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Cruzamentos, nós e enrolamento em Filamentos 3D

Algo que acontece (vai sempre acontecer mais tarde ou mais cedo) a todas as pessoas que imprimem em 3D,  é serem surpreendidas com uma impressão 3D falhada a meio porque o filamento se encontra preso devido a um cruzamento/nó que o impede de ser alimentado para a impressora.

A intenção deste artigo é elucidar o porquê destes cruzamentos / nós  ou "Tangles" / "Knots"  ( como são conhecidos em inglês ) acontecem, como facilmente corrigir e como os prevenir no futuro.

Existem utilizadores que "já imprimem há anos com aquela marca X", "derretem quilos e quilos da marca X..." e nunca encontraram um cruzamentos / nó / tangle  um qualquer problema que se assemelhe, tanto como utilizadores que até hoje só tiveram nós naquela marca X e assim que mudaram deixaram de ter esse problema.

No entanto, se aquela marca de filamentos verdadeiramente tem um problema, porque é que continuam a haver tantos outros utilizadores a dizer que não têm problemas, a utilizá-la e a recomendá-la?

Filamento 3D cruzado com um nó
Temos que constatar que a impressão 3D ainda não é nem tem métodos universais, é um hobby com 1001 variáveis como:
- Todos temos impressoras 3D diferentes, com componentes diferentes.
- Alguns usam bowden, outros direct-drive.
- Todos temos extrusores diferentes.
- Todos temos níveis de paciência diferentes
- Todos colocamos os filamentos de forma diferente, uns imediatamente acima da impressora, outros de lado, outros até por baixo. 
- Alguns têm mais experiência, alguns são iniciantes.
- Todos utilizamos settings de retração diferentes, uns muita retração, outros menos.
- Alguns acreditam que os filamentos não devam rodar livremente, outros acreditam que o ideal é ter um spool holder com rolamentos bem oleados para que o filamento não tenha fricção ao ser puxado pelo extrusor.
- Alguns manuseam o filamento com todo o cuidado, alguns são mais distraídos.


Todas estas variáveis são perfeitamente naturais, mas afetam a nossa experiência pessoal e muitas das vezes não são reveladas ou analisadas.

É um facto de que, a forma como o filamento é enrolado em fábrica (Com mais tenção ou menos tenção, com um enrolamento mais perfeito ou um enrolamento mais aleatório) vai em combinação com todos estas variáveis que falamos anteriormente, aumentar ou diminuir a probabilidade de um utilizador encontrar cruzamentos.

Podemos confirmar que recebemos este tipo de situações de cruzamentos em qualquer marca ou tipo de filamento/enrolamento, recebemos feedback de utilizadores com cruzamentos/nós até mesmo em marcas de enrolamento "perfeito" como a Prusa ou Filament PM.

Porque é que os cruzamentos / nós / tangle  acontecem?

Há uma razão para o qual as bobinas de filamentos tenham a ponta inicial do filamento presa na lateral da bobine, de forma a garantir que esta ponta não passe por debaixo de uma outra espiral do filamento e crie um cruzamento / nó / tangle .

Devido à natureza filamentosa dos filamentos e ao facto do plástico reter uma memória/tensão plástica (da sua forma/estado físico inicial), o filamento vai sempre querer enrolar-se sobre si próprio. Quando a ponta é soltada + o facto de existir um elevado número de espirais no filamento, estas espirais desenrolam-se livremente o que leva a a que os cruzamentos aconteçam sempre de forma rápida e despercebida.

De qualquer forma, sempre que há um cruzamento em um filamento, é algo facilmente corrigível!

Cruzamentos / nós / tangles vindos durante o fabrico?

É um pensamento comum e natural da natureza humana, assim que encontramos um cruzamento no filamento pensar imediatamente de que este é um problema originado no fabrico e de que a culpa é da marca fabricante.

No entanto, mesmo que o filamento possa vir de fábrica apresentando um enrolamento "de mau aspecto/aleatório/sobreposto", é fisicamente impossível ocorrer um cruzamento de filamento num processo de enrolamento (que é contínuo e sem quebras), sendo este um problema originado durante o manuseio humano, ocorrendo após abertura tanto durante o manuseamento como durante a sua utilização.

Qualquer pessoa pode experimentar em casa, basta pegar num pedaço de filamento e segurar as duas pontas em tensão. Agora tentar fazer um cruzamento no filamento sem largar qualquer uma das extremidades. É fisicamente impossível.

A altura em que poderá acontecer um cruzamento de fábrica, é se, caso na fase final da preparação da bobina (em que envolve ação humana de cortar o filamento > prender o filamento > empacotar ) o operador perca a ponta do filamento e esta passe por baixo de uma outra espiral, o que, considerando que é um trabalhador experiente que faz a mesma ação imensas vezes por hora, e que as marcas não têm qualquer vantagem ou intenção de danificar a qualidade do seu produto,

Pode acontecer? Claro, a partir do momento que é envolvido um humano no processo e tendo em conta que nenhum humano é perfeito, no entanto é algo altamente improvável de acontecer e certamente não é correspondente de todo à frequência com que todos nós como makers encontramos cruzamentos nos filamentos.

Podes verificar abaixo nestes vídeos como o filamentos 3D são fabricados, tanto a marca nacional da Tucab, como o filamento Filament PM.

"Mal enrolado" = Filamento cruzado?

Não.
Um filamento com enrolamento de aspeto aleatório, em que as espirais se sobrepõem umas por cima das outras em direções mais aleatórias e que pode transmitir um aspeto "cruzado" não é de todo equivalente a ser um filamento com um cruzamento / nó / tangle .

Como já explicamos anteriormente, a natureza filamentosa aleatória pode facilitar que aconteçam cruzamentos de forma mais despercebida, mas continua a ser fisicamente impossível realizar um cruzamento num processo de fabrico contínuo, pelo que podes experimentar o mesmo em casa.


Mas o cruzamento aparece só a meio ou no final da bobine.

Um cruzamento / nó / tangle  acontece sempre à tona / na superfície do filamento. No entanto como acontece sempre de forma despercebida, um filamento com cruzamento esteja a ser utilizado, vai estar sempre a transportar este cruzamento para o interior do filamento e caso as condições da sua utilização (por exemplo retraction) deixem folga suficiente no filamento, o cruzamento pode-se manifestar apenas passado imensas horas, quando a bobine já está a meio ou mesmo no fim. 

O que acontece é que o cruzamento vai estar sempre a viajar cada vez mais para o interior da bobine e apenas se torna óbvio quando estiver sob pressão, levando a que a bobine aumente a sua tensão continuamente, dando origem a um filamento sobre grande tensão e originando os característicos barulhos de estalos da pressão de um filamento que foi cruzado.

Sobreposições

E filamento que fica "cruzado" por levar com impactos/cair no chão.

Depois existem as "Sobreposições", na maioria das vezes são incorretamente identificadas como nós/cruzamentos.
Uma sobreposição, em que o filamento não cruza (Não existe um nó, pois a ponta nunca foi perdida) mas onde a linha pode, devido a ter folga, cair para um espaço inferior e depois ser sobreposta por outras linhas que, estando sobre tensão, podem "trancar" o filamento dando a aparência de um nó.

Isto acontece por exemplo quando se permite que as espirais filamento tenham folga (por exemplo com settings de retraction) ou quando se permite que o filamento gire mais rápido do que a taxa de extração do filamento. Acontece também quando os filamentos são colocados muito próximos da impressora, na mesma altura da impressora (ou abaixo), o que leva a com a deslocação do estrusor movimente o filamento e permita que estas sobreposições aconteçam.

No geral, as sobreposições são extremamente difíceis de acontecer, sobretudo se o filamento for bem manuseado e mantido sobre tensão.

Embora os cruzamentos sejam fisicamente impossíveis de acontecer em fabrico, estas sobreposições são também extremamente improváveis, sendo que os filamentos são bobinados sempre sobre tensão constante e por um motor de passo que bobina automaticamente o filamento.

É possível o filamento ficar sobreposto por levar com impactos / cair no chão?
Todas as espirais de um filamento encontram-se acomodadas com tensão suficiente para que seja muito difícil movimentarem-se (não existe espaço físico para que o mesmo aconteça), para além disso a maioria dos filamentos encontram-se embalados e presos numa justa película de vácuo, onde as espirais ficam ainda mais presas. Mesmo um filamento aberto e com folga nas espirais (e com a ponta presa) é extremamente difícil conseguir causar uma sobreposição que consiga trancar o filamento durante a sua utilização

Podes também tentar realizar esta experiência em casa, enrolar manualmente um filamento de forma a tentar causar sobreposições e tentar prendê-lo propositadamente de forma a que este fique totalmente preso. Ou (mantendo sempre a ponta presa) fazer o teste das quedas/impactos. É extremamente difícil.

Foi mesmo isso que tentamos fazer e demonstrar com este vídeo teste que realizamos:

Como corrigir um nó / cruzamento num filamento 3D?

Não há problema! É fácil resolver!


Os cruzamentos/nós, são uma realidade da Impressão 3D, são tal como qualquer outro desafio que possamos encontrar neste hobby,  são tal como overextrustion/underextrustion, como dificuldades da impressão não aderir à cama, como um nozzle entupido ou um tubo de PTFE queimado.
São todos obstáculos que cabe a nós como makers aprender a identificar, aprender como resolver e aprender como prevenir.

Embora possas encontrar imensos vídeos que explicam isto, acreditamos que estes são 2 dos melhores e mais úteis:

Como prevenir e evitar nós / cruzamentos em filamentos 3D?

Estes são alguns passos que podes seguir para assegurar que dificilmente voltes a encontrar um cruzamento/nó ou sobreposição:

- Analisar sempre a superfície do filamento antes de o utilizar, para assegurar que não exista um nó que vá aparecer mais tarde
- Nunca perder/soltar a ponta do filamento (Caso contrário que pode originar num cruzamento), esta deve-se econtrar sempre presa, ou nos buracos da bobine, ou na tua mão, ou na impressora.
- Manter o filamento elevado acima da impressora.
- Manter o filamento sobre tensão e não deixar que ele rode livremente (Caso contrário que pode originar numa sobreposição)

 Aqui ficam algumas possibilidades/exemplos de sistemas de tensão:
https://www.youtube.com/watch?v=mUKp9M7Jxnc
https://www.prusaprinters.org/prints/10370-gravity-spoolholder-for-mmu2s
https://www.thingiverse.com/thing:3252111
https://www.thingiverse.com/thing:3338467

- Assegurar que a bobine não consegue desenrolar livremente ao ponto de passar por cima e para fora da bobine
- Assegurar que o filamento, durante utilização na impressora, não se encontra folgado demais, por vezes causado por retraction (Caso contrário que pode originar numa sobreposição)
- Não deixar que a spool gire mais vezes do que a quantidade que está a alimentar



Se seguires estes pontos irás ver uma redução drástica das vezes que encontras cruzamentos, se tiveres um procedimento perfeito até quase te vais esquecer que os cruzamentos são sequer algo que acontece em impressão 3D.

Mesmo que possam raramente voltar a acontecer, vais conseguir resolver o problema em 30 segundos e continuar o dia como se nada fosse.




Nenhuma marca de Filamentos 3D considera cruzamentos/nós como uma anomalia técnica do produto

O facto de:
-Ser fisicamente impossível acontecer durante o fabrico e altamente improvável acontecer em fábrica.
-Muitos utilizadores (especialmente iniciantes) não terem procedimentos corretos ao manipular os filamentos.
-Ser algo que acontece, mais de 99.99% das vezes de forma despercebida e durante o manuseamento ou utilização.
-Poder acontecer mesmo a utilizadores experientes e cuidadosos, pois acontece de forma despercebida durante o manuseamento ou utilização.
-Ser algo fácil de acontecer durante a utilização.
-Ser algo que pode acontecer durante o manuseamento ou utilização dobre a forma de sobreposições.
-Como acontece de forma despercebida, na natureza normal humana é sempre mais fácil passar a culpa para algo externo do que analisar o porquê que poderá ter acontecido e implementar soluções para que não volte a acontecer.
-Ser algo fácil e rápido de resolver
-Cabe à responsabilidade dos makers / operadores de uma impressora 3D, manusear filamentos corretamente e evitar situações que possam causar cruzamentos / nós / tangles nos mesmos.
-Cabe à responsabilidade dos makers / operadores de uma impressora 3D e faz parte do procedimento correto de utilização, verificar se o rolo está conforme antes de o utilizar, saberem como lidar como proceder para a sua correção.


Tendo em conta todos estes pontos anteriores,  não só não é economicamente viável como não faz qualquer sentido aos fabricantes aceitarem cruzamentos/nós como uma anomalia do produto,  pois teriam que aumentar drasticamente os preços dos produtos para compensar devolver/trocar produtos com anomalias que são  causadas durante a utilização, e aí continuaria-se a espalhar informação incorreta entre novos utilizadores ( Tens um cruzamento? Isso é problema do produto, então envia o filamento para trás que a marca troca por um novo ) e nunca ninguém iria aprender a manusear corretamente os filamentos, aumentando ainda mais exponencialmente o número de cruzamentos que os utilizadores encontram.

Consequentemente, somos bastante claros e transparentes sobre esta situação,  tal como sempre se encontrou claramente descrito nos nossos termos e condições, como loja também não nos é possível ativar garantia sob situações de cruzamentos/nós/enrolamento.



Não consigo utilizar um filamento, não gosto de um filamento ou quero devolver.

Não te preocupes!
Se não consegues utilizar um filamento por este ter cruzamentos, se não gostas do mesmo, não gostas da cor ou simplesmente não tens mais uso para o mesmo...
Nao interessa a razão! Com a nossa garantia única da Evolt podes sempre devolver qualquer filamento, em qualquer altura da sua utilização, por qualquer razão!

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