Nothing found for Www Liveinternet Ru Click
Популярные товары:

Екструдер для 3D-принтера - принцип роботи екструдера, важливі характеристики і види

  1. Пристрій екструдера 3D-принтера
  2. Боуден-екструдер
  3. Важливі характеристики екструдерів філамента
  4. подвійний екструдер
  5. екструдери пасти
  6. Нестандартні та перспективні екструдери

Завдяки простоті і дешевизні, FDM -прінтери дуже популярні. Саме такі пристрої становлять більшість "домашніх" і саморобних моделей.

Друкуюча головка FDM-принтера називається екструдером (від extrude - видавлювати), що відображає її принцип дії: екструдер створює об'єкт пошарово, видавлюючи розм'якшений матеріал через сопло. Тюбик із зубною пастою, клейовий пістолет, шприц з силіконовим герметиком - діють за аналогічною схемою.

Найчастіше, для друку в FDM-пристроях використовуються термопластики ABS і PLA у вигляді філамента (нитки), тому, в першу чергу, ми розглянемо такі екструдери.

Пристрій екструдера 3D-принтера

Типовий екструдер для друку пластиком ділиться на дві основні частини: блок з механізмом подачі філамента (колд-енд, холодний кінець, cold end) і сопло з нагрівачем (хот-енд, гарячий кінець, hot-end)
Типовий екструдер для друку пластиком ділиться на дві основні частини: блок з механізмом подачі філамента (колд-енд, "холодний кінець", cold end) і сопло з нагрівачем (хот-енд, "гарячий кінець", hot-end).

Екструдер 3D-принтера Solidoodle
Екструдер 3D-принтера Solidoodle. Добре видно червоний филамент, затиснутий між подає роликом (ліворуч) і притискним. Прямокутна алюмінієва деталь на соплі - нагрівач.

Подають ролики (втулки)
Подають ролики (втулки)

Подавач філамента складається з колеса (шестерні), з'єднаного з електромотором (безпосередньо або через редуктор), і притискного механізму. Подає колесо, обертаючись, витягує филамент з котушки і направляє його в хот-енд, де пластик плавиться під впливом високої температури і видавлюється через отвір в соплі.

"Гарячий кінець" екструдера роблять з металу з високою теплопровідністю (алюмінію або латуні); нагрівальний елемент, як правило, виконаний у вигляді одного-двох резисторів або спіралі з ніхромового дроту. Для відстеження та подальшої регулювання температури, до сопла екструдера кріпиться датчик (термопара).
Гарячий кінець екструдера роблять з металу з високою теплопровідністю (алюмінію або латуні);  нагрівальний елемент, як правило, виконаний у вигляді одного-двох резисторів або спіралі з ніхромового дроту
Екструдер 3D-принтера Printbox3D One з системою охолодження

Хот-енд сильно розігрівається під час роботи, а решта частини екструдера повинні залишатися холодними, інакше филамент починає плавитися занадто рано. Тому, між "холодним" і "гарячим" кінцями екструдера встановлюється теплоизолирующая вставка (зазвичай з термостійкого пластика PEEK). Крім того, для охолодження колд-енду, в друкувальну голівку часто вбудовують радіатор з вентилятором.

Боуден-екструдер

Крім екструдерів з прямою подачею пластика, конструкція яких розглянута вище, існує т.зв. Боуден-екструдери ( "екструдер Боудена", Bowden extruder). Єдина їх відмінність в тому, що блок подачі філамента і сопло рознесені: колд-енд жорстко закріплений на рамі 3D-принтера, а хот-енд знаходиться на рухомий друкуючої голівці. Філамент, при цьому, подається в сопло по довгій тефлоновим трубці (за принципом Боуден-троса ).

На практиці це виглядає приблизно так
На практиці це виглядає приблизно так

Подібне рішення дозволяє знизити масу і габарити друкуючої головки, завдяки чому збільшується швидкість роботи принтера, але страждає надійність подачі пластика.

Важливі характеристики екструдерів філамента

Хоча в конструкції будь-якого екструдера, в принципі, немає нічого складного, існують кілька важливих нюансів.

  • В першу чергу, це матеріал корпусу і механізмів.

Деякі виробники оснащують свої екструдери, аж до навантажених компонентів, дешевими 3D-друкованими деталями. Потрібно врахувати, що литі деталі міцніше 3D-друкованих, тому, варто звернути на це увагу.

  • Надійність подачі філамента. Від механізму, що подає залежить безперебійність друку, в результаті - її результат.

Філамент, як і будь-яка довга нитка, може просто заплутатися, що призведе до заклинювання механізму. Досить потужний подавач, в такому випадку, зможе "проковтнути" филамент навіть з невеликими вузликами або перехлестами.

Крім того, через недостатнє зчеплення ролика з филаментом, пластикова нитка може прослизати, через що виникають затримки в її подачі.

У зв'язку з цим варто згадати друк нейлоном (Капроном). Через м'якість і слизькості цього пластика, екструдери, розраховані на ABS і PLA, не завжди можуть з ним нормально працювати: подає колесо з гладкими зубцями просто не здатне надійно зачепитися за филамент.

Тому, при друку нейлоном бажано використовувати ролик з гострими зубчиками або агресивною рискою
Тому, при друку нейлоном бажано використовувати ролик з гострими зубчиками або агресивною рискою.

  • Найважливіший аспект - розмір сопла екструдера. Саме від нього залежить, у великій мірі, якість друку.

Виробники 3D-принтерів зазвичай оснащують свої екструдери соплами з отвором діаметром 0.4-0.5 мм - цей розмір є оптимальним. У свою чергу, використання сопла меншого діаметра (0.3-0.2 мм) може забезпечити кращу деталізацію, чіткість граней і чистоту поверхні об'єкта, тому що видавлюються більш дрібні краплі пластика.
З іншого боку, маленьке сопло збільшує час друку об'єкта, воно більш схильне до забивання сміттям і застиглої пластмасою. Потенційно, також зростають вимоги до потужності подавача філамента, тому що екструдеру стає складніше проштовхнути пластик через маленький отвір.
Виробники 3D-принтерів зазвичай оснащують свої екструдери соплами з отвором діаметром 0
У будь-якому випадку, в сучасних 3D-принтерах, як правило, можна використовувати змінні сопла з отворами різного діаметру.

подвійний екструдер

В даний час на ринку представлено кілька моделей 3D-принтерів, що друкують головки яких оснащені двома (і навіть трьома! ) Екструдерами (наприклад, MakerBot Replicator Dual і 2X ).

Друкуюча головка 3D-принтера Replicator Dual   Подвійний екструдер добре підходить для друку двоколірних об'єктів або створення структур підтримки з   розчинної полімеру   , Тому що  дозволяють мати напоготові і оперативно використовувати два види пластика
Друкуюча головка 3D-принтера Replicator Dual
Подвійний екструдер добре підходить для друку двоколірних об'єктів або створення структур підтримки з розчинної полімеру , Тому що дозволяють мати напоготові і оперативно використовувати два види пластика. Але, в цілому, технологія подвійної екструзії сирувата і знаходиться в стадії розвитку, тому у неї маса недоліків.

Найголовніше, що сучасні 3D-принтери не можуть повноцінно друкувати одночасно обома екструдерами - вони жорстко закріплені на загальній друкуючій голівці, і не рухаються незалежно. Тому, принтер задіє кожен екструдер в міру необхідності.

До недоліків 3D-принтерів з подвійним екструдером також є їхня підвищена вартість і складність в налаштуванні. Навішування додаткових деталей друкує головку збільшує її габарити, масу і інерцію, що зменшує швидкість роботи принтера і розміри області друку. Крім того, сопло незадействованного під час друку екструдера може чіпляти і деформувати об'єкт або залишати на його поверхні патьоки філамента.

екструдери пасти

Термопластики - не єдиний матеріал, який використовується в FDM-принтерах. Досить популярна друк різноманітними пастоподібних матеріалами, такими як розплавлений шоколад , Глина, пластилін, силікон і т.д. Зазвичай екструдери для друку такими субстанціями є шприц, шток якого управляється степпер-мотором або стисненим повітрям.

У екструдері Hyrel EMO-25 паста подається степпер-мотором   Екструдер для друку глиною від Unfold з подачею матеріалу стисненим повітрям
У екструдері Hyrel EMO-25 паста подається степпер-мотором

Екструдер для друку глиною від Unfold з подачею матеріалу стисненим повітрям

Нестандартні та перспективні екструдери

Наостанок варто згадати кілька нетипових екструдерів.

Наприклад, це некомерційні версії голівки, здатні змішувати декілька видів філамента
Наприклад, це некомерційні версії голівки, здатні змішувати декілька видів філамента. Фактично, це три окремих екструдера з одним загальним соплом.

Також, в опублікованому MakerBot патенті йдеться про пристрій, що дозволяє оперативно змінювати филамент по час друку. Детальніше - у відповідній статті .

Тут же варто згадати медичну 3D-ручку BioPen і будівельні 3D-принтери , Що діють за принципом екструдера пасти.