Perché le stampe 3D si deformano (warping) e come evitarlo

Il warping (la deformazione del pezzo) è un problema termico travestito da problema di adesione. Un angolo si solleva dal piano di stampa, il pezzo si arriccia e tu dai la colpa alla colla, mentre il vero colpevole è il raffreddamento irregolare. Sistema il calore e quasi tutto l’arricciamento se ne va.

Che cos’è davvero il warping

La plastica si ritira mentre scende dalla temperatura di fusione a quella ambiente, e non lo fa con gentilezza. Quando gli strati inferiori si raffreddano e tirano verso l’interno mentre sono ancora ancorati al piano, gli angoli vincono il tiro alla fune. L’adesione cede ai bordi e il pezzo si arriccia come una piadina secca. Più la base d’appoggio è grande e piatta, maggiore è la forza di contrazione che devi contrastare.

Quindi lo affronti su due fronti: tieni il pezzo abbastanza caldo da togliergli la voglia di contrarsi e ancoralo al piano con una forza tale da impedirglielo.

Quali materiali si deformano, e perché

• ABS e ASA: i peggiori di tutti. Temperatura di transizione vetrosa alta (intorno ai 100-105 C) e un ritiro di circa 0,7-0,8% durante il raffreddamento. Grande salto di temperatura, grande contrazione.
• PETG: si deforma in modo moderato. Il ritiro è più basso (intorno allo 0,3-0,4%) e aderisce con decisione alla maggior parte dei piani di stampa, quindi di solito è gestibile.
• Nylon: si deforma parecchio, e assorbe umidità dall’aria, il che peggiora tutto.
• PLA: si deforma di rado. Ritiro basso (~0,3%), temperatura di transizione vetrosa bassa (~60 C). Se il PLA si solleva, quasi sicuramente hai un problema di primo strato o di adesione, non un problema termico.

Sistema l’ambiente termico

Piano di stampa riscaldato alla temperatura giusta

Il piano di stampa tiene gli strati inferiori sopra la soglia alla quale vorrebbero contrarsi. Usa il valore giusto per il materiale:

• PLA: 55-60 C
• PETG: 70-80 C
• ABS/ASA: 100-110 C

Se il piano di stampa non riesce a raggiungere e mantenere i 100 C per l’ABS, la stampa si deforma già solo per questo. E anche i sensori, col tempo, perdono la taratura. Se un pezzo continua a sollevarsi con impostazioni corrette sulla carta, misura la temperatura reale della superficie con un termometro a infrarossi prima di cambiare qualsiasi altra cosa.

Una camera chiusa contro le correnti d’aria e per trattenere il calore

Con ABS e ASA, una camera chiusa è praticamente obbligatoria su qualsiasi pezzo più grande di pochi centimetri. Tiene calda la camera (40-50 C di temperatura ambiente bastano e avanzano), così gli strati superiori non si raffreddano e non si contraggono mentre quelli sotto sono ancora morbidi. Una corrente d’aria da una finestra aperta o da una bocchetta dell’aria condizionata basta da sola a far delaminare gli angoli di una stampa in ABS. Perfino uno scatolone di cartone appoggiato sopra una macchina a telaio aperto fa una differenza visibile.

Una nota sulla sicurezza: ABS e ASA rilasciano fumi che non vuoi respirare. Stampali in una stanza ventilata, convoglia l’aria della camera verso l’esterno oppure filtra lo scarico. Caldo e sigillato fa bene alla stampa e male ai tuoi polmoni.

Spegni o riduci il raffreddamento del pezzo

Le ventole di raffreddamento del pezzo lavorano contro di te sui materiali ad alta temperatura. Con ABS e ASA tieni la ventola allo 0%, o non oltre il 15-20% sui ponti. Il PETG gradisce un po’ di raffreddamento (20-40%). Il PLA ne vuole il 100% dal secondo strato in poi. Punta una ventola a tutta velocità su un angolo in ABS e si arriccerà ogni volta.

Vinci il primo strato

La maggior parte del «warping» su PLA e PETG è in realtà il primo strato che molla la presa. Sistema questo prima di dare la colpa al filamento.

1. Livella il piano di stampa e regola lo Z-offset. Il primo strato deve sembrare leggermente schiacciato, non un cordoncino tondo appoggiato sulla superficie.
2. Pulisci la superficie di stampa. Passa il PEI con alcol isopropilico; il sebo delle dita rovina l’adesione in un attimo. Sul vetro, una mano sottile di colla stick o di lacca per capelli dà a PETG e ABS qualcosa a cui aggrapparsi.
3. Rallenta il primo strato a 15-25 mm/s e fai lavorare l’ugello 5-10 C più caldo della temperatura che usi di solito.
4. Allarga la linea del primo strato (intorno al 120% di larghezza di estrusione) per avere più superficie di contatto.

Usa gli aiuti all’adesione e una geometria più furba

• Brim: un brim di 5-10 mm fissa al piano un largo anello di plastica attorno al pezzo e tiene giù gli angoli. È l’impostazione anti-warping più efficace sulle stampe di medie dimensioni.
• Raft: più pesante e più sprecone, ma si guadagna il suo posto sui pezzi con una base d’appoggio minuscola o con un filamento che ti rema contro qualsiasi cosa tu faccia.
• Colla o slurry: la colla stick al PVA, gli adesivi per piano di stampa fatti apposta o lo slurry di ABS (scarti di ABS sciolti nell’acetone) aggiungono tutti presa. L’acetone è infiammabile e i suoi vapori sono nocivi, quindi prepara e applica lo slurry con le finestre aperte.
• Arrotonda gli angoli: gli spigoli vivi a 90 gradi concentrano le tensioni e si sollevano per primi. Un raccordo o uno smusso di 3-5 mm sugli angoli inferiori distribuisce il carico. Se puoi modificare il modello, fallo.
• Aggiungi le mouse ears: piccoli dischi piatti agli angoli danno ai punti più sollecitati un contatto extra con il piano. Tagliali via a stampa finita.

Rallenta il raffreddamento

Più è dolce la discesa di temperatura, meno la plastica combatte contro sé stessa.

• Lascia il pezzo sul piano finché non è sceso quasi a temperatura ambiente. Staccare a forza un pezzo ancora caldo da un piano caldo è un invito all’arricciamento.
• Con l’ABS, lascia raffreddare la camera con lo sportello chiuso invece di aprirlo nel secondo esatto in cui la stampa finisce. Una corrente d’aria improvvisa su un pezzo caldo fa a metà raffreddamento lo stesso danno che farebbe a metà stampa.
• Tieni asciutti il nylon e gli altri filamenti igroscopici. Il filamento umido sfrigola nell’ugello, stampa ruvido e si deforma di più. Asciugalo in un essiccatore per filamento alla temperatura consigliata dal produttore (di solito 45-80 C, con il nylon nella parte alta dell’intervallo e il PLA in quella bassa). Resta sotto la temperatura di transizione vetrosa del filamento, così la bobina non si fonde in un blocco unico.

In pratica

Parti da una temperatura del piano di stampa adatta al materiale, da un primo strato pulito e livellato e da un brim di 5 mm. Questo trio risolve la grande maggioranza del warping su PETG e PLA. Con ABS o ASA, considera la camera chiusa, il raffreddamento del pezzo quasi a zero e una buona ventilazione come requisiti, e poi lascia raffreddare il pezzo lentamente prima di toccarlo. Quando finalmente trovi una combinazione che funziona, annota la temperatura del piano, quella della camera e l’impostazione della ventola per quel materiale, così alla stampa successiva la ripeti invece di riscoprirla da zero.