Термостойкое ситалловое стекло для 3D принтера

У меня была целая проблема выбрать и найти стекло на платформу самосборного 3D принтера: я потратил три месяца на поиски, я перепробовал множество вариантов. И хочу поделиться с читателями Mysku результатом.
Если коротко — импортозамещение удалось.


Есть вещи, которые нельзя купить зарубежом, а есть такие, которые здравый смысл не позволяет покупать. Например, стекло. Я заказывал несколько раз, одно стекло 300мм (толщина 3мм) разбили, два других на 200 дошли, это как лотерея.

Для своего проекта — большой (огромной!) дельты я искал стекло для печати нестандартного размера (300...350 мм). Найти его практически нереально, как правило, для подобных вещей ищут, где можно на заказ вырезать стекло нужного размера. Но все дело в том, что обычное стекло у меня лопается — из-за большой площади и неравномерного нагрева обычное стекло лопается.

В поисках альтернативы покрытию платформы для печати на своем принтере я перепробовал множество материалов:
— керамическая плитка;
— оконное стекло;
— зеркало;
— оргстекло;
— боросиликатное стекло;
— просто алюминиевый стол
и прочее.



Опишу проблемы, которые привели к моим поискам стекла:
1) необходимость установки термостойкого стекла на нагревательную платформу. Платформа греется в диапазоне +70°….+110°С. Мое предыдущее стекло на самосборном принтере, вырезанное из оконного стекла лопнуло после некоторого периода использования.
2) необходимость повышения адгезии при печати. Так как у меня не всегда получался стабильный повторяемый результат при печати на клею (карандаш, пва), много деталей уходило в брак. Особенно жалко, когда принтер печатает часов 10-12, и уже готовая на 2/3 деталь отклеивается и смещается. При печати на скотче нижний слой получается шершавый, плюс скотч (3М и подобные) стоит достаточно дорого.
3)необходимость приобретения нестандартного стекла диаметром 300мм (отпадают китайские торговые площадки, там нет подобного ассортимента, только 170…200 мм боросиликатные).

Мои критерии при выборе и покупке. Я сравнивал различные материалы, повышающие адгезию при печати по стоимости:
• клей для 3Д печати Nelly/3DLac. Цена порядка 1000-1500р. Расходник, необходимо периодически докупать. К тому же могут и подделывать — у нас могут вместо оригинального 3DLac продавать недорогой (~100р лак для волос с найлейкой «лак для 3D печати).
• Скотч 3М. Расходник, необходимо периодически докупать. У меня после остывания больших деталей скотч рвется. Если не менять деформированные участки, то следующая деталь с большой вероятности имеет дефектный нижний слой. Расход получается примерно 4-5 отрезков по 150…200 мм на две-три печати, если переклеивать частично. То есть в среднем рулон 30м уходит за месяц. Ну за месяц-полтора. Цена тоже около 1000...1500р и выше, в зависимости от жадности. Также существуют подделки — термостойкая малярная лента (для покраски автомобилей в камере), в том числе и синего цвета, но не 3М. Качество хуже.
• Каленое стекло. Мне объявили стоимость около 600р за резку каленого стекла 4мм без обработки( без фасок, это еще плюс по стоимости), но при определенной партийности (5-10 штук). Одно стекло мне отказались вырезать, фирме было не выгодно. В обычных стеклорезках я нашел только оконные, они мне не подошли, лопаются. Возможно, не очень качественное, но тем не менее. Зеркало по стоимости вышло примерно также, но оно тоже может лопнуть.
• Стекло для каминов. Очень дорогое, и опять нужна партия определенного размера.
• Боросиликатное 170…200 мм. Стоимость около 1000...1500р. 300 мм сильно дороже. Не решается проблема с адгезией. Толщина 3 мм (других я не нашел — тонкое).
• Алюминиевая пластина. Царапается. Низкая адгезия к поверхности алюминия.

По моим расчетам, приобретение и установка ситаллового стекла обойдется дешевле, чем постоянная замена тех же зеркал по 500-600р с расходниками типа лака Nelly или 3М скотча в течение полугода. Да и не так уж и дорого получается, если сравнить со стоимостью основных комплектующих принтера и прочего „тюнинга“ (сенсорные дисплеи на ARM, платы управления типа MKS Sbase, экструдеры для микширующей печати и прочие апгрейды).

В конце концов, после долгих поисков, чтения множества отзывов и тематических форумов я решил заказать ситалловое стекло. Дело в том, что на Ali подобных предложений единицы, стекла для принтера стоят достаточно (есть и по 2000-2500 за 300мм), но при этом они достаточно тонкие (3 мм).

По стоимости ситалловое стекло получается на 30...50% дороже боросиликатного, но при этом я перестаю тратиться на расходники типа лака/скотча.



Итак, жаба поддалась на уговоры, посылка заказана, оплачена и получена (спустя несколько дней — быстро дошла от СПб).






Отдельно расскажу про настройку принтера при использовании ситаллового стекла. Дело в том, что существуют важные особенности, которые могут привести к негативному результату при печати. Их две:
– это калибровка Z в «ноль» (сопло упирается в стекло, без зазоров);
– и больший разогрев стекла (с учетом потерь при контакте).

Настройка принтера подробно описана в инструкции на это стекло (ссылка pdf, doc).

Калибровка в «ноль» позволяет «вмазывать» пластик на поверхности стекла, тем самым увеличивая площадь контакта и силу адгезии. Поверхность получается глянцевая. Обычно принтер калибруют с зазором 0,1 (толщина листа бумаги). В этом случае адгезия тоже будет, но как при печати на обычном разогретом стекле. То есть, тоже возможна будет деламинация углов. Если вы установили себе ситалловое стекло и у вас есть проблемы при печати – попробуйте заново откалибровать ось Z в «ноль» по инструкции.

По поводу разогрева не все так просто. Во-первых, мой термосенсор несколько занижал температуру – необходимо перепроверять показания другим прибором. ИК-пирометр мне не помог (стекло хорошо отражает, да и китайский прибор тоже врет, на 10 градусов в минус, плюс у него сильно косит указатель). Во-вторых, Имеется значительное снижение температуры, при передаче нагрева от платформы к стеклу (верхней поверхности стекла, где я производил замеры). Термопасту я сознательно не использовал, для того, чтобы можно было достаточно быстро снять стекло, помыть, перевернуть и установить обратно. Замерял подобным прибором.
Результат показал, что у меня показания разнятся с фактом на 15°…20°. То есть мне необходимо указывать заведомо завышенную температуру при задании на печать. Ладно, с этим разjбрались.
Тут всплывает другая проблема. Платформы с подогревом для печати типа MK2 и MK3 имеют нанесенные проводники на обратную поверхность, которые вследствие большой длины работают как нагреватель. Так вот, эти платформы с трудом нагревают выше 100 градусов. То есть до 90°…100° С нет проблем, минут 8-10 и готово, даже чуть больше, в зависимости от настроек PID регулятора. Но 110°...120° С достигаются с большим трудом. Мне пришлось заменить блок питания на более мощный (20А), подключив его напрямую к проводам платформы (через реле), в обход управляющего транзистора на RAMPS. Небольшая корректировка параметров PID регулятора позволила снизить время нагрева, но предельная температура из-за этого не увеличилась. В идеале, платформу следует поменять на более мощную, типа такой (платформы силикон).
Заострять внимание на очевидных вещах: помыть и обезжирить стекло перед использованием – я не буду, это и так понятно. На грязном стекле «мейкеры» не печатают).

Хорошего результата с ходу я не достиг, мне пришлось разбираться с температурой и нагревом (это все экономия при сборке принтера, надо был продумать сразу, я не знал что высокие температуры так тяжело достигаются), а также пару раз перекалибровывать Z, и даже прочитать инструкцию :)

Вот пример, когда печатал-печатал, и вдруг отклеилось.

Видно, что первый слой недостаточно «вмазан». Присутствовал некоторый зазор по Z, убрал после перекалибровки.
Но, когда «освоился» работать со стеклом, получил результат, который меня удивил. При печати с параметром brim адгезия очень высокая – пока стекло не остыло, оторвать деталь очень трудно. Я специально напечатал несколько деталей и провел «тест разрушения». То есть после печати периодически пытался снять деталь с неостывшего стола. Обе детали в итоге я сломал (в самом тонком месте, вдоль слоя).

То есть просто так и сама по себе деталь с нагретого ситаллового стекла не отскочит – это однозначный плюс! Необходимо будет ждать остывания стекла и поддевать за краешек шпателем (а не так как я – хватать и дергать).
Вот фото поломанных деталей: кронштейн я снимал в раскачку при температуре около 85-90 градусов (уже остывал стол).
Ведро сломал при 80, оно тонкое, его действительно снимать только при помощи шпателя.



Вот тут хорошо заметна разница на видео — первые кадры — это я пытаюсь снять деталь сразу после окончания печати. Далее, через 10 минут, после остывания столика.




Печатаю на стекле уже больше месяца и могу оценить плюсы и минусы установки ситаллового стекла на 3D принтер:

Плюсы
1) Высокая адгезия при печати прямо на поверхности нагретого стекла без дополнительных средств (без лаков, клея и скотча).
2) Низкий коэффициент расширения стекла – поверхность не сжимается и не растягивается при температурных изменениях, что в свою очередь не деформирует деталь при печати с подогревом.
3) Ассортимент размеров. Я смог выбрать требуемый под размеры своей дельты (300мм), под которую тяжело было в принципе найти готовое стекло.

Минусы: стоимость +30...50% относительно боросиликатных стекол.

Дополнительная информаций:
Магазин, где я покупал ситалловое стекло.
Тема на 3dtoday про тестирование стекла
и еще

Инструкция 1
Инструкция 2

В заключение скажу, несмотря на то, что первого взгляда стоимость на ситалловые стекла выше, чем у простых стекол кажется минусом и отпугивает от приобретения, но я для себя решил, что итоговая стоимость получается на уровне при учете расходных материалов и затрат времени на подготовку (мытье столика от клея и от вонючего абс-сока т.п.). Неплохое приобретение, особенно, если вы желаете «обновить» свой принтер, или тем более, если в комплекте вашего принтера стекла не было.