PLA ฟองเบา (LW-PLA): ตั้ง ความหนาแน่น ด้วยอุณหภูมิหัว เบาแค่ไหน อ่อนแค่ไหน
PLA ที่ฟูเป็นฟองในหัวพิมพ์ ยิ่งร้อนยิ่งเบา เหมาะเครื่องร่อนและคอสเพลย์ ผลวัดอิสระชี้ว่าเบาได้น้อยกว่าคำโฆษณา และความแข็งแรงหายเร็วกว่าน้ำหนัก
- PLA ฟองมีสารฟูที่ทำงานตามอุณหภูมิหัว ผลวัดอิสระพบว่าเริ่มฟูราว 215 °C และฟูสุดราว 240–250 °C
- ฟูแล้วต้องลด flow ตาม สูตรคร่าว ๆ คือ flow ≈ 1 ÷ อัตราขยายปริมาตร ฟู 2.2 เท่า ใช้ flow ราว 45%
- ที่ความหนาแน่น 44% ของ PLA ปกติ แรงดึงเหลือราวหนึ่งในสี่ และการยึดชั้นเหลือราว 13% เหมาะกับชิ้นเบาที่ไม่รับแรง
- retraction แทบไม่ช่วยเพราะเส้นฟูต่อเนื่องในหัว ใช้ vase mode ลดเส้นใย และ hotend ที่มีท่อ PTFE ไม่ควรพิมพ์นานเกิน 250 °C
PLA ฟอง (มักขายในชื่อ LW-PLA หรือ lightweight PLA) ผสมสารฟูที่ทำงานเมื่อโดนความร้อนในหัวพิมพ์ เส้นที่ออกมาจึงพองเป็นฟองอากาศเล็ก ๆ ข้างใน ชิ้นงานเบาลงมาก และเราตั้งได้เองว่าจะให้เบาแค่ไหนด้วยอุณหภูมิหัว เหมาะกับเครื่องร่อน เครื่องบินบังคับ และชุดคอสเพลย์ แต่ผลทดสอบอิสระชี้ว่าเบาได้น้อยกว่าคำโฆษณา และความแข็งแรงหายเร็วกว่าน้ำหนักที่ลดลง
ตัวเลขในบทมาจากเอกสารผู้ผลิตและผลทดสอบอิสระบนเครื่อง bed-slinger หัว 0.4 mm ตัวเลขของแต่ละยี่ห้อต่างกัน ใช้เป็นแนวทาง ไม่ใช่ค่าตายตัว
ฟองเกิดยังไง ทำไมอุณหภูมิคุมได้
สารฟูในเส้นปล่อยก๊าซเมื่อร้อนถึงจุดหนึ่ง ยิ่งร้อนยิ่งปล่อยมาก เส้นจึงพองมากขึ้นและความหนาแน่นลดลง เอกสารผู้ผลิตบอกว่าอัตราฟูยังขึ้นกับความเร็วพิมพ์และขนาดห้องหลอมในหัวด้วย เพราะเวลาที่เส้นอยู่ในความร้อนนานขึ้นก็ฟูมากขึ้น
| แหล่ง | เริ่มฟู | ฟูมากสุด / ความหนาแน่นต่ำสุด |
|---|---|---|
| ผู้ผลิตรายที่ 1 | ราว 230 °C | เบาลงได้ถึง 65% ปริมาตรเกือบ 3 เท่า ความหนาแน่น 0.40–0.48 g/cm³ |
| ผู้ผลิตรายที่ 2 | ไม่ระบุ | ปริมาตร 220% ความหนาแน่นต่ำสุด 0.54 g/cm³ |
| ผลวัดอิสระ (รายที่ 1) | ราว 215 °C | ราว 240–250 °C ปริมาตรขยายแค่ 2 เท่ากว่า ๆ |
ข้อสังเกต: ตัวเลขสมบัติกลของผู้ผลิตรายที่ 2 วัดจากชิ้นทดสอบที่ฉีดขึ้นรูป ไม่ใช่ชิ้นที่พิมพ์ฟู จึงเอามาเทียบกับงานพิมพ์ตรง ๆ ไม่ได้
ผลวัดอิสระ: เบาลงเท่าไร อ่อนลงเท่าไร
ผลทดสอบอิสระพิมพ์ชิ้นทดสอบสามชุดบนเครื่องเดียว ม้วนเดียว เทียบที่ 205 °C (ยังไม่ฟู) 225 °C และ 250 °C
| ค่า | 205 °C ไม่ฟู | 225 °C (ความหนาแน่น 67%) | 250 °C (ความหนาแน่น 44%) |
|---|---|---|---|
| แรงดึงแนวนอน | 49 MPa | 24 MPa | 12 MPa |
| การยึดชั้น | ราว 2/3 ของแรงดึงแนวนอน | 13 MPa | 4.3 MPa |
| ตะขอรับน้ำหนัก | 59 kg | 30 kg | 17 kg |
| ความแข็งตึงตอนงอ (modulus) | 3,200 MPa | 1,600 MPa | 900 MPa |
ผลกระแทก ชิ้นที่พิมพ์แนวนอนเหนียวกว่า PLA ปกติ ใกล้ PLA แบบเหนียว ส่วนชิ้นตั้งดูดซับพลังงานได้พอ ๆ กันไม่ว่าฟูแค่ไหน
น้ำหนักเหลือ 44% แต่แรงดึงเหลือราว 24% และความแข็งตึงเหลือราว 28% เบาลงครึ่งหนึ่ง ไม่ได้แปลว่าแข็งแรงต่อน้ำหนักเท่าเดิม
เหตุผลคือโฟมที่มีรูพรุน ความแข็งแรงและความแข็งตึงลดลงเร็วกว่าความหนาแน่น (ความสัมพันธ์แบบ Gibson-Ashby ที่ใช้อธิบายโฟม) ผู้ทดสอบสรุปว่าวัสดุนี้เหมาะกับชิ้นเบาที่ไม่สำคัญเชิงโครงสร้าง
ตัวอย่างตัวเลข: ตั้ง flow และคาดน้ำหนัก
สมมติปีกเครื่องร่อนที่ถ้าพิมพ์ด้วย PLA ปกติ (ไม่ฟู) หนัก 100 g
- ตั้ง flow ถ้าเส้นพองปริมาตร 2.2 เท่า แต่ slicer ยังฉีดเท่าเดิม เส้นจะอ้วนเกินหมด ต้องลดให้ปริมาณเส้นหลังฟูเท่ากับที่ slicer คิดไว้: flow ≈ 1 ÷ 2.2 ≈ 0.45 (45%) ตรงกับเอกสารผู้ผลิตที่ยกตัวอย่างว่าที่ 270 °C ตั้งอัตราฉีดชั้นแรก 45%
- คาดน้ำหนัก ที่ความหนาแน่น 44% ของ PLA ปกติ ปีกหนักราว 100 × 0.44 = 44 g ผู้ทดสอบยืนยันว่าน้ำหนักชิ้นงานเป็นสัดส่วนกับ flow
- คาดความแข็งแรง แรงดึงเหลือราว 12 ÷ 49 ≈ 25% ความแข็งตึงเหลือ 900 ÷ 3,200 ≈ 28% ปีกเบาลงครึ่งกว่า แต่งอง่ายขึ้นเกือบสี่เท่า ต้องเพิ่มโครงหรือ spar
ค่า flow ที่ถูกจริงต้องหาเองทุกเครื่อง ผู้ทดสอบใช้วิธีพิมพ์ผนังเส้นเดียวแล้ววัดความหนาซ้ำหลายรอบ แบบเดียวกับขั้น flow ในบทจูนฟิลาเมนต์ม้วนใหม่ และต้องหาใหม่เมื่อเปลี่ยนอุณหภูมิหรือความเร็ว
ตั้งเครื่องยังไง
ค่าจากเอกสารผู้ผลิตสองราย
| ค่า | ช่วงที่แนะนำ |
|---|---|
| หัวพิมพ์ | 190–270 °C (รายหนึ่ง) / 195–260 °C (อีกราย) |
| เตียง | 45–60 °C |
| ความเร็ว | 40–100 mm/s |
| พัดลม | 100% |
ข้อควรรู้เพิ่ม
- ชั้นแรก เอกสารผู้ผลิตแนะนำให้ความเร็วชั้นแรกเท่ากับความเร็วพิมพ์จริง และอัตราฉีดชั้นแรกเท่ากับ flow ที่ใช้ฟู เพราะชั้นแรกช้ากว่าจะอยู่ในความร้อนนานและฟูต่างจากชั้นอื่น
- retraction แทบไม่ได้ผล เส้นฟูต่อเนื่องในห้องหลอม เส้นใยจึงเป็นเรื่องปกติ ผู้ทดสอบลองเพิ่มระยะดึงแล้วหัวอุดเมื่อเกินราว 2.5 mm ผู้ผลิตแนะนำโมเดลเครื่องบินแบบ vase mode ที่หัวแทบไม่ต้องกระโดดข้าม
- อุณหภูมิกับหัว PTFE hotend ที่มีท่อ PTFE ส่วนใหญ่ไม่ควรใช้นานเกิน 250 °C จะฟูมากกว่านั้นต้องเป็น all-metal
- สีเหลือง ชิ้นที่ฟูร้อนเหลืองขึ้นได้ ลดอุณหภูมิช่วยได้
- ความชื้น เก็บแบบ PLA ทั่วไป ดูบทอบและเก็บฟิลาเมนต์
เหมาะกับงานไหน
- ผิวปีก ลำตัวเครื่องร่อน เครื่องบินบังคับ น้ำหนักต่อพื้นที่ปีก (wing load) ลดลง ความเร็วที่เครื่องเริ่มร่วง (stall speed) ต่ำลง ส่วนที่รับแรงยังต้องมี spar หรือวัสดุทึบ
- คอสเพลย์ หมวก เกราะ ชิ้นใหญ่ที่ต้องใส่ทั้งวัน ผิวด้านกลบรอยชั้นได้ดี ทาสีง่าย
- โมเดลเรือ ผู้ผลิตรายหนึ่งระบุไว้ในรายการงานที่เหมาะ
ไม่เหมาะ: ฐานมอเตอร์ ขายึด ตะขอรับน้ำหนัก ข้อต่อ snap-fit ทุกอย่างที่ความแข็งตึงสำคัญ
ข้อผิดพลาดที่เจอบ่อย
- เปิดอุณหภูมิสูงแต่ไม่ลด flow เส้นอ้วนเกิน ผิวนูน ชิ้นงานหนักกว่าที่คิด และขนาดเพี้ยน
- เชื่อตัวเลขเบาสุดบนกล่อง ผลวัดอิสระได้ปริมาตรขยายแค่ 2 เท่ากว่า ไม่ใช่เกือบ 3 เท่า
- ไล่ retraction ยาวขึ้นเรื่อย ๆ แก้เส้นใยไม่หาย แต่หัวอุด
- ชั้นแรกช้าตามค่าตั้งต้น ชั้นแรกฟูต่างจากชั้นอื่น ติดเตียงแน่นเกินหรือขนาดเพี้ยน
- ใช้แทน PLA ปกติในชิ้นรับแรง เบาครึ่งหนึ่งแต่อ่อนลงราวสี่เท่า
แหล่งข้อมูล
คำถามที่พบบ่อย
เครื่องหัว PTFE พิมพ์ได้ไหม
พิมพ์ได้ในช่วงอุณหภูมิที่ฟูน้อยถึงปานกลาง เอกสารผู้ผลิตรายหนึ่งเตือนว่า hotend ที่มีท่อ PTFE ส่วนใหญ่ไม่ควรใช้นานเกิน 250 °C เกินจากนั้นควรเป็น hotend แบบ all-metal
ทำไมชิ้นงานเหลืองขึ้น
เส้นที่ฟูที่อุณหภูมิสูงเหลืองขึ้นได้ตามปกติ ลดอุณหภูมิลงจะเหลืองน้อยลง แต่ก็ฟูน้อยลงและหนักขึ้นด้วย
ใช้ทำชิ้นส่วนรับแรงของโดรนได้ไหม
ไม่ควร ความแข็งแรงและความแข็งตึงลดเร็วกว่าน้ำหนัก ใช้กับผิวปีก ลำตัว หรือโครงตกแต่ง ส่วนที่รับแรงอย่างฐานมอเตอร์ใช้วัสดุทึบ
วงจรและโค้ดในบทความทดสอบกับบอร์ดตัวอย่าง บอร์ดต่างรุ่นอาจใช้ขาต่างกัน ตรวจ pinout ของบอร์ดที่ใช้ก่อนต่อไฟเสมอ