Jeg fandt ud af at 100 % infill ikke gør dine 3D print tætte

Det minder lidt om at tætne et badeværelse med bare mere fugemasse. Hvis der er hul bagved fliserne, hjælper det ikke at smøre ti ekstra lag udenpå. Det er lidt den samme historie med vandtæt 3D print.

Jeg har selv været der. Første projekt var en lille vandtank til et elektronikprojekt. 100 % infill, masser af lag, tre timer senere stod jeg med en flot beholder. Som sivede. Meget stille, men den sivede. Det var ikke infill, der var problemet. Det var alt det andet.

Hvad betyder “vandtæt” egentlig?

Inden vi begynder at skrue på settings, er det godt lige at være ærlig omkring, hvad “vandtæt 3D print” skal kunne for dig.

Tre niveauer af tæthed

Jeg plejer at tænke i tre niveauer:

• Niveau 1: Sivedryp – den klassiske “det bliver lidt fugtigt under” efter en halv time. Typisk mikrosprækker mellem walls.
• Niveau 2: Nedsænket uden tryk – delen ligger i vand (eller er fyldt med vand) i lang tid uden synlige bobler eller våde pletter.
• Niveau 3: Tryk og seriøs belastning – beholdere under tryk, varmt vand, måske endda noget der minder om en tryktank.

Til hobbybrug er de fleste ude efter niveau 1 eller 2. Niveau 3 hører ærligt talt ikke hjemme på en almindelig FDM-printer i kælderen. Slet ikke, hvis det handler om sikkerhed.

Jeg skriver det lige helt lige ud: FDM-print er fyldt med små porer. Vi kan minimere dem, vi kan forsegle dem, men vi skal ikke lege VVS-installatør til centralvarmen med PLA.

Metode 1: Få selve printet til at blive mere tæt

Hvis din del bare skal holde til lidt vand, kondens, en kortvarig fyldt beholder eller lignende, så er den første strategi at gøre selve printet mindre porøst.

Glem infill, tænk vægge og top/bund

Første gang jeg printede en vandtæt beholder, skruede jeg infill op på 100 %. Det hjalp noget, men det var ikke der, magien lå.

Det er især tre ting, der gør forskellen:

• Antal vægge (perimeters/walls) – gå op på 4 til 6 vægge til beholdere.
• Top- og bundlag – mindst 6 til 8 lag, gerne mere ved 0,2 mm layer height.
• Overlap mellem infill og vægge – typisk 10 til 20 % i sliceren.

Væggene er det, der rent faktisk holder vandet inde. Infill er mest til styrke og form. Tænk hellere: “massive vægge” end “massivt infill”.

Temperatur og flow: luk hullerne

Når printet siver, er det tit fordi lagene ikke smelter ordentligt sammen. Sådan lidt som tørt franskbrød, der er skåret i skiver: det ser solidt ud, men der er sprækker mellem skiverne.

Prøv:

• Skru 5 til 10 °C op for nozzle i forhold til din normale setting for samme filament.
• Sænk hastigheden for vægge (walls) til 20 til 40 mm/s.
• Flow en anelse op – f.eks. fra 100 % til 103 til 105 %, hvis din ekstrudering ellers er kalibreret fornuftigt.

Hvis du vil være lidt mere systematisk med flow, så giver det mening at kigge på de mere nørdede metoder til at få styr på ekstruderingen. Der ligger bl.a. en artikel her om flow-justering uden gætteri, som er værd at bruge en aften på.

Er din dyse slidt, eller har du i forvejen tegn på under- eller overekstrudering, så får du også sværere ved at lave tætte dele. De typiske symptomer er faktisk de samme som ved læk-print: små huller, ujævne vægge, mærkelige overflader. Hvis du genkender det, så er artiklen om under- og overekstrudering en god makker til det her emne.

Layer height og line width til vandtæthed

Grov tommelfingerregel: lidt lavere layer height giver bedre lag-sammenhæng, fordi hvert lag presses mere mod det forrige.

• Brug f.eks. 0,16 til 0,2 mm i stedet for 0,28 mm, når delen skal være tæt.
• Sæt line width en anelse over dysestørrelse, f.eks. 0,45 til 0,48 mm med 0,4 mm dyse.

Det giver dig lidt mere materiale pr. spor og hjælper med at fjerne små mikrosprækker.

Metode 2: Design dig til tæthed

Indstillingerne kan ikke redde et design, der er dømt til at lække. Her bliver det lidt mere nørdet, men det er også her, du kan vinde rigtigt meget uden at skulle bade alting i epoxy.

Glatte pakflader og simple overgange

Hvis du laver låg, samlinger eller fittings, så gør dig selv en tjeneste:

• Lav store, flade pakflader i stedet for små tynde kanter.
• Undgå små V-formede riller i pakfladen, hvor plasten har svært ved at lægge sig tæt.
• Print pakfladerne i en orientering, hvor lagene ligger parallelt med fladen, ikke som trappetrin.

Hvis du designer i et CAD-program, så lander det her meget naturligt i kategorien funktionelt og parametrisk design. Et par timer brugt her kan spare dig for mange runder fugtsøgende test.

O-ringspor og labyrintsamlinger

Til tæthed i samlinger er en O-ring næsten snyd, men på den gode måde.

Et basic setup:

• Lav et spor til O-ring i enten han- eller hun-delen. Typisk en cirkulær rille.
• Lad den modsatte del have en flad pakflade, der trykker direkte mod O-ringen.
• Sørg for, at O-ringen bliver komprimeret en smule (ofte 10 til 20 % af dens tykkelse).

Hvis du ikke vil bruge O-ringe, kan du bruge det samme princip til at lave en slags labyrint. Altså flere små “sving” i fugen, så vandet skal sno sig igennem flere kontaktflader. Det hæver chancen for, at eventuelle mikrosprækker ikke går hele vejen igennem.

Dræn og “fail safe”

En detalje, der har reddet mig et par gange: lav kontrollerede dræn.

Hvis din beholder skal sidde oven på noget følsomt (f.eks. elektronik), så design den, så eventuel lækage løber væk fra det følsomme. En lille rille, et ekstra hul i en yderside, en styring af, hvor vandet havner først.

Det gør din første leak test lidt mindre nervepirrende.

Metode 3: Varmebehandling (annealing) kan hjælpe lidt, men ikke mirakuløst

Nogle materialer kan varmebehandles, så lagene i princippet smelter mere sammen. PLA kan f.eks. anneales i ovn, PETG og ASA kan også påvirkes lidt.

Men her er det ærlige svar: jeg bruger det sjældent kun for vandtæthedens skyld.

Hvornår det kan give mening

Varmebehandling kan:

• Give en smule bedre lag-sammenbinding.
• Gøre materialet mere varmestabilt (især PLA, der ellers bliver blødt ret hurtigt).

Hvis du alligevel vil anneale en beholder af andre grunde, kan du godt se det som et lille ekstra plus for tæthed. Men jeg ville ikke designe et projekt, der kræver perfekt tæthed, kun baseret på den effekt.

Forvrængning og tolerancer

Varme gør plast blødere. Det betyder typisk:

• Huller kan blive mindre.
• Flader kan bue en anelse.
• Samlinger med tætte tolerancer kan binde eller blive for stramme.

Så hvis du har meget snævre tolerancer, eller hvis noget allerede lige præcis passer, kan annealing ødelægge pasningen. Til vandtæt 3D print med bevægelige samlinger eller skruegevind ville jeg være forsigtig med ovnen.

Metode 4: Overfladeforsegling uden at smadre pasformen

Overfladebehandling er ofte det, folk hopper til som det første. Epoxy, lak, PU, du kender listen. Det virker, men prisen er ofte tolerancer og detaljer.

Epoxy og lignende belægninger

Epoxy (f.eks. tyndtflydende 2-komponent) kan gøre næsten hvad som helst tæt, hvis du lægger et jævnt lag på indersiden af en beholder.

Fordele:

• Giver meget god tæthed, også på porøse prints.
• Kan bygges op i flere lag, hvis første lag ikke er perfekt.

Ulemper:

• Bygger tykkelse på – dine indvendige mål bliver mindre.
• Kan løbe eller samle sig i hjørner.
• Duping på skruelåg, gevind eller præcise samlinger kan ødelægge pasformen.

Mit trick er at bruge epoxy kun på indvendige flader, hvor tolerancerne ikke er kritiske, og lade samlinger, hvor ting skal skrues på, være så rene som muligt. Hvis der skal noget skrues ind i en epoxy-belagt beholder, designer jeg gerne lidt ekstra afstand fra starten.

Lak og tyndere forsegling

Spraylak og PU-lak kan også hjælpe noget, især mod sivedryp. Det er ikke lige så effektivt som epoxy, men det spiser heller ikke dine tolerancer helt på samme måde, hvis du holder dig til et par tynde lag.

Reglen er den samme: alt hvad du påfører som film, ændrer målene. Det er ikke gratis. Hvis du arbejder med pasform og små tolerancer, så tænk efter, hvor du har råd til at miste 0,1 til 0,3 mm til en belægning.

Materialevalg: PLA, PETG, ASA og vennerne i vand

Materialet gør faktisk en forskel, men ikke helt på den måde, mange tror. Det handler både om vand, temperatur og lys.

PLA: kan godt, men ikke til varme og sol

PLA kan holde vand udmærket i sig selv. Problemet er mere:

• Det blødgør allerede omkring 50 til 60 °C.
• Det kan slå sig og blive sprødt over tid, især i sollys og udendørs miljø.

Til en lille indendørs vandbeholder eller kortvarig brug kan PLA være ok, især hvis du forsegler indersiden. Men jeg ville ikke bruge PLA til noget, der står fast i en solrig vindueskarm eller får varmt vand.

PETG: god kandidat til vandtæt 3D print

PETG er generelt et godt bud, når der er vand med i billedet:

• Det er mindre sprødt end PLA.
• Det tåler højere temperaturer (typisk op til 70 til 80 °C, før det bliver kritisk blødt).
• Det er rimeligt kemikalieresistent til almindelige husholdningsvæsker.

Til gengæld kan PETG godt være lidt strenget og tricky at få pænt. Hvis du kæmper med spindelvæv, så er der en artikel om PETG og tråde, der er værd at kigge på, inden du laver din første vandtætte beholder i det.

ASA/ABS og andre mere tekniske materialer

ASA og ABS kan også bruges til vandtætte dele, især udendørs, fordi de tåler sol og varme bedre. Men her har du andre udfordringer:

• De warper lettere, så store beholdere kan blive skæve.
• De kræver ofte enclosure og bedre ventilation.

Hvis du har styr på dit setup og gerne vil lave noget, der skal hænge ude ved regnvandstønden hele sommeren, kan ASA være et stærkt bud. Bare regn med flere testprints.

Sådan tester du om dit print faktisk er tæt

At gætte sig til tæthed er en hurtig vej til våde hylder. En simpel leak test tager ikke lang tid og sparer dig for at stole på håb og fine preview-billeder.

Farvet vand og papir-test

Min standardtest til beholdere på niveau 1 og 2 ser sådan ud:

1. Stil printet på et stykke hvidt papir eller køkkenrulle.
2. Bland lidt frugtfarve eller kaffe i vandet, så det er nemmere at se.
3. Fyld beholderen helt op og lad den stå i mindst 30 til 60 minutter.
4. Tjek papiret for små farvede pletter eller fugt.

Hvis du vil være ekstra grundig, så lad den stå natten over.

Let undertryk-test

Vil du teste, om noget kan holde tæt ved lidt trykforskel (stadig hobby-niveau), kan du:

• Fylde beholderen helt op.
• Sætte et låg på eller en slange til, hvor du kan suge en smule luft ud (eller trykke en smule luft ind).
• Smøre en tynd sæbeopløsning på kritiske samlinger udefra og se efter bobler.

Det er ikke en godkendt industri-test, men det er fint til “skal min regnsensor-boks overleve en efterårsstorm”-niveau.

Hvornår du bare skal lade være

Der er nogle projekter, hvor jeg ret konsekvent siger nej til 3D print som løsning. Ikke fordi det ikke kan lade sig gøre teknisk, men fordi risikoen er større end gevinsten.

Trykbeholdere og sikkerhed

Alt hvad der minder om:

• Trykbeholdere til luft eller gas.
• Vandbeholdere under højt tryk.
• Dele, hvor en fejl kan give personskade (eksplosion, brud med skarpe stykker).

Det hører ikke hjemme som FDM hobbyprojekt. Her er der materialestandarder, godkendelser og sikkerhedsregler, som PLA og PETG på en bordprinter simpelthen ikke er lavet til.

Varm væske og drikkevand

To hurtige tommelfingerregler:

• Varmt vand (over ca. 60 °C) i kombination med tryk og 3D print er en dårlig cocktail.
• Drikkevand direkte i 3D-printede beholdere eller fittings er noget, jeg personligt holder mig fra.

Selv hvis en filamentproducent skriver “food safe” på deres rulle, så er der stadig open questions omkring farvestoffer, printprocessen, små sprækker hvor bakterier kan gemme sig osv. Skal noget bruges til mad og drikke regelmæssigt, så ville jeg hellere printe en form og støbe i et godkendt materiale bagefter end hælde morgenkaffen direkte i en PETG-kop.

Hvordan du vælger metode i praksis

Lad os binde det lidt sammen med en hurtig beslutningssti, som jeg selv bruger.

Min egen lille tommelfinger-model

• Skal det bare ikke sivedryppe?
  Gå efter: flere vægge, flere top/bundlag, lavere layer height, lidt højere temperatur og flow. Test med farvet vand. Ingen coating, medmindre der er tydelige lækager.
• Skal det kunne ligge i vand længe uden synlig lækage?
  Samme som ovenfor + bedre design af pakflader og eventuelt O-ring eller labyrint. PETG eller ASA er gode bud. Overvej tynd epoxy på indersiden, hvis testen fejler.
• Skal det holde til udendørs vejr?
  Brug ASA/ABS eller PETG, design til dræn og “fail safe”, og accepter at du nok skal igennem flere iterations.
• Handler det om tryk, varme væsker eller noget, der kan gå rigtigt galt?
  Drop 3D-print som bærende, tæt del. Brug det måske til jigs, holdere eller forme i stedet.

Jeg synes egentlig, den vigtigste lektie her er, at “vandtæt 3D print” ikke er én hemmelig setting, men en kombination af fornuftige valg. Når først du accepterer, at infill ikke er løsningen på alt, bliver det faktisk lidt sjovere at nørde med vægge, design og test i stedet for bare at hælde mere plastik i problemet.