Какой экструдер выбрать для 3D принтера?

Все, кто  имел дело с 3D-принтерами, наверняка знают, что такое экструдер и как важно, чтобы он выполнял все свои функции качественно и надежно. На мировом рынке 3D-принтеров  FDM-технологии можно встретить огромное количество разных моделей, каждая из которых по-своему хороша. Возникает ряд вопросов: какую модель выбрать? Какой экструдер будет самым лучшим? Чем они отличаются и какой подобрать под свои задачи? В данной статье мы ответим на многие вопросы подобного характера, но чтобы понять какой должен быть «идеальный» экструдер, разберемся в теории.

Что такое экструдер?

Экструдер является важной частью 3D-принтера, которая осуществляет фактическую печать. Его можно сравнить с печатающей головкой обычного струйного принтера, только вместо чернил используется пластиковая нить. Экструдер состоит из двух основных частей: корпуса с подающим механизмом и хотенда (hotend).

Два типа экструдеров

В большинстве 3D-принтеров используется система прямой подачи, где шаговый двигатель экструдера находится в одном корпусе с печатающей головкой, он проталкивает пластиковую нить напрямую в «горячий конец» — хотенд. Экструдеры с прямой подачей называются direct. Для таких экструдеров характерно применение пластиковой нити  диаметром 1,75 мм.

Тип экструдера — direct

Второй тип экструдера называется  Bowden (боуден). Такая модель экструдера  отделяет корпус с подающим механизмом от хотенда. Пластиковая нить подается удаленно от подающего механизма по PTFE трубке к хотенду. Боуден экструдер позволяет перенести тяжелый шаговый двигатель вместе с корпусом  на раму 3D-принтера, тем самым облегчая вес каретки с печатающей головкой. Облегченная каретка позволяет перемещаться системе с более высокой скоростью, однако, чтобы протолкнуть нить по длинной трубке, двигателю требуется больше усилий.

Тип экструдера — bowden

Итак, экструдеры подразделяют на два типа:

• Direct экструдеры (Подающий механизм находится непосредственно на подвижной каретке)
• Bowden экструдеры (Подающий механизм расположен на раме принтера, пластик подается в хотенд удаленно по трубке)

Direct экструдеры

Плюсы:

• Возможность печать гибкими пластиками даже на больших скоростях

• Незначительная погрешность при подачи пластика за счет минимального расстояния подачи

• Быстрая и удобная замена материала печати

Минусы:

• Суммарный вес каретки больше, чем в боуден — экструдерах (тем самым увеличивается инертность);

• Более сложная конструкция каретки (необходимо расположить шаговый двигатель с механизмом проталкивания на каретке).

Боуден экструдеры

Плюсы:

• Уменьшается суммарный вес каретки (шаговый двигатель располагаем на раме принтера)

• Небольшие габариты печатающей головки

Минусы:

• Сложность (в большинстве случаев невозможность ) печати гибкими материалами (FLEX, RUBBER итп)

• Требуется более мощный двигатель для подачи пластика (зачастую даже с редуктором)

• Увеличивается погрешность подачи прутка из-за большой длины трубки

Купить экструдеры для 3D принтера можно в нашем магазине перейдя по ссылке https://3d-diy.ru/catalog/extruder-3d-printer/

Хотенд (hotend)

Хотенд служит для расплавления пластика, из которого печатается сама модель.

Хотенд состоит из четырех основных компонентов:

• Сопло, диаметр выходного отверстия которого диктует качество деталей и скорость печати;
• Термоборьер — деталь, через которую поступает нить в горячее сопло;
• Нагревательный блок — связующее звено для нагревательного элемента, термистора, сопла и термобарьера;
• Радиатор — обеспечивает отвод тепла от термобарьера.

Сопла

В сопле происходит плавление самого пластика, на выходе из сопла получается  расплавленная нить с диаметром равным диаметру выходного отверстия сопла. Как правило,сопла изготавливают из латуни. Самый распространенный диаметр сопла 0.4 мм, конечно бывают и другие : от 0.1 мм до 1.2 мм. Чем меньше диаметр сопла, тем распечатанные модели получаются более качественные, но тратиться больше времени. В зависимости от задач подбирается оптимальный диаметр.

На какие параметры сопла требуется обратить внимание при выборе эктрудера:

1. Возможность быстрой замены сопла;
2. Диаметр выходного отверстия должен соответствовать действительности;
3. Внутренний канал сопла должен быть без заусенцев (финишная постобработка/полировка канала);
4. Качественная резьба завинчиваемой части (чтобы исключить протекания пластика).

Сопла для 3д принтера купить по низким ценам в магазине https://3d-diy.ru/catalog/nozzle-3d-printer/

Нагревательные блоки

С нагревательным блоком все намного проще. В этом узле фиксируется нагревательный элемент  (который непосредственно и нагревает блок), датчик температуры (термистор или термопара), который контролирует температуру хотенда, сопло и термобарьер.

На какие параметры нагревательного блока требуется обратить внимание при выборе экструдера:

1. Возможность легко вставлять и вынимать нагревательный элемент и термистор;
2. Нагревательный блок должен иметь достаточную высоту относительно сопла, чтобы равномерно его прогреть;
3. Мощности нагревательного элемента должно хватать что бы прогреть сопло до необходимой температуры (обычно хватает 40 Вт)
4. Максимальная рабочая температура.

Термобарьеры

Одна из  самых ответственных частей хотенда — термобарьер. По каналу термобарьера происходит подача пластика непосредственно в горячее сопло. На термоборьер накладывается ряд требований.

Для начала обратимся к рисунку:

В идеале, пластик должен плавиться только в сопле, а часть пластика которая находиться сверху, должна быть твердая, чтобы с легкостью проталкивать уже расплавленный в сопле пластик. Это значит что «горячую зону» необходимо резко отсекать, чем меньше будет высота переходной зоны ( от горячего к холодному ), тем лучше. Если пластик будет плавиться не только в сопле, но и в термоборьере, то будет образовываться «пробка» ( размягченный участок пластика ) который не сможет протолкнуть пластик в сопле ввиду своего агрегатного состояния.
Для того чтобы получить холодную зону с резкой отсечкой от горячей, разработчики экструдеров часто используют вставки из  тефлона, алюминиевый  радиатор , активное охлаждение, а также материалы с низкой теплопроводностью, например, нержавеющая сталь. Все эти меры могут применяться как все вместе, так и по отдельности.

Если в хотенде отсечки нет, а градиент температуры сильно растянутый, то при печати будут возникать проблемы, в том числе и при печати экзотическими материалами (FLEX, резина и другие гибкие материалы).

Корпус экструдера

Кроме хотенда, в экструдере присутствует сам корпус с подающим механизмом, в котором используются различные зубчатые шестерни, подшипники, возможность регулировки прижима прутка. Корпус играет также немаловажную роль в выборе экструдера, так как благодаря выбору хорошей конструкции подающего механизма, вы сможете печатать без проблем не только обычными пластиками ABS, PLA, HIPS и другими твердыми материалами , но и гибкими (FLEX, резина).

Видео обзоры