Essiccatore di filamento PrintDry

Tutti gli utenti di una stampante 3D sanno quanto sia importante mantenere il filamento privo di umidità, poiché è una fonte di problemi comuni. Rilevare il problema dell'umidità è semplice, poiché la finitura del pezzo risulta morbido e poroso, inoltre durante la stampa si sentono delle piccole esplosioni, causate dall'evaporazione improvvisa dell'acqua dall'interno del filamento all'uscita dell'estrusore. Questa acqua può arrivare a ossidare certi elementi dell' estrusore, come i nozzle in acciaio temprato.

Immagine 1: Problemi dell'umidità nei nylons

Molti utenti cercano di asciugare i filamenti in un forno domestico, con i pericoli che questo comporta. Inoltre, con la scarsa uniformità del processo dovuto al fatto che questi forni di solito non riescono a mantenere stabile la temperatura a valori così bassi (35 - 85 ºC), instabilità che in alcuni casi può provocare più problemi che soluzioni. Per questo motivo Printdry viene a risolvere un problema nella stampa 3D, soprattutto agli utenti che utilizzano filamenti tecnici, dove ogni piccolo dettaglio conta nella qualità finale dei pezzi.

Immagine 2: Essiccatore di filamenti PrintDry Pro con vassoio extra. Fonte: PrintDry

I filamenti igroscopici sono inclini ad assorbire molta acqua, poiché le molecole d'acqua si legano alle molecole dei polimeri, formando forti legami intermolecolari. Certi materiali, come i Nylons, tendono a guadagnare molta umidità in poco tempo e devono essere asciugati applicando calore su di essi, a causa della difficoltà nel rompere i legami intermolecolari così forti che li compongono. In questo caso, l'uso di disidratanti non è sufficientemente efficace, poiché si saturano prima di riuscire a ridurre sufficientemente i valori di umidità del filamento (inferiore al 20 %).

Per risolvere il problema dell'umidità si raccomanda di utilizzare l'essiccatore di filamenti PrintDry, un dispositivo capace di rompere i legami intermolecolari tra l'acqua e il polimero grazie ai parametri di asciugatura che verranno ampliati più avanti.

Immagine 3: Caratteristiche di PrintDry Pro3. Fonte: PrintDry.

Grazie al suo design, le bobine di filamento vengono posizionate in modo parallelo in due camere di essiccazione; consentendo di asciugare due bobine fino a 200 mm di diametro.  

Inoltre, consente altre opzioni, implementate attraverso due kit:

• Kit vassoio extra: Viene posizionato un vassoio sull'asse di essiccazione iniziale, creando una nuova camera di essiccazione per una bobina aggiuntiva da 1 kg (massimo Ø200 mm). In questo modo, è possibile asciugare contemporaneamente tre filamenti di piccole dimensioni.
• Kit bobine di grandi dimensioni: Consente di asciugare 1 bobina aggiuntiva da 2-5 kg, con un diametro esterno fino a 300 mm.

La PrintDry Pro dispone di un display digitale con 6 opzioni preimpostate (35 ºC, 45 ºC, 55 ºC, 65 ºC, 75 ºC e 85 ºC) dove è possibile regolare facilmente la temperatura. Inoltre, dispone di un timer integrato, quindi è possibile impostare il tempo di essiccazione necessario per ogni materiale.

Immagine 4: Display PrintDry Pro. Fonte: PrintDry.

Per comprendere il funzionamento del PrintDry, dobbiamo parlare dei seguenti parametri:

Temperatura di asciugatura

Le molecole che formano il filamento si agitano in base all'aumento della temperatura fino a quando si indebolisce l'unione dei legami intermolecolari tra acqua e polimero. Una volta rotto, le molecole d'acqua si liberano verso la parte esterna del filamento e quindi nell'aria in contatto con esso. Quest'aria è a una temperatura elevata (fino a 85 ºC) e con un basso contenuto di umidità, grazie al essiccatore di filamenti PrintDry stesso, migliorando e accelerando il processo di asciugatura. Considerato ciò, non bisogna cadere nella tentazione di utilizzare la massima temperatura del dryer di filamenti PrintDry per asciugare tutti i filamenti, poiché potrebbe verificarsi una degradazione termica e/o ossidazione del filamento. Di seguito è riportata una tabella con temperature e tempi raccomandati per ogni materiale:

Tabella 1: Tempo e temperatura di asciugatura per materiale

La temperatura reale all'interno del PrintDry Pro può variare a causa della temperatura ambiente, della posizione della macchina e della quantità di filamento o sacchetti disidratanti inseriti all'interno. Se la temperatura ambiente è alta, ciò si rifletterà in una temperatura più alta all'interno del PrintDry Pro. In relazione alle camere del PrintDry Pro, quando viene utilizzato il vassoio extra (creando una camera di asciugatura aggiuntiva), la camera inferiore può avere una temperatura fino a 8º C superiore rispetto alla camera di asciugatura superiore. Inoltre, maggiore è la quantità di materiale all'interno del PrintDry Pro, maggiore sarà la temperatura.

Tempi di asciugatura

Come chiaramente evidenziato nella tabella precedente, i filamenti non si asciugano istantaneamente. Il primo passo è che il calore penetri in tutto il filamento incluso quello che si trova all'interno del bobinato. Una volta che tutto il materiale è alla temperatura ottimale, è necessario attendere un certo tempo affinché l'acqua concentrata all'interno del filamento si posizioni sulle pareti e da lì evapori nell'aria. Attendere il tempo raccomandato nella tabella precedente è fondamentale per ottenere sempre le massime proprietà dei materiali. Inoltre, per assicurarsi che l'umidità del filamento sia quella ideale, si può utilizzare un misuratore di umidità digitale, inserendolo all'interno dell'essiccatore di filamenti, proprio accanto al materiale che si sta asciugando. Proseguendo con i tempi di asciugatura, non è consigliabile utilizzare il essiccatore di filamenti PrintDry per più di 48 ore consecutive, è necessario spegnerlo fino a quando non si raffredda. Il essiccatore di filamenti PrintDry Pro dispone di un timer integrato che spegne automaticamente il dryer quando sono trascorse 48 ore.

Differenza di concentrazione di umidità

Questo termine è la concentrazione di umidità nel filamento rispetto a quella dell'aria circostante. Il contatto del filamento con aria secca (basso punto di rugiada) facilita il trasferimento dell'acqua nell'aria in modo rapido ed efficace.

Flusso d'aria 

Il essiccatore di filamenti PrintDry ottiene un flusso d'aria naturale grazie al semplice effetto del riscaldamento dell'aria, che diventa più leggera, si alza, assorbe umidità raffreddandosi e scende. Questo processo si ripete ciclicamente, generando un flusso d'aria che aumenta il potere di asciugatura del filamento.

A livello molecolare, ciò che avviene da quando un filamento ha un alto percentuale di umidità fino al momento successivo all'asciugatura si riassume in quattro fasi:

Immagine 5: Test di umidità. Fonte: PrintDry

Dopo aver ridotto al massimo la percentuale di umidità, è consigliabile conservare il filamento in una scatola di stoccaggio (PolyBox) o conservare il materiale in modo ermetico. Per questo PrintDry dispone di un set di 5 contenitori per il sottovuoto ermetici, garantendo lunghi periodi di conservazione senza alterare il basso contenuto di umidità.