Secadora de filamento PrintDry

Todo usuario de una impresora 3D sabe la importancia de mantener el filamento libre de humedad, ya que es una fuente de problemas habituales. Detectar el problema de la humedad es sencillo, ya que el acabado de la pieza que se imprime es blando y con muchos poros, además, durante la impresión se escuchan unas mini explosiones, producidas al evaporarse repentinamente el agua del interior del filamento a la salida del extrusor. Esta agua puede llegar a oxidar ciertos elementos del extrusor, como los nozzles de acero endurecido.

Imagen 1: Problemas de los nylons con la humedad

Muchos usuarios intentan secar los filamentos en un horno casero, con los peligros que esto conlleva, además, con la poca uniformidad de proceso debido a que estos hornos no suelen ser capaces de mantener estable la temperatura en valores tan bajos (35 - 85 ºC), inestabilidad que en algunos casos puede provocar un problema más que una solución. Por este motivo Printdry viene a resolver un problema en la impresión 3D, sobre todo a los usuarios que emplean filamentos técnicos, donde cada pequeño detalle cuenta en la calidad final de las piezas.

Imagen 2: Secadora de filamentos PrintDry Pro con bandeja extra. Fuente: PrintDry

Los filamentos higroscópicos son propensos a absorber agua en gran medida, ya que las moléculas de agua se unen a las moléculas de los polímeros, formando fuertes enlaces intermoleculares. Ciertos materiales, como los Nylons, tienden a ganar gran cantidad humedad en poco tiempo y necesitan ser secados aplicando calor sobre ellos, debido a la dificultad que supone romper los enlaces intermoleculares tan fuertes que los forman. En este caso la utilización de desecantes no resulta lo suficientemente efectivo, ya que se saturan antes de conseguir reducir lo suficiente los valores de humedad del filamento (menor del 20 %).

Para solucionar el problema de la humedad se recomienda utilizar la secadora de filamentos PrintDry, un dispositivo capaz de romper los enlaces intermoleculares entre el agua y el polímero gracias a los parámetros de secado que se amplían más adelante.

Imagen 3: Características de PrintDry Pro3. Fuente: PrintDry.

Gracias a su diseño, las bobinas de filamento se colocan de manera paralela en dos cámaras de secado; permitiendo secar dos bobinas de hasta 200 mm de diámetro.  

Además, permite otras opciones, que se implementan a través de dos kits:

• Kit bandeja extra: Se sitúa una bandeja sobre el eje de secado inicial, creando una nueva cámara de secado para una bobina más de 1 kg (máx. Ø200 mm). De esta manera, se pueden secar tres filamentos de tamaño pequeño al mismo tiempo.
• Kit bobinas de gran tamaño: Permite secar 1 bobina adicional de 2-5 kg, con un diámetro exterior de hasta 300 mm.

La PrintDry Pro cuenta con un display digital con 6 opciones preestablecidas (35 ºC, 45 ºC, 55 ºC, 65 ºC, 75 ºC y 85 ºC) donde se puede ajustar la temperatura fácilmente. Además, tiene un temporizador integrado, por lo que se puede configurar el tiempo de secado necesario para cada material.

Imagen 4: Display PrintDry Pro. Fuente: PrintDry.

Para entender el funcionamiento de la PrintDry, debemos hablar de los siguientes parámetros:

Temperatura de secado

Las moléculas que forman el filamento se agitan en función del aumento de la temperatura hasta el punto de que se debilita la unión de los enlaces intermoleculares entre agua y polímero. Una vez producida la rotura, las moléculas de agua se liberan a la parte exterior del filamento y de ahí al aire que está en contacto con este. Este aire, se encuentra a una temperatura elevada (hasta 85 ºC) y con un bajo contenido en humedad, gracias a la propia secadora de filamentos PrintDry, mejorando y agilizando el proceso de secado. Visto esto, no hay que caer en la tentación de utilizar la máxima temperatura de la secadora de filamentos PrintDry para secar todos los filamentos, ya que, puede producirse una degradación térmica y / u oxidación del filamento. A continuación aparece una tabla con las temperaturas y tiempos recomendados para cada material:

Tabla 1: Tiempo y temperatura de secado según el material

La temperatura real dentro de la PrintDry Pro puede variar debido a la temperatura ambiente, la ubicación de la máquina y la cantidad de filamento o bolsas desecantes que se introduzcan en su interior. Si la temperatura ambiente es alta, esto repercutirá en una temperatura más alta dentro de la PrintDry Pro. En relación a las cámaras de la PrintDry Pro, cuando se utiliza la bandeja extra (creando una cámara de secado adicional) la cámara inferior puede tener una temperatura hasta 8º C mayor que la cámara de secado superior. Además, a mayor cantidad de material en el interior de la PrintDry Pro, mayor será la temperatura.

Tiempos de secado

Como se observa claramente en la tabla anterior, los filamentos no se secan al instante. El primer paso es que el calor penetre por todo el filamento incluido el que se encuentra en el interior del carrete. Una vez esté todo el material a la temperatura óptima, se debe esperar cierto tiempo para que el agua concentrada en el interior del filamento se posicione en las paredes y de ahí se evapore al aire. Esperar el tiempo recomendado en la tabla anterior es clave para obtener siempre las máximas propiedades de los materiales. Además, para asegurarse que la humedad del filamento esta la idónea, se puede utilizar un medidor de humedad digital, introduciéndolo en el interior de la secadora de filamentos, justo al lado del material que se está secando. Continuando con los tiempos de secado, no se recomienda el uso de la secadora de filamentos PrintDry durante más de 48 horas seguidas, siendo necesario desconectar hasta que se enfríe. La secadora de filamento PrintDry Pro tiene un temporizador incorporado que apaga automáticamente la secadora cuando han pasado 48 horas.

Diferencia de concentración de la humedad

Este término es la concentración de la humedad en el filamento en comparación con la del aire que lo rodea. El contacto del filamento con aire seco (bajo punto de rocío) facilita la transferencia del agua al aire de forma rápida y efectiva.

Flujo de aire 

La secadora de filamentos PrintDry obtiene una corriente de aire natural por el simple efecto de calentar el aire, este pesa menos, asciende, absorbe humedad enfriándose y desciende. Este proceso se repite cíclicamente, generando una corriente de aire que aumenta el poder de secado del filamento.

A nivel molecular lo que sucede desde que un filamento está con un gran porcentaje de humedad hasta el momento posterior al secado se resumen en cuatro etapas:

Imagen 5: Test de humedad. Fuente: PrintDry

Una vez conseguido reducir al máximo el porcentaje de la humedad es recomendable guardar el filamento en una caja de almacenamiento (PolyBox) o almacenar el material de forma hermética. Para esto PrintDry cuenta con un ser de 5 envases de sellado hermético y al vacío, asegurando largos intervalos de almacenamiento sin perturbar el bajo porcentaje de humedad.