ทำไมต้องอบเส้นพลาสติก?

รู้ไหมว่ามีอีกวิธีหนึ่งที่สามารถเพิ่มคุณภาพให้งานพิมพ์สามมิติได้ นั่นคือการทำให้เส้นพลาสติกที่เราใช้มันแห้ง ในที่นี้ไม่ได้หมายถึงว่ามันเปียกน้ำ (แต่จริง ๆ ก็คือน้ำเป็นตัวการแหละ) การมีน้ำหรืออีกนัยหนึ่งคือความชื้นอยู่ในเส้นพลาสติกจะทำให้ผิวงานไม่สวย เกิดเส้นใยแมงมุม หรือบางทีก็ทำให้งานเสียได้เลย

ก่อนอื่นต้องเล่าให้ฟังว่าทำไมมีน้ำอยู่ในเส้นพลาสติกได้ เส้นพลาสติกที่ใช้ในการพิมพ์สามมิติเกือบทั้งหมดมีโครงสร้างที่สามารถดูดความชื้นในอากาศและเมื่อความชื้นเข้าไปอยู่ในเนื้อพลาสติกก็จะทำให้สูญเสียคุณสมบัติบางอย่างไป โดยที่พลาสติกบางชนิดเช่น PETG, PC, ABS และ Nylon มีความสามารถดูดความชื้นได้มากกว่าพลาสติกชนิดอื่นอีกด้วย ซึ่งพลาสติกเหล่านี้ทางโรงงานผู้ผลิตมักจะแนะนำให้อบแห้งก่อนนำไปพิมพ์ทุกครั้งด้วย
ทำไมต้องอบเส้นให้แห้ง

เพื่อน ๆ อาจจะเคยเจอว่า เส้นพลาสติกที่เคยพิมพ์งานได้สวยมากตอนที่ซื้อมาใหม่ ๆ แต่หลัง ๆ งานพิมพ์เริ่มไม่สวย ผิวหยาบ มีเส้นใยเยอะ หรืองานเปราะหักง่าย ไม่แข็งแรงเหมือนเดิม สาเหตุส่วนหนึ่ง และอาจเป็นส่วนใหญ่มาจากความชื้นในเส้นพลาสติก และเมืองไทยเป็นเมืองที่มีอากาศร้อนชื้น พลาสติกจะดูดความชื้นได้ดียิ่งขึ้น โดยเฉพาะหน้าร้อน และหน้าฝน เมื่อเส้นพลาสติกถูกความร้อนที่หัวพิมพ์น้ำในเส้นพลาสติกจะเกิดการระเหย และเดือดทำให้งานพิมพ์เสียหาย ดังนั้นเรามาทำความรู้จักวิธีการทำเส้นพลาสติกให้แห้งซึ่งมีหลายวิธีที่เราจะแนะนำ

จะรู้ได้อย่างไรว่าถึงเวลาต้องอบเส้นพลาสติก
เมื่อมีเสียงแปะแปะ หรือซ่า ๆ เหมือนน้ำเดือด ตอนฉีดเส้นออกมา

ลองเปิดความร้อนที่หัวฉีด แล้วให้เครื่องฉีดเส้นออกมาสัก 10 ซม. ถ้าได้ยินเสียงเหมือนน้ำเดือด หรือบางครั้งจะมีไอน้ำลอยออกมาด้วย นั่นแหละเส้นพลาสติกม้วนนั้นต้องเอาไปอบแห้งแล้ว เมื่อความชื้นที่อยู่ในเนื้อพลาสติกระเหย และเดือดอย่างรวดเร็วจะทำให้มีความเสี่ยงที่งานจะเกิดความเสียหายได้

มีเส้นใยให้เห็นมากขึ้น

ลูกค้าเราหลายคนพบว่าเมื่อซื้อเส้นไปใหม่ ๆ จะพิมพ์งานได้สวยมาก แต่พอผ่านไปหลายเดือนกลับพบว่ามีปัญหาเส้นใย และผิวงานหยาบ พอเราแนะนำให้อบเส้นพลาสติกก่อนพิมพ์ ปัญหาก็หายไป
การจ่ายเส้นของหัวพิมพ์ไม่สม่ำเสมอ

อีกอาการหนึ่งที่บอกว่าเส้นชื้นก็คือการที่หัวพิมพ์ฉีดเส้นออกมาไม่สม่ำเสมอ

เมื่อพลาสติกดูดซับความชื้น มักจะไม่ได้ดูดความชื้นเท่า ๆ กันทั้งม้วน ทำให้บางส่วนมีความชื้นมากกว่าส่วนอื่น เมื่อน้ำในพลาสติกเดือดในหัวพิมพ์จะเกิดแรงดันในระหว่างพิมพ์ทำให้เนื้อพลาสติกถูกฉีดออกมาไม่เท่ากันเป็นช่วง ๆ จึงเห็นเส้นเลเยอร์มีขนาดไม่เท่ากัน งานพิมพ์ก็ดูไม่สวย นอกจากนั้นเมื่อเส้นพลาสติกดูดความชื้นมาก ๆ จะทำให้ขนาดเส้นใหญ่ขึ้นบางครั้งจาก 1.75 มม. อาจบวมไปถึง 1.8 มม.

 

เส้นพลาสติกเปราะ หักง่าย

เส้นพลาสติกเปราะ หักง่ายมักจะเกิดกับพลาสติกชนิด PLA เนื่องจากความชื้นที่มันดูดเข้าไป ทำให้ความยืดหยุ่นหายไป ซึ่งอาจจะไม่พบอาการนี้กับพลาสติกชนิดอื่น เมื่ออบแห้งแล้ว เส้นพลาสติกก็จะกลับมาเหนียวเหมือนเดิม
ในการอบเส้นให้มีประสิทธิภาพ จะต้องมีพื้นที่ปกปิดมิดชิดในขณะที่อุณหภูมิสูงขึ้น และต้องควบคุมอุณหภูมินั้นได้ค่อนข้างแม่นยำ

เครื่องอบเส้นพลาสติก

จริง ๆ แล้วเครื่องอบเส้นพลาสติกเป็นอุปกรณ์ที่ดี เพราะมันถูกออกแบบมาให้ใช้กับเส้นพลาสติกโดยเฉพาะ โดยพื้นฐานมันจะให้ความร้อนกับเส้นพลาสติกเพื่อไล่ความชื้นออกไป แต่มันก็มีความสามารถพิเศษหลายอย่างที่น่าใช้เช่น บางเครื่องสามารถหมุนม้วนพลาสติกให้ได้รับความร้อนเท่า ๆ กันทั้งม้วน หรือมีพัดลมเป่าไล่ความชื้น บางเครื่องก็ป้อนเส้นพลาสติกเข้าไปที่เครื่องพิมพ์ได้เลย
แต่ข้อเสียสำคัญของเครื่องอบเส้นพลาสติกก็คือราคา มีตั้งแต่พันต้น ๆ ถึงหลักหมื่น และอีกข้อจำกัดคือ อบได้ครั้งละ 1-2 ม้วนเท่านั้น แต่ถ้าเพื่อน ๆ ใช้พลาสติก Nylon หรือ PETG บ่อย ๆ มันก็คุ้มที่จะซื้อมาใช้นะ

เตาอบ

เตาอบถือเป็นอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพสูง และง่ายที่สุดในการทำให้เส้นพลาสติกแห้ง แต่ก็ต้องเป็นเตาอบที่ควบคุมอุณหภูมิได้แม่นยำพอสมควร
เราขอแนะนำให้ใส่เทอร์โมมิเตอร์เข้าไปในเตาอบด้วย เพราะเตาอบส่วนใหญ่จะไม่ค่อยทำอุณหภูมิได้แม่นยำนัก PLA อาจเสียหายได้ในเวลาไม่กี่นาทีหากเตาอบร้อนเกินไป ในการอบด้วยเตาอบควรปล่อยให้อุณหภูมินิ่งก่อนค่อยใส่ม้วนพลาสติกเข้าไป เพราะบางเตาอบจะทำความร้อนสูงกว่าที่ตั้งไว้ก่อนที่จะนิ่ง

ข้อสำคัญ ห้ามใช้เตาอบไมโครเวฟในการอบเส้นพลาสติก เพราะความร้อนจากเตาอบไม่สม่ำเสมอ บางจุดอาจร้อนเกินไปจนพลาสติกละลายก่อนที่ความชื้นจะระเหยออกไปได้ และเส้นพลาสติกบางชนิดอาจจะผสวัสดุที่นำไฟฟ้า ทำให้เกิดประกายไฟภายในเตาอบ และเตาอบไมโครเวฟอาจทำให้เกิดปรากฏการ superheat และน้ำในเส้นพลาสติกเกิดระเบิดออกมาได้

เครื่องอบแห้งอาหาร
อีกอุปกรณ์หนึ่งที่หาได้ไม่ยากนักในครัวคือเครื่องอบแห้งอาหาร เครื่องนี้จะทำความร้อน และเป่าลมร้อนไปทั่วทั้งตู้ ทำให้อาหารแห้ง และมันตั้งอุณหภูมิได้พอดีกับการอบเส้น เราสามารถนำมาประยุกต์ใช้อบเส้นพลาสติกได้ แล้วมันยังมีราคาถูกกว่าเครื่องอบเส้นโดยเฉพาะอีกด้วย แต่เนื่องจากเครื่องอบแห้งอาหารไม่ได้ถูกออกแบบมาให้ใส่ม้วนพลาสติกได้ จึงต้องมีการดัดแปลงนิดหน่อย เพื่อน ๆ สามารถพิมพ์โครงมาแทนถาดที่มากับเครื่องตามแบบในลิงค์นี้ครับ https://www.thingiverse.com/thing:2795773

เครื่องพิมพ์สามมิติ
เราสามารถใช้ประโยชน์จากแท่นพิมพ์ของเครื่อง 3D printer ที่ทำความร้อนได้มาใช้อบเส้นพลาสติกได้ด้วย เครื่องพิมพ์จะต้องเป็นแบบตู้ปิด การอบในเครื่อง 3D printer จะใช้เวลานานกว่าวิธีอื่น โดยต้องอบอย่างน้อย 12 ชั่วโมง และต้องกลับด้านม้วนพลาสติกทุก 6 ชั่วโมง ถ้าเพื่อน ๆ ใช้เครื่อง Bambu Lab P1 series หรือ X1 series ลองดูวิธีทำตามนี้ครับ https://wiki.bambulab.com/en/general/bambu-filament-drying-cover
ตารางการอบเส้นด้วยเครื่องพิมพ์สามมิติ ผลลัพธ์ที่ได้อาจแตกต่างกันในแต่ละเครื่อง

Filament	อุณหภูมิแท่นพิมพ์ ℃	เวลา /ชม.	กลับด้านม้วน
PLA, PLA-CF/GF	65 – 75	12	ทุก 6ชั่วโมง
PETG, PETG-CF	75 – 85	12
ABS, ASA	90 – 100	12
TPU	80 – 90	12
PC	90 – 100	12
PVA, BVOH	90 – 100	12

** ต้องระวังแกนม้วนละลายในบางยี่ห้อ

อุณหภูมิในการอบ

ไม่ว่าเพื่อนๆ จะอบเส้นพลาสติกในอุปกรณ์ใดก็แล้วแต่ การตั้งค่าที่สำคัญคืออุณหภูมิให้เหมาะกับพลาสติกที่จะอบ โดยหลักการแล้วต้องตั้งอุณหภูมิ ให้ต่ำกว่า glass transition temperature ของพลาสติกนั้น ๆ glass transition temperature คืออุณหภูมิที่พลาสติกจะเปลี่ยนสถานะจากของแข็งเป็นของที่อ่อนนุ่ม ยกตัวอย่างเช่น PLA มี glass transition temperature ที่ 60°C ดังนั้นควรตั้งอุณหภูมิในการอบให้อยู่ที่ประมาณ 40°C – 50°C ส่วน ABS มีค่า glass transition temperature สูงกว่า อยู่ที่ประมาณ 105°C และควรคำนึงถึงแกนม้วนด้วยว่าเป็นวัสดุอะไร มีโอกาสละลาย หรือไหม้ในเตาอบหรือไม่ด้วย

PLA

PLA (หรือ polylactic acid) เป็นพลาสติกที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย เนื่องจากมันพิมพ์ได้ง่าย ไม่ต้องเตรียมอะไรมากมาย
อุณหภูมิที่แนะนำอยู่ที่ 40C-50 C นานอย่างน้อย 4 ชั่วโมง หากใช้เตาอบที่มีอากาศหมุนเวียน

PETG

PETG (หรือ polyethylene terephthalate glycol ) เริ่มเป็นที่นิยมในการพิมพ์สามมิติทดแทน ABS มากขึ้น เพราะให้คุณสมบัติในการทนความร้อนที่ดี และพิมพ์ได้ง่ายกว่า
อุณหภูมิที่แนะนำอยู่ที่ 60 C-65 C นานอย่างน้อย 4 ชั่วโมง

ABS

ABS (หรือ acrylonitrile butadiene styrene) เคยเป็นที่นิยมในการพิมพ์สามมิติในช่วงแรก ๆ ทุกวันนี้ก็ยังมีผู้ใช้อยู่เนื่องจากการทนความร้อนที่ดี แต่มีข้อจำกัดบางอย่าง ต้องมีเครื่องแบบตู้ปิดทึบเพื่อให้คุณภาพงานที่ดี และต้องมีระบบระบายอากาศที่ดีเพราะกลิ่นแรง
อุณหภูมิที่แนะนำอยู่ที่ 80 C-85 C นานอย่างน้อย 4 ชั่วโมง

TPU

TPU (หรือ thermoplastic polyurethane) เป็นที่นิยมในหมู่คนเล่น RC เพราะมันพิมพ์ส่วนประกอบที่นิ่มได้ เส้น TPU ที่ชื้นจะเกิดเส้นใยมาก และเส้นที่พิมพ์ไม่คงที่ หลังจากอบแล้วปัญหาจะหมดไปอย่างสิ้นเชิง
is huge.
อุณหภูมิที่แนะนำอยู่ที่ 40 C-45 C นานอย่างน้อย 5 ชั่วโมง

Nylon

Nylon เป็นพลาสติกที่ดูดความชื้นได้มากที่สุด และเร็วที่สุด ขอแนะนำว่าให้อบเส้นทุกครั้งที่จะพิมพ์ เพราะมันจะเริ่มดูดความชื้นตั้งแต่แกะห่อออกมาเลยทีเดียว ทางที่ดีควรพิมพ์กล่องที่ปิดสนิทเพื่อเก็บมันในขณะที่พิมพ์ หรือใช้เครื่องอบเส้นโดนเฉพาะ
อุณหภูมิที่แนะนำอยู่ที่ 80 C-90 C นานอย่างน้อย 12 ชั่วโมง

ASA

ASA (หรือ Acrylonitrile styrene acrylate) เหมือนกับ ABS แต่ทน UV ได้ดีกว่า จึงเหมาะกับการพิมพ์งานไปใช้กลางแจ้ง มันทนต่อการแตกร้าวจากแรงกระทำ และมันยังพิมพ์ง่ายกว่าอีกด้วย
อุณหภูมิที่แนะนำอยู่ที่ 80 C-85 C นานอย่างน้อย 4 ชั่วโมง

PC

PC (หรือ Polycarbonate) มักใช้ในวงการวิศวกรรมเนื่องจากความแข็งแรง และทนทานของมัน การพิมพ์ด้วย PC ยากมากหากไม่อบ เพราะมันดูดความชื้นได้มากพอ ๆ กับ Nylon ดังนั้นจึงแนะนำว่าควรอบก่อนเริ่มพิมพ์ทุกครั้ง และเก็บใส่ในภาชนะปิดสนิททุกครั้งหลังพิมพ์แล้ว
อุณหภูมิที่แนะนำอยู่ที่ 120 C-130 C นานอย่างน้อย 6 ชั่วโมง

เก็บม้วนพลาสติกที่อบแล้วอย่างไร

การเก็บม้วนพลาสติกที่อบแล้วก็มีความสำคัญ หากเพื่อน ๆ ต้องการปกป้องเส้นพลาสติกจากความชื้น และไม่อยากอบบ่อย ๆ การเก็บที่ดีก็จะช่วยป้องกันความชื้นและฝุ่น และยังช่วยยืดอายุของเส้นพลาสติกได้อีกด้วย
วิธีที่ง่ายที่สุดก็คือใส่ไว้ในถุงซิป พร้อมด้วยซิลิกาเจล หรือใช้ถุงสุญญากาศ กล่องสุญญากาศก็ได้ จากนั้นก็เก็บไว้ในที่ ๆ เย็น และมืด เนื่องจากความร้อน และแสงแดดสามารถทำให้พลาสติกเสื่อมสภาพเร็วขึ้นได้

สรุป หวังว่าบทความนี้จะช่วยให้เพื่อน ๆ ใช้งานเส้นพลาสติกได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด ลดโอกาสการพิมพ์เสีย หรืองานไม่สวยลงได้ แล้วพบกันใหม่ครับ