PrintDry-Filamenttrockner

Jeder 3D-Drucker-Benutzer weiß, wie wichtig es ist, das Filament frei von Feuchtigkeit zu halten, da dies eine häufige Quelle für Probleme ist. Das Erkennen des Feuchtigkeitsproblems ist einfach, da die Oberfläche des zu bedruckenden Teils weich und mit vielen Poren versehen ist. Außerdem kann man während des Drucks eine Mini-Explosion hören, die durch das plötzliche Verdampfen von Wasser aus dem Inneren des Filaments am Extruderausgang entsteht. Dieses Wasser kann bestimmte Elemente des Extruders oxidieren, wie z. B. die Düsen aus gehärtetem Stahl.

Bild 1: Probleme von Nylons mit Feuchtigkeit

Viele Anwender versuchen, die Filamente in einem Heimofen zu trocknen, mit den damit verbundenen Gefahren, aber auch mit der schlechten Gleichmäßigkeit des Prozesses, da diese Öfen in der Regel nicht in der Lage sind, eine stabile Temperatur bei so niedrigen Werten (35 - 85 ºC) zu halten, eine Instabilität, die in einigen Fällen eher ein Problem als eine Lösung darstellt. Aus diesem Grund kommt Printdry zur Lösung eines Problems im 3D-Druck, insbesondere für Anwender, die technische Filamente verwenden, bei denen jedes kleine Detail für die endgültige Qualität der Teile zählt.

Bild 2: PrintDry 3 Filamenttrockner mit zusätzlicher Ablage. Quelle: PrintDry: DruckTrocken

Hygroskopische Filamente neigen dazu, in hohem Maße Wasser aufzunehmen, da sich Wassermoleküle an Polymermoleküle binden und starke intermolekulare Bindungen bilden. Bestimmte Materialien, wie z. B. Nylons, neigen dazu, in kurzer Zeit eine große Menge an Feuchtigkeit aufzunehmen und müssen durch Anwendung von Wärme getrocknet werden, da es schwierig ist, die starken intermolekularen Bindungen zu brechen, die sie bilden. In diesem Fall ist die Verwendung von Trockenmitteln nicht effektiv genug, da sie gesättigt sind, bevor sie die Feuchtigkeitswerte des Filaments (weniger als 20 %) reduzieren können.

Um das Feuchtigkeitsproblem zu lösen, wird die Verwendung des PrintDry-Filamenttrockners empfohlen, ein Gerät, das in der Lage ist, die intermolekularen Bindungen zwischen Wasser und Polymer dank der Trocknungsparameter, die im Folgenden erläutert werden, aufzubrechen.

Bild 3: Merkmale des PrintDry Pro3. Quelle: PrintDry.

Dank seiner Konstruktion werden die Filamentspulen parallel in zwei Trockenkammern platziert, wodurch zwei Spulen mit einem Durchmesser von bis zu 200 mm getrocknet werden können.

Darüber hinaus ermöglicht es weitere Optionen, die durch zwei Bausätze realisiert werden:

• Extra Tray Kit: Mit dem zusätzlichen Tray-Kit wird ein Tray auf die ursprüngliche Trocknungsachse gesetzt, wodurch eine neue Trocknungskammer für eine Spule von 1 kg (max. Ø200 mm) entsteht. Auf diese Weise können insgesamt drei kleine Spulen gleichzeitig getrocknet werden.
• Großer Spulensatz: Mit dem großen Spulensatz können Sie eine zusätzliche große Spule zwischen 2 und 5 kg mit einem Außendurchmesser von bis zu 300 mm trocknen.

Der PrintDry 3 verfügt über ein digitales Display mit 6 voreingestellten Optionen (35 ºC, 45 ºC, 55 ºC, 65 ºC, 75 ºC und 85 ºC), bei denen die Temperatur einfach eingestellt werden kann. Darüber hinaus verfügt er über einen integrierten Timer, so dass Sie für jedes Material die gewünschte Trocknungszeit einstellen können.

Bild 4: Anzeige PrintDry 3. Quelle: PrintDry

Um zu verstehen, wie der PrintDry funktioniert, müssen wir über die folgenden Parameter sprechen:

Trocknungstemperatur

Die Moleküle, aus denen das Filament besteht, werden bei steigender Temperatur bis zu dem Punkt bewegt, an dem die intermolekularen Bindungen zwischen Wasser und Polymer schwächer werden. Sobald der Bruch auftritt, werden die Wassermoleküle an die Außenseite des Filaments und von dort an die Luft abgegeben, die mit ihm in Kontakt ist. Diese Luft hat eine hohe Temperatur (bis zu 85 ºC) und einen niedrigen Feuchtigkeitsgehalt, dank des PrintDry-Filamenttrockners selbst, wodurch der Trocknungsprozess verbessert und beschleunigt wird. Lassen Sie sich daher nicht dazu verleiten, die maximale Temperatur des PrintDry-Filamenttrockners zu verwenden, um alle Filamente zu trocknen, da es zu einer thermischen Degradation und/oder Oxidation des Filaments kommen kann. Nachfolgend finden Sie eine Tabelle mit den empfohlenen Temperaturen und Zeiten für die einzelnen Materialien:

Tabelle 1: Trocknungszeit und Temperatur je nach Material

Die tatsächliche Temperatur im Inneren des PrintDry 3 kann aufgrund der Umgebungstemperatur, des Standorts des Geräts und der Menge an Filament oder Trockenmittelbeuteln, die sich im Gerät befinden, variieren. Wenn die Umgebungstemperatur hoch ist, führt dies zu einer höheren Temperatur im Inneren des PrintDry 3. In Bezug auf die PrintDry 3-Kammern kann die untere Kammer bei Verwendung des Zusatztabletts (Schaffung einer zusätzlichen Trockenkammer) eine um bis zu 8 °C höhere Temperatur aufweisen als die obere Trockenkammer. Je mehr Material sich im PrintDry 3 befindet, desto höher ist auch die Temperatur.

Trocknungszeiten

Wie die obige Tabelle deutlich zeigt, trocknen die Filamente nicht sofort. Der erste Schritt besteht darin, dass die Hitze das gesamte Filament durchdringt, einschließlich des Filaments im Inneren der Spule. Sobald das gesamte Material die optimale Temperatur erreicht hat, müssen Sie eine gewisse Zeit warten, bis das im Inneren des Filaments konzentrierte Wasser an den Wänden positioniert ist und dann in die Luft verdampft. Das Abwarten der in der obigen Tabelle empfohlenen Zeit ist der Schlüssel, um immer die maximalen Eigenschaften der Materialien zu erhalten. Um sicherzustellen, dass die Luftfeuchtigkeit des Filaments ideal ist, können Sie außerdem ein digitales Feuchtigkeitsmessgerät verwenden, das Sie in den Filamenttrockner einführen, direkt neben dem zu trocknenden Material. Bezüglich der Trocknungszeiten wird empfohlen, den PrintDry-Filamenttrockner nicht länger als 48 Stunden am Stück zu verwenden und ihn bis zur Abkühlung abzuschalten. Der PrintDry Pro Filamenttrockner verfügt über einen eingebauten Timer, der den Trockner nach 48 Stunden automatisch ausschaltet.

Differenz der Feuchtekonzentration

Dieser Begriff bezeichnet die Feuchtigkeitskonzentration im Filament im Vergleich zu der der umgebenden Luft. Der Kontakt des Filaments mit trockener Luft (niedriger Taupunkt) erleichtert die schnelle und effektive Übertragung von Wasser an die Luft.

Luftstrom 

Der PrintDry-Filamenttrockner erhält einen natürlichen Luftstrom durch den einfachen Effekt der Erwärmung der Luft, sie wird leichter, steigt auf, nimmt Feuchtigkeit auf, kühlt ab und sinkt ab. Dieser Vorgang wird zyklisch wiederholt, wodurch ein Luftstrom erzeugt wird, der die Trocknungsleistung des Filaments erhöht.

Auf molekularer Ebene lässt sich das, was von dem Zeitpunkt, an dem ein Faden einen hohen Feuchtigkeitsanteil hat, bis zu dem Zeitpunkt nach dem Trocknen passiert, in vier Stufen zusammenfassen:

Bild 5: Luftfeuchtigkeitstest. Quelle: PrintDry

Sobald der Feuchtigkeitsanteil auf ein Minimum reduziert wurde, ist es ratsam, das Filament in einer Aufbewahrungsbox (PolyBox) zu lagern oder das Material hermetisch zu lagern. Zu diesem Zweck verfügt PrintDry über eine Serie von 5 hermetisch verschlossenen und vakuumversiegelten Behältern, die lange Lagerungsintervalle gewährleisten, ohne den niedrigen Feuchtigkeitsgehalt zu stören.