Secador de filamento PrintDry

Todo o utente de uma impressora 3D sabe a importância de manter o filamento livre de humidade, já que é uma fonte de problemas habituais. Detetar o problema da humidade é singelo, já que o acabamento da peça que se imprime é macio e com muitos poros, além disso, durante a impressão se escutam umas mini explosões, produzidas ao evaporar repentinamente a água do interior do filamento à saída do extrusor. Esta água pode chegar a oxidar certos elementos do extrusor, como los nozzles de aço endurecido.

Imagem 1: Problemas dos nylons com a humidade

Muitos utentes tentam secar os filamentos em um forno caseiro, com os perigos que isto implica, além disso, com a pouca uniformidade de processo como estes fornos não costumam ser capazes de manter estável a temperatura em valores tão baixos (35 - 85 ºC), instabilidade que em alguns casos pode provocar um problema mais que uma solução. Por este motivo PrintDry Pro vem a resolver um problema na impressão 3D, sobretudo aos utentes que empregam filamentos técnicos, onde a cada pequeno detalhe conta na qualidade final das peças.

Imagem 2: Secador de filamentos PrintDry Pro com bandeja extra. Fonte: PrintDry

Os filamentos higroscópicos são propensos a absorver água em grande parte, já que as moléculas de água unem-se às moléculas dos polímeros, formando fortes enlaces intermolecular. Certos materiais, como os Nylons, tendem a ganhar grande quantidade humidade em pouco tempo e precisam ser secados aplicando calor sobre eles, devido à dificuldade que supõe romper os enlaces intermolecular tão fortes que os formam. Neste caso a utilização de dessecantes não resulta o suficientemente efetivo, já que se saturan antes de conseguir reduzir o suficiente os valores de humidade do filamento (menor de 20 %).

Para solucionar o problema da humidade recomenda-se utilizar a secador de filamentos PrintDry Pro, um dispositivo capaz de romper os enlaces intermoleculares entre a água e o polímero graças aos seguintes parâmetros de secado.

Imagem 3: Características de PrintDry Pro3. Fonte: PrintDry.

Graças ao seu desenho, as bobinas de filamento colocam-se de maneira paralela em duas câmaras de secado; permitindo secar duas bobinas de até 200 mm de diâmetro.

Além disso, permite outras opções, que se implementam através de duas Kits:

• Kit bandeja extra: situa-se uma bandeja sobre o eixo de secado inicial, criando uma nova câmara de secado para uma bobina de 1 kg (máx. Ø200 mm). Desta maneira, podem-se secar três filamentos de tamanho pequeno ao mesmo tempo.
• Kit extra para bobinas de grande tamanho: Permite secar mais uma bobina grande entre 2 e 5 Kg, com um diâmetro exterior de até 300 mm.

Com o kit de bandeja extra, a PrintDry Pro conta com um display digital com 6 opções preestablecidas (35 ºC, 45 ºC, 55 ºC, 65 ºC, 75 ºC e 85 ºC) onde se pode ajustar a temperatura facilmente. Além disso, tem um temporizador integrado, pelo que se pode configurar o tempo de secado necessário para a cada material.

Imagem 4: Display PrintDry Pro. Fonte: PrintDry.

Para entender o funcionamento da PrintDry Pro, devemos falar dos seguintes parâmetros:

Temperatura de secagem 

As moléculas que formam o filamento se agitam em função do acréscimo da temperatura até o ponto de que se debilita a união dos enlaces intermolecular entre água e polímero. Uma vez produzida o rompimento, as moléculas de água libertam-se à parte exterior do filamento e daí ao ar que está em contacto com este. Este ar, encontra-se a uma temperatura elevada (até 85 ºC) e com um baixo conteúdo em humidade, graças à própria secador de filamentos PrintDry Pro, melhorando e agilizando o processo de secado. Visto isto, não há que cair na tentação de utilizar a máxima temperatura da secador de filamentos PrintDry Pro para secar todos os filamentos, já que, pode se produzir uma degradação térmica e / ou oxidação do filamento. A seguir aparece uma tabela com as temperaturas e tempos recomendados para a cada material:

Tabela 1: Tempo e temperatura de secagem de acordo com o material

A temperatura real dentro da PrintDry Pro pode variar devido à temperatura ambiente, a localização da máquina e a quantidade de filamento ou sacas dessecantes que se introduzam no seu interior. Se a temperatura ambiente é alta, isto repercutirá em uma temperatura mais alta dentro da PrintDry Pro. Em relação às câmaras da PrintDry Pro, quando se utiliza a bandeja extra (criando uma câmara de secado adicional) a câmara inferior pode ter uma temperatura até 8º C maior que a câmara de secado superior. Além disso, a maior quantidade de material no interior da PrintDry Pro, maior será a temperatura.

Tempos de secado 

Como se observa claramente na tabela anterior, os filamentos não se secam imediatamente. O primeiro passo é que o calor penetre por todo o filamento incluído o que se encontra no interior do carretel. Uma vez esteja todo o material à temperatura ótima, se deve esperar certo tempo para que a água concentrada no interior do filamento se posicione nas paredes e daí se evapore ao ar. Esperar o tempo recomendado na tabela anterior é chave para obter sempre as máximas propriedades dos materiais. Além disso, para assegurar-se que a humidade do filamento esta a idónea, se pode utilizar um medidor de humidade digital, introduzindo no interior da secador de filamentos, justo ao lado do material que se está a secar. Continuando com os tempos de secado, não se recomenda o uso da secador de filamentos PrintDry Pro durante mais de 48 horas seguidas, sendo necessário desligar até esfriar. O secador de filamentos PrintDry Pro tem um temporizador incorporado que desliga automaticamente a máquina de secar após 48 horas.

Diferença de concentração da humidade 

Este termo é a concentração da humidade no filamento em comparação com a do ar que o rodeia. O contacto do filamento com ar seco (baixo ponto de orvalho) facilita a transferência da água ao ar de forma rápida e efetiva.

Fluxo de ar 

A secador de filamentos PrintDry Pro obtém uma corrente de ar natural pelo simples efeito de aquecer o ar, este pesa menos, ascende, absorve humidade se arrefecendo e desce. Este processo repete-se ciclicamente, gerando uma corrente de ar que aumenta o poder de secado do filamento.

A nível molecular o que acontece desde que um filamento está com uma grande percentagem de humidade até o momento posterior ao secado se resumem em quatro etapas:

Imagem 5: Teste de humidade. Fonte: PrintDry

Uma vez que o percentual de umidade tenha sido reduzido ao mínimo, é aconselhável armazenar o filamento em uma caixa de armazenamento (PolyBox) ou armazenar o material de maneira hermética. Para isto PrintDry conta com um ser de 5 embalagens de selado hermético e ao vazio, assegurando longos intervalos de armazenamento sem perturbar a baixa percentagem de humidade.