Como detectar e resolver problemas relacionados com a base de fabrico.

A plataforma de construção é uma parte essencial de qualquer impressora 3D FDM. Para conseguir a melhor qualidade da peça e evitar o risco de falha, é essencial ajustar e calibrar adequadamente a plataforma de construção, bem como verificar o seu estado regular.

Os principais sintomas de um problema relacionado com a plataforma de construção são normalmente:

• Problemas de adesão.

• Altura desigual da primeira camada.

• Falta de extrusão na primeira camada.

Por sua vez, estes sintomas são uma consequência de:

• Má nivelação da plataforma.

• Má planicidade da superfície da plataforma.

• Abertura inadequada entre o bocal e a base.

• Problemas de homogeneidade da superfície aquecida.

• Um mau estado da superfície de aderência.

Sempre que for detectado um problema que possa estar relacionado com a base de impressão, estes pontos devem ser verificados e corrigidos, se necessário.

1. NIVELAMENTO DA PLATAFORMA

Esta é uma das tarefas de manutenção mais comuns. A frequência com que deve ser verificada e ajustada depende em grande parte da qualidade e construção da impressora individual.

Imagem 1: Efeito do nivelamento da base sobre a altura da primeira camada. Fonte: Stemfie.org

O processo de nivelamento da plataforma consiste em ajustar a altura da plataforma em pelo menos três pontos até a superfície estar paralela ao plano de movimento em XY da cabeça de impressão 3D. Existem múltiplas formas de ajustar o nível da plataforma, embora a mais comum seja por meio de 3 ou 4 parafusos localizados nos cantos. Alguns fabricantes incluem feiticeiros no software de impressão que facilitam o ajuste, mas em outros casos deve ser feito manualmente. Para tal, devem ser seguidos os seguintes passos:

1. Limpar a superfície da base de impressão e certificar-se de que não há resíduos plásticos ou adesivos. Limpar também o bocal e verificar se não há uma gota de plástico na ponta.

2. Colocar um pedaço de papel ou um calibre 150 μm num ponto próximo do primeiro parafuso de ajuste.

3. Trazer a cabeça para esse ponto e baixá-la para a dimensão 0 Z.

4. Ajustar o parafuso até o papel ou calibre ficar preso entre o bocal e a base, mas pode ser deslizado com ligeiro atrito.

5. Repetir o processo em pontos sucessivos.

6. Quando todos os parafusos tiverem sido apertados, devem ser novamente verificados e reajustados, se necessário.

7. A plataforma está nivelada quando, após verificação de todos os pontos, não é necessário reajustar nenhum deles.

Hoje em dia, começam também a ser encontradas impressoras 3D que não permitem o nivelamento manual da plataforma, uma vez que incorporam sistemas de auto-nivelamento ou de nivelamento automático. Na realidade, estes sistemas (BLTouch, SuperPINDA, etc.) são utilizados para compensar defeitos de planicidade na plataforma, reajustando a altura da cabeça em Z para que esta mantenha uma separação constante em todos os pontos em relação à superfície da plataforma. Este sistema também pode compensar pequenos erros de nivelamento, contudo, excepto em impressoras com uma construção sólida, é aconselhável ter tanto nivelamento manual como automático.

Deve-se também notar que em impressoras sem sistema de autonivelamento ou ajuste manual da altura do sensor Z de fim de percurso, o espaço entre o bico e a base é determinado pela espessura do calibre ou do papel utilizado para o nivelamento. Nestes casos recomenda-se a utilização de calibres calibrados com uma espessura entre 150 μm e 200 μm.

2. PLANICIDADE DA PLATAFORMA

A planicidade deve ser sempre verificada e ajustada (se possível) numa plataforma devidamente nivelada.

Imagem 2: Efeito de uma base com pouca planicidade na primeira camada. Fonte: Stemfie.org

A melhor maneira de verificar problemas de planeza é imprimir um padrão de linha com uma altura de 1 camada na base e verificar se em algumas áreas a linha é achatada ou não adere. Três situações podem ocorrer ao ajustar a planicidade:

• Impressoras com um ajuste mecânico de planicidade: Este é um dos casos menos comuns. Estas impressoras 3D incluem normalmente plataformas de alumínio com um padrão de parafusos ajustáveis distribuídos ao longo da plataforma. Apertar ou soltar estes parafusos causa pequenas deformações que compensam os erros de planicidade. São muitas vezes complexos de ajustar e ineficazes, excepto no que diz respeito à correcção de teclas simples. Podem normalmente ser encontrados em impressoras 3D industriais de grande formato.

• Impressoras autoniveladoras: Impressoras com sensores autoniveladores permitem uma compensação eficaz de defeitos de planicidade de base e pequenos erros de nivelamento. Esta é uma solução cada vez mais comum em impressoras FDM de todos os tipos e reduz consideravelmente o trabalho de calibração. Existem vários tipos de sensores, mas os únicos sensores universais que são compatíveis com todos os tipos de bases são sensores de contacto, tais como o BLTouch, razão pela qual se estão a tornar cada vez mais comuns. No caso de sensores ópticos, capacitivos ou indutivos, deve ter-se em conta que não são compatíveis com todos os tipos de bases e que a sua precisão depende em grande medida das propriedades da base utilizada.

• Impressoras sem um sistema mecânico de autonivelamento ou ajuste de planicidade: Embora esteja a tornar-se menos comum, muitas impressoras 3D na gama de preços mais baixos não têm um sistema de autonivelamento. Nestes casos, é aconselhável utilizar bases de vidro, uma vez que têm menores desvios de planicidade. Se aparecerem defeitos de planeza significativos nestas impressoras, a única forma eficaz de os compensar é utilizar balsa ao imprimir.

Vídeo 2: Sistema de auto-nivelamento de contacto Raise3D. Fonte Raise3D

3. DISTÂNCIA ENTRE A BASE E O BOCAL

Para além do correcto nível e planicidade da plataforma, a distância correcta entre o bocal e a base também deve ser assegurada.

Imagem 3: Distância correcta entre a base de impressão e o bico. Fonte: Stemfie.org

Em geral, ao nivelar manualmente a plataforma, a distância entre o bico e a base é também ajustada. Em alguns casos, em impressoras com um sistema de ajuste da altura do sensor Z, pode ser feito um ajuste fino para variar a altura da cabeça, o que é recomendado quando se muda o bocal para um bocal de diâmetro diferente. Em sistemas com um sensor de auto-nivelamento, a distância do bocal à base dependerá da altura de activação definida no firmware. Algumas impressoras 3D permitem que esta distância seja ajustada em tempo real, enquanto noutras deve ser ajustada correctamente durante a configuração inicial da impressora 3D. Embora também seja possível ajustar a altura da primeira camada na configuração da laminação, algum software de laminação inclui automaticamente uma compensação de extrusão, ou seja, se for definida uma altura de 150% na primeira camada, o factor de extrusão será também de 150%. É por isso que é recomendado ter a distância entre o bocal e a base correctamente definida, independentemente de poder fazer compensações no software.

4. HOMOGENEIDADE DE TEMPERATURA NA BASE

No caso de muitos materiais tais como ABS ou Nylon, é essencial uma temperatura de base adequada para assegurar uma boa adesão. É por isso que problemas de uniformidade de temperatura na superfície da base podem levar a uma má aderência em áreas mais frias ou mais quentes.

Imagem 4: Termógrafos da base de diferentes impressoras 3D. Fonte: Thomas Sanladerer

No caso da aderência não ser conseguida sobre uma base com uma superfície boa e correctamente calibrada, tentar colocar a peça em diferentes posições sobre a base ou aumentar ligeiramente a temperatura. Devido à tolerância à temperatura dos materiais, os problemas de adesão devidos a esta causa não são comuns, embora possam ocorrer com materiais que combinam alta retracção de arrefecimento e má aderência, como no caso do nylon.

5. ESTADO DA SUPERFÍCIE DE ADERÊNCIA

A aderência da primeira camada também depende em grande medida da afinidade entre o material de impressão e o material e estado do substrato, que deve ser sempre mantido limpo e livre de defeitos como cortes ou arranhões profundos. Em substratos com revestimentos texturizados ou plásticos (Buildtak, PEI, etc.) que possam estar sujeitos a desgaste, é aconselhável verificar o estado do substrato antes de iniciar a impressão. Nestes casos, a fim de prolongar a vida útil destes componentes, recomenda-se variar a posição das peças em cada impressão de modo a que o desgaste seja uniforme. No caso da utilização de soluções de adesão em formato líquido (Magigoo, 3DLAC, etc.), é importante limpar completamente a superfície antes de fazer uma nova aplicação. Se aplicado directamente sobre a aplicação anterior, o pó e a sujidade ficarão retidos e o desempenho do produto será reduzido.

Nota: Este guia discute conceitos de uma forma geral e não se concentra numa determinada marca ou modelo, embora possam ser mencionados em algum momento. Pode haver diferenças importantes nos procedimentos de calibração ou ajuste entre diferentes marcas e modelos, pelo que se recomenda que o manual do fabricante seja consultado antes da leitura deste guia.