อง และจุดอ่อนของชิ้นงานที่พิมพ์ออกมา

3.คุณสมบัติของวัสดุที่เสื่อมสภาพ: ในระดับโมเลกุล ความชื้นอาจก่อให้เกิดปฏิกิริยาเคมีที่เรียกว่าการไฮโดรไลซิส (Hydrolysis) ซึ่งมักเกิดขึ้นได้ง่ายในวัสดุเช่น ไนลอนและ PETG ปฏิกิริยานี้จะทำให้สายโซ่โพลิเมอร์แตกตัว ซึ่งเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้วัสดุอ่อนแอลง โครงสร้างที่พิมพ์ออกมาจะเปราะ ขาดความแข็งแรงและความทนทานตามที่ต้องการ และมีปัญหาการยึดเกาะระหว่างชั้นที่แย่มากจนน่ากลัว ชิ้นงานสามารถแยกออกเป็นชั้น ๆ ได้ง่าย: แรงดันเพียงเล็กน้อยก็สามารถทำให้มันแตกหักได้

4.หัวฉีดอุดตัน: วัสดุที่ถูกทำให้ระเหิดและพลาสติกที่เสื่อมสภาพแล้ว อาจทิ้งคราบที่เป็นคราบไหม้หรือเศษสกปรกไว้ภายในหัวฉีด การสะสมของเศษสกปรกเหล่านี้จะก่อให้เกิดการอุดตัน ไม่ว่าจะเป็นการอุดตันบางส่วนหรือทั้งหมดในงานพิมพ์ที่กำลังดำเนินอยู่ ไม่ว่างานนั้นจะใช้เวลานานหรือสั้นเพียงใด

เหตุใดปัญหานี้จึงสำคัญมากขึ้นสำหรับงานพิมพ์ที่ใช้เวลานาน?

เส้นใยที่มีความชื้นไม่ได้ส่งผลกระทบอย่างรุนแรงทันทีทันใดเสมอไปในงานพิมพ์ที่ใช้เวลาสั้นมาก คุณอาจสามารถให้อภัยรอยตำหนิเล็กน้อยบนพื้นผิวได้บ้าง แต่ในงานที่ใช้เวลานานนั้น ปัญหาแต่ละอย่างจะถูกขยายตัวมากขึ้น:

1.ข้อผิดพลาดที่สะสมกัน: ความคลาดเคลื่อนเล็กน้อย เช่น การอัดเส้นใย (extrusion) ที่ไม่สม่ำเสมอ หรือตำหนิบนพื้นผิว อาจไม่ใช่ปัญหาใหญ่ในการพิมพ์ชิ้นงานเล็กๆ แต่เมื่อพิมพ์เป็นร้อยๆ ชั้นและใช้เวลานานหลายชั่วโมง ข้อผิดพลาดเหล่านี้จะสะสมและทวีความรุนแรงขึ้น ปัญหาการอัดเส้นใยน้อยเกินไป (under extrusion) ที่ดูเล็กน้อย อาจกลายเป็นชั้นวัสดุที่อ่อนแออย่างมาก และพื้นผิวที่ขรุขระก็ทำลายคุณภาพของชิ้นงานทั้งหมด

2.ความเสี่ยงที่ชิ้นงานล้มเหลวสูงขึ้น: ยิ่งการพิมพ์ใช้เวลานานเท่าไร โอกาสที่จะเกิดความล้มเหลยิ่งเพิ่มมากขึ้น เช่น ฟองอากาศร้อนทำให้การอัดวัสดุผิดปกติจนพังทลาย ชั้นวัสดุแยกจากกันเนื่องจากวัสดุอ่อนตัว หรือเศษวัสดุที่สะสมมากจนอุดตันหัวฉีด ความล้มเหลวที่เกิดขึ้นหลังจากพิมพ์มาแล้ว 20 ชั่วโมงในงานที่ต้องใช้เวลา 24 ชั่วโมงนั้น ถือเป็นความเสียหายที่รุนแรงมาก

3.การเสื่อมสภาพของวัสดุตามระยะเวลา: กระบวนการไฮโดรไลซิส (hydrolysis) ไม่เกิดขึ้นทันทีทันใด ยิ่งเส้นใยที่มีความชื้นยังคงอยู่ในส่วนที่ร้อนของเครื่องพิมพ์นานเท่าไร ปฏิกิริยาที่ทำให้วัสดุอ่อนตัวก็มีเวลายิ่งขึ้นเท่านั้นในการแสดงตัวและส่งผลต่อโครงสร้างของชิ้นงานทั้งภายในและภายนอก

4.ทรัพยากรสูญเสีย: การพิมพ์ที่ล้มเหลวเป็นเวลานาน ถือเป็นการสูญเสียอย่างมหาศาลไม่เพียงแค่เส้นใยที่ใช้ไป แต่ยังรวมถึงไฟฟ้าจำนวนมาก และที่แย่ที่สุดคือเวลาของคุณ การหลีกเลี่ยงความล้มเหลวที่เกิดจากความชื้นจึงมีความสำคัญอย่างมากในแง่ของการป้องกันความล้มเหลว

การรักษาเส้นใยให้พร้อมใช้งานสำหรับระยะยาว

คำตอบของปัญหานี้นั้นง่ายในทางทฤษฎี แต่ต้องใช้ความพยายาม: ทำให้เส้นใยแห้งสนิท

การเก็บรักษาแบบปิดสนิท: เก็บม้วนเส้นใยที่ใช้แล้วในภาชนะพลาสติกที่เต็มไปด้วยสารดูดความชื้น วิธีที่ดีที่สุดคือการใช้ถุงสูญญากาศที่ปิดสนิท

การอบแห้งอย่างต่อเนื่อง: เส้นใยที่ถูกทิ้งไว้ในอากาศ (โดยเฉพาะอากาศที่ชื้น) เป็นเวลานานกว่าสองสามวัน หรือดูเหมือนมีความชื้นสะสมอยู่ภายใน (มีเสียงดัง หรือเปราะ) ควรทำการอบแห้งก่อนนำไปพิมพ์ โดยสามารถใช้เครื่องอบแห้งเส้นใยโดยเฉพาะ หรือเครื่องทำแห้งอาหารที่ควบคุมอุณหภูมิต่ำ ควรปฏิบัติตามเวลาและอุณหภูมิในการอบแห้งที่แนะนำสำหรับวัสดุนั้นๆ

การพิมพ์จากสภาพแวดล้อมที่แห้ง: เมื่อคุณจำเป็นต้องพิมพ์งานสำคัญที่ใช้เวลานาน ควรพิจารณาการพิมพ์บนกล่องอบแห้งที่ให้ความร้อน โดยสมมติว่าอุปกรณ์ของคุณรองรับการทำงานแบบนี้ การทำเช่นนี้จะช่วยปกป้องงานตลอดกระบวนการ

ข้อสรุป

ความชื้นในเส้นใยเป็นปัจจัยร้ายที่มองไม่เห็น และยิ่งคุณพิมพ์งานต่อเนื่องเป็นเวลานานเท่าไร ความเสียหายที่เกิดขึ้นก็จะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณมากขึ้นเท่านั้น ผลกระทบโดยตรงคือ เสียงดังเปาะแปะ พื้นผิวไม่เรียบ ชั้นงานอ่อนแอ และอาจเกิดความล้มเหลวขึ้นได้ในระหว่างการพิมพ์ เพื่อให้สามารถพิมพ์แบบ 3 มิติได้อย่างเชื่อถือได้แม้ใช้เวลานาน ปัญหาเรื่องความแห้งของเส้นใยจะต้องได้รับการแก้ไขไม่ใช่เป็นเรื่องย่อย แต่ต้องถือเป็นเงื่อนไขพื้นฐานที่จำเป็น เส้นใยที่แห้งคือรากฐานของการพิมพ์งานระยะไกลให้ประสบความสำเร็จ อย่าปล่อยให้ความชื้นเข้ามากัดกินผลงานอันตรากแรงของคุณ เปิดเครื่องให้แห้งไว้เสมอ!