Интересное предложение

Вход




Статистика



Locations of visitors to this page

prn3d.ru   wsesam.ru

Печатающая головка 3D-принтера
3D принтер

Печатающая головка 3D-принтера называется экструдером (от англ. extrude – выдавливать). Название отражает принцип действия: печатающая головка выдавливает термопластик через специальное сопло. Проводя аналогию, по той же схеме действуют распространённые в быту клеевые пистолеты, шприцы с герметиком, тюбики зубной пасты, наконец.

Экструдер 3D принтера

Как правило, для 3D-принтеров применяется филаментный (нитевидный) термопластик типа ABS или PLA. Что выбрать для печати - смотрите в статье: Выбор пластика для печати на 3D принтере.

Впрочем, иногда применяют и более экзотичные пластики, например можно печатать нейлоном на 3D принтере, фактически используется дешевая леска для триммеров.

Не смотря на разнообразие 3D принтеров, их печатающие головки сделаны по одному принципу и не сильно отличаются друг от друга. К примеру, небольшая 3D ручка Myrwell - это фактически полноценный экструдер заключенный в корпус который удобно держать в руке.

 

 

В экструдерах вообще и в экструдере с прямой подачей термопластика в частности можно выделить два основных блока:

 

  • cold-end (дословно «холодный конец) – механизм, обеспечивающий подачу филамента;
  • hot-end (дословно «горячий конец») – сопло с нагревателем.

Экструдер 3D принтера

Cold-end, в свою очередь, состоит из шестерни с приводом от электромотора (прямое либо редукторное соединение) и прижимного механизма. Вращающаяся шестерня извлекает филамент из катушки и пропускает его в нагреватель, где термопластик меняет своё агрегатное состояние с твёрдого на вязкотекучее под действием высоких температур, что позволяет выдавливать его через сопло и придавать желаемую форму.

Hot-end выполняется из алюминия или латуни (благодаря высокой теплопроводности этих металлов). Нагреватель состоит из спирали (нихромовая проволока) и пары резисторов, а также термопары для регулировки температуры.

В ходе работы hot-end разогревается, поскольку температура плавления пластика достаточно высокая. В то же время остальная система должна оставаться холодной на протяжении всего цикла работы. Чтобы предотвратить преждевременное расплавление термопластика, имеется теплоизолирующая вставка между «горячим» и «холодным» концами. Более того, экструдер иногда оснащают дополнительным радиатором с вентилятором.

Другой тип печатающей головки – боуден экструдер (англ. Bowden extruder). Они отличаются от экструдеров с прямой подачей нити тем, что hot-end и cold-end компоненты пространственно разнесены: нагреватель и сопло расположено на печатающей головке, а подающее устройство – на раме 3D-принтера.

Подача филамента происходит через длинную тефлоновую трубку, впрочем, если нет тефлона - то используют и обычную пластиковую, но тогда надо ставить более мощный двигатель, тк возникает сопротивление трения в подающей трубке.

Экструдер 3D принтера


Трубка нужна для того, что бы пластиковая нить не изгибалась и подавалась в хот-энд конец с приличным давлением и скоростью.

Вот небольшой видеообзор боуден экструдера - на видео демонстрируется доработанный вариант для дельта 3Д принтера.

Плюс такого концептуального решения – снижение габаритов и массы печатающей головки, минус – поставка термопластика к соплу становится не столь надежной, как в экструдерах с прямой подачей.

Важные детали, на которые следует обратить внимание при выборе головки для самодельного 3D-принтера.

Материал. Оснащаться экструдеры могут либо 3D-печатными, либо литыми компонентами. Стоит иметь ввиду, что литые детали прочнее, что особенно важно, если речь идёт не о корпусе, а о тех частях системы, которые постоянно испытывают нагрузку. Напечатанные компоненты дешевле, но их прочность на порядок ниже чем у литых. С другой стороны, вы всегда можете самостоятельно напечатать запасные детали для экструдера 3D принтера.

Подача филамента. Качество подающего механизма определяет непрерывную подачу нити к нагревателю, а значит – обеспечивает бесперебойную печать. Дело в том, что пластик для печати по пути к соплу может запутаться. Если электродвигатель будет обладать достаточной мощностью, то даже наличие небольших запутываний не скажется на работе всей системы.

Тип подающего ролика.

Экструдер 3D принтера

Ещё одна проблема, которая может возникнуть – проскальзывание нити вследствие плохого сцепления с подающим роликом. Это актуально при печати нейлоновой нитью на 3D-принтерах, рассчитанных на использование термопластиков ABS или PLA, поскольку подающие колеса выполняются здесь с гладкими зубцами. В таких случаях имеет смысл использовать ролик с острыми зубцами.

Размер сопла экструдера. Печатающие головки оснащаются соплами с диаметром 0.4 – 0.5 мм, либо 0.2 – 0.3 мм. Здесь всё зависит от контекста, в котором планируется использовать 3D-принтер. Если важна детализация рисуемых объектов и повышенная точность их позиционирования – следует выбирать сопла меньших диаметров. Здесь следует иметь ввиду, что чем меньше размер сопла, тем больше вероятность его засорения, и тем мощнее необходим электродвигатель для выдавливания термопластика. В остальных случаях оптимальным вариантом будут экструдеры со стандартным размером сопла в 0.5 мм.

В настоящее время существует несколько моделей 3D-принтеров с двумя и тремя экструдерами (MakerBot Replicator Dial, 2X).

3D принтеры с двумя и более экструдерами

Принтеры с двойным экструдером находят применение при создании структур поддержки и в печати двухцветных объектов, поскольку могут использовать два типа пластика. Один из них может растворятся в обычной воде и его используют для печати частей поддержки, а во второй экструдер заправляют уже рабочую PLA или ABS нить.

Недостаток принтеров с двойным экструдером заключается в том, что оба экструдера закреплены на одной печатающей головке, а потому одновременная печать выходит неполноценной: принтеру приходится использовать экструдеры по-отдельности, по мере надобности.

Экструдер 3D принтера

Впрочем, существует и метод одновременной печати – «Ditto printing». В этом случае экструдеры работаю параллельно и создают копии одного и того же объекта. Без минусов здесь также не обошлось. Технология находит весьма ограниченное применение, поскольку выдаёт лишь маленькие одноцветные объекты, либо большие двухцветные с повторяющимся рисунком.

Помимо указанных проблем, 3D-принтерам с несколькими экструдерами присущи ещё два существенных, но стандартных для новинок недостатка – цена и сложность настройки.

Технология пока «сырая», что проявляется в снижении скорости работы устройства вследствие увеличения габаритов и массы печатающей головки. Помимо этого, в процессе работы сопло, не участвующее в печати, в лучшем случае оставляет следы филамента на поверхности рисуемого объекта, а в худшем случае может деформировать его.

Универсальность системы подачи печатного материала в 3D-принтерах дает волю фантазии в выборе состава печатной массы. Использовать можно не только термопластики, но и глину, пластилин, расплавленный шоколад, силикон и прочие пастообразные материалы. Единственный нюанс: экструдеры в этом случае оснащаются специальным шприцом, который и наполняется вышеперечисленными субстанциями. Шток шприца приводится в движение либо с помощью сжатого воздуха, либо посредством степпер-мотора.

 





Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Группа VK

Похожие статьи

В тему