Extruder pentru producția independentă de filament. Producția la domiciliu a unui bar sau economia ar trebui să fie economică.Care sunt caracteristicile acestor dispozitive

Să continuăm subiectul despre modul în care filamentul este alimentat în zona de topire (HotEnd „a).

În fotografie, extruderul clasic Reprapovsky este strămoșul tuturor mecanismelor de imprimare 3D în rândul celor care fac do-it-yourself.

Este demn de remarcat faptul că cutia de viteze (cu un raport de cel puțin 1:5) neapărat necesare pentru a conduce un filament cu diametrul de 3,0 mm. Scopul cutiei de viteze este de a crește cuplul pe arbore prin reducerea vitezei. Cu alte cuvinte, se va învârti mai greu, dar mai încet, iar noi, pur și simplu, nu avem nevoie de o viteză mare de rotație - plasticul trebuie să aibă timp să se topească.
Dacă avem de-a face cu o bară de 1,75 mm sau un diametru și mai mic, atunci nu trebuie să facem o cutie de viteze. Deși, dacă se folosește un motor foarte slab (de exemplu, de la o imprimantă Epson veche pe care am folosit-o la început), atunci mai trebuie făcută cutia de viteze.

Fotografia arată doar un astfel de motor și un extruder realizat pe baza acestuia din piese de la imprimante vechi.

În imprimantele 3D industriale, extruderul arată foarte asemănător:

În fotografie, inima imprimantei Stratasys sunt chiar tovarășii care au inventat (și au patentat) tehnologia de imprimare cu plastic topit.

Există, desigur, mai multe opțiuni de lux, dar sunt dificil de implementat, așa că nu sunt potrivite pentru producția independentă (artizanală):

Deoarece plasticul de 3 mm este mult (!) mai ieftin decât opțiunile mai subțiri (și mai obișnuite), vom face drive-ul, mizând pe un filament mai gros. Și deja plastic 1.75 (și altele asemenea) putem „împinge” cu acest extruder fără nicio problemă. În acest caz, este necesară doar o ușoară modificare a hotend-ului (mai multe despre asta mai târziu).

Asa de.

Mai întâi avem nevoie de un motor. În plus, treptat și bipolar foarte de dorit, în caz contrar va trebui să te chinuiești cu comenzile. Îl puteți deosebi de unipolar (un alt tip de steppers) după numărul de pini. Ar trebui să fie 4. În acest caz, va fi posibil să utilizați un driver de control tipic (Pololu). Schema unui astfel de motor:

Culoarea firelor poate fi absolut orice, așa că verificăm unde sunt înfășurările cu un tester. În ceea ce privește începutul / sfârșitul înfășurării - vom determina acest lucru experimental la conectarea motorului.

În principiu, puteți conecta și un motor care are 6 fire - principalul lucru este să determinați corect unde sunt înfășurările, după care vor fi pur și simplu 2 fire inutile care pot fi pur și simplu tăiate.

În acest caz, firele „galben” și „albe” vor rămâne neconectate.

Poți ridica o mulțime de lucruri utile de la imprimantele vechi, dar motoarele de acolo sunt foarte slabe, mai ales la mașinile cu jet de cerneală noi, așa că sunt potrivite pentru utilizare doar cu cutii de viteze cu un raport de transmisie foarte mare. Iată un exemplu de astfel de motoare:

Din toată această varietate, doar Epson EM-257 va fi folosită ca unitate de filament - are doar numărul potrivit de pini (4), precum și un moment mai mult sau mai puțin bun pe arbore. Iată mai multe motoare similare:

Desigur, sunt destul de slabe pentru scopul nostru și, în mod ideal, este mai bine să folosiți analogul Nema17 (cel folosit în reprap original), dar pot fi cumpărați pentru un ban pe orice piață de radio sau selectați din vechime hardware. Apropo - nu ar trebui să luați sovieticul DSHI-200 ca bază pentru extruder, care sunt foarte populari printre constructorii de mașini-unelte, deoarece. sunt prea grele pentru a fi transportate ca cap de imprimare.

Dintre cele disponibile în Rusia, se poate evidenția site-ul magazinului Elektroprivod, care vinde un analog Nema17 - FL42STH. Am ales motoarele FL42STH47-1684A pentru imprimantă, care sunt grozave nu numai pentru extruder, ci și pentru conducerea tuturor axelor.

Acum avem nevoie de un reductor.

Este clar că cu cât dimensiunile sale sunt mai mici, cu atât mai bine pentru noi - masa totală a capului de imprimare va fi, respectiv, mai mică, iar viteza de poziționare (precum și viteza de imprimare în general) va fi mai mare.

Inițial a fost planificat să se utilizeze un motor pas cu pas cu o cutie de viteze planetară industrială, ca aceasta:

Dar să-l găsești în Rusia la un preț normal este pur și simplu nerealist, iar în China nu se vând deloc. mijloacele disponibile, prin urmare, ca întotdeauna, toate pe cont propriu.

Pentru mine, am stabilit (în final) opțiunea ideală - o cutie de viteze planetară scoasă dintr-o șurubelniță veche, convertită pentru utilizare cu un motor pas cu pas.

Donatorul arată ca în fotografie. Și în formă dezasamblată ceva de genul:

Fotografia nu este a mea, dar, în principiu, aceste cutii de viteze planetare nu diferă mult una de cealaltă. Prin urmare, căutăm o șurubelniță moartă și mergeți mai departe - dezasamblați.

La fel ca și înainte, vom avea nevoie de un strunjător inteligent care să ne ajute să pună angrenajul de antrenare de la motorul de șurubelniță original pe stepperul nostru. De asemenea, va fi necesară prelucrarea capacului carcasei pentru rulmentul arborelui de ieșire. Voi posta fotografii cu versiunea mea mai târziu (va trebui să dezasamblați extruderul finit). Este posibil, în principiu, să facem un desen al unui capac care a fost prelucrat din aluminiu, deși o simplă explicație „pe degete” a ceea ce anume vrem să obținem de la el este de obicei suficientă pentru un strungăritor.

Se pare că este timpul să luăm camera în mână și să începem o ședință foto detaliată cu toate complexitățile procesului, altfel internetul a rămas fără imagini care s-ar potrivi ideal descrierii mele.

Re:3D, cu sediul în Texas, preia comenzi pentru imprimantele 3D FDM de format mare de ultimă generație de la Gigabot și pentru extrudere de sferele de plastic dedicate.

Este a treia oară când producătorul mic, dar de succes din Austin intră în Kickstarter, cu campanii de crowdfunding susținând imprimanta 3D Gigabot în 2013 și apoi Open Gigabot în 2015. După cum sugerează și numele liniei, compania este specializată în 3D de format mare. imprimante.

Noul dispozitiv Gigabot X nu a făcut excepție - de fapt, o variantă a flagship-ului Gigabot 3+, dar cu un nou extruder. În prezent, compania lansează trei versiuni ale imprimantei 3D de a treia generație, care diferă în dimensiunea zonei de construcție - 590x600x600 mm (Gigabot 3+), 590x760x600 mm (Gigabot 3+ XL) și 590x760x900 mm (Gigabot 3+) .

Inginerii re:3D s-au concentrat inițial pe crearea de sisteme pentru imprimarea 3D cu deșeuri de plastic, nu numai din motive de mediu, ci și din punct de vedere economic. Dezvoltatorii se îndreaptă treptat către obiectiv, iar următoarea etapă este trecerea la imprimarea cu granulat, deoarece costul unui filament în comparație cu plasticul granulat de aceeași masă crește ușor cu un ordin de mărime. În plus, materialele plastice granulate sunt disponibile într-o gamă mai bogată decât filamentele finite.

Fiecare imprimantă 3D are caracteristici de proiectare. rol principalîn orice dispozitiv, rulează un extruder 3d, al cărui nume este capul de imprimare. Esența muncii ei este simplă: ea stoarce plastic printr-o duză specială, datorită căreia se formează un model tridimensional.

Caracteristici de design

O imprimantă 3D funcționează pe baza mai multor tipuri de plastic filamentar, dar plasticul ABS și PLA sunt cel mai des folosite. Și în ciuda diversității Provizii, toate capetele de imprimare sunt create după același principiu și diferă puțin unele de altele. Dispozitiv extruder pentru imprimantă 3d ca urmare a:

• bloc cool-end furnizează filament. Include angrenaje și o acționare de la un motor electric, precum și un mecanism de strângere. Sub influența rotației angrenajului, un fir de plastic este îndepărtat din bobină, trecut în încălzitor, unde, sub influența temperaturii ridicate, plasticul devine vâscos. Această structură face posibilă extrudarea firului prin duză pentru a-i da forma dorită.
• bloc hot-end este o duză cu încălzitor. Pentru a-l crea, se utilizează alamă sau aluminiu, care se caracterizează printr-o conductivitate termică ridicată. Compoziția elementului de încălzire include și o spirală de sârmă nicrom, o pereche de rezistențe, termocupluri care reglează temperatura. În timpul funcționării, hot-end-ul se încălzește, datorită căruia plasticul se topește. Un rol important îl joacă răcirea în timp util a platformei de lucru, care este asigurată de o inserție specială izolatoare termică între hot-end și cool-end.

O variantă a capului de imprimare este extruderul Bowden, care diferă prin aceea că hot-end-ul și cool-end-ul sunt distanțate în ceea ce privește locația: încălzitorul cu duza este amplasat pe mașina de imprimat industrial, în timp ce alimentatorul este situat pe cadrul imprimantei. Firul de plastic este alimentat printr-un tub lung de teflon. Scopul său principal este de a proteja firul de posibile îndoiri, astfel încât să fie introdus în hot-end cu viteză și presiune optime. Extruderul Bowden este bun pentru că vă permite să faceți capul de imprimare mai mic și mai ușor, dar, pe de altă parte, transferul de plastic la duză nu este atât de fiabil.

Cum să alegi un extruder?

Un extruder pentru o imprimantă 3d trebuie ales corect, ținând cont de câteva puncte importante:

1. Material. capetele de imprimare moderne sunt echipate cu elemente turnate sau create pe baza imprimării 3d. Desigur, modificările turnate sunt durabile, ceea ce este deosebit de important pentru zonele care au o sarcină mare. Pe de altă parte, piesele imprimate 3D sunt mult mai ieftine.
2. Alimentare cu filament. Calitatea acestui mecanism joacă un rol important, deoarece firul trebuie alimentat la încălzitor în mod constant și precis. Acesta este singurul mod de a asigura o imprimare fără probleme. Pe drumul către duză, plasticul se poate încurca, așa că trebuie să alegi imprimante cu motor electric putere mare - astfel încât încurcăturile pot fi minimizate.
3. tip role de alimentare. Foarte des, ca urmare a aderenței slabe a materialului la rola de alimentare, firul începe să alunece. Mai ales adesea astfel de situații apar atunci când se folosește fir de nailon pe acele dispozitive în care se poate folosi numai plastic ABS sau PLA.
4. Dimensiunea duzei. Extruderul poate fi echipat cu duze de diferite diametre. Un rol important în alegere îl joacă scopul produselor în sine. De exemplu, dacă obiectele trebuie desenate cu atenție și detaliate, atunci duza este selectată cu un diametru mai mic. Cu cât duza este mai mică, cu atât este mai mare probabilitatea de înfundare, astfel încât cea mai bună extrudare din plastic este prevăzută cu un motor electric puternic.

Cum să faci bricolaj

Pentru a face un extruder pentru o imprimantă 3D, un extruder cu propriile mâini, va trebui să ridicați un motor pas cu pas. Cu toate acestea, în această calitate pot fi folosite și motoare de la scanere sau imprimante vechi. Pentru a monta motorul, veți avea nevoie de o carcasă, o rolă de presiune și un hot end. Carcasa este creată din materiale diferite, în timp ce designul său poate fi foarte diferit. Rola de presiune trebuie reglată cu un arc deoarece grosimea barei nu este întotdeauna ideală. Materialul se cuplează cu mecanismul de alimentare, dar aderența nu trebuie să fie prea puternică sau bucăți de plastic se vor rupe.

Puteți cumpăra un hot end (achiziția va costa aproximativ 100 USD) sau puteți descărca desenele și le creați singur. Radiatorul este din aluminiu si este necesar pentru a elimina caldura din cilindrul hot end. Acest lucru va preveni încălzirea prematură a suportului. Buna decizie- Radiator LED, iar racirea se realizeaza prin intermediul unui ventilator. Butoiul hot end este realizat dintr-un tub metalic gol care conectează radiatorul și elementul de încălzire.

Partea subțire a tubului este o barieră termică care împiedică intrarea căldurii în partea de sus extruder. Principalul lucru la capătul fierbinte este să vă asigurați că filamentul nu se topește înainte de timp, ceea ce va duce la înfundarea duzei.

Elementul de încălzire din extruderul 3d este creat dintr-o placă de aluminiu cu propriile mâini. Este găurită în ea pentru fixarea cilindrului capătului fierbinte, apoi sunt găurite mai multe găuri pentru șurubul de fixare, rezistențe, termistor. Placa este încălzită de un rezistor, iar sarcina termistorului este de a regla temperatura de funcționare. Duza poate fi creată dintr-o piuliță oarbă cu capăt rotunjit. Este mai bine dacă piulița este din alamă sau cupru - aceste metale sunt ușor de prelucrat. Un șurub este fixat într-un menghin, apoi se înșurubează o piuliță și se face un orificiu în centru. Astfel, un extruder este ușor de creat acasă.

Unele modele de imprimante sunt echipate cu extrudere duble - acest lucru vă permite să imprimați obiecte în două culori sau să creați structuri de susținere din polimer solubil. Adică două tipuri de plastic pot fi folosite simultan pe un astfel de dispozitiv. Adevărat, imprimarea simultană este încă imposibilă, astfel încât fiecare extruder este activat dacă este necesar.

În prezent, cel mai accesibil preț pentru un filament de plastic pentru imprimante 3D este de peste 20 USD per 1 kg, costul unui filament de la producători de încredere sau cu orice caracteristici speciale (culoare, aditivi) ajunge la 50 USD.

Astfel, la imprimarea modelelor 3D, reducerea consumului de material și a costului acestuia devin factori cheie în creșterea eficienței și, în consecință, a rentabilității imprimării 3D.

extruder Lyman

Primul pas public către aceasta a fost o invenție open source anunțată în martie 2013 - un extruder pentru auto-crearea filament de plastic pentru imprimante 3D. Inventatorul Hugh Liman și-a prezentat mașina la competiție și a câștigat premiul principal de la Kaufman Foundation și Maker Faire. Una dintre principalele condiții ale competiției a fost prețul dispozitivului - nu mai mult de 250 USD. Extruderul câștigător vă permite să extrudați un fir cu un diametru de 1,75 sau 3 mm cu o eroare de 0,01 mm, iar aceasta era deja a doua versiune a dispozitivului prezentat, prima nu a trecut de preț. Invenția lui Lyman este open source, permițând oricui să o folosească și să o construiască.

Cu un extruder de casă, puteți economisi până la 80%. Un filament de înaltă calitate costă aproximativ 50 USD per 1 kg, în timp ce cumpărarea unui kilogram de granule va costa doar 10 USD. Și dacă cumpărați un pachet de peleți de 25 kg, atunci fiecare kilogram va costa doar 5 USD.

extruder Fisher

Inspirat de extruderul lui Liman, Ben Fischler din San Diego, California, a decis să încerce să creeze o versiune ușor de utilizat pentru utilizatori. STRUdittle este ultra-compact și poate face filament ABS la o viteză de extrudare de 30-60 cm/min.

Precizia extruderului este destul de mare:

• Precizie 0,05 mm cu ieșire de filament liber;
• O eroare de 0,03 mm atunci când se folosește o bobină care înfășoară automat firul finit.

Proiectul lui Fischler este pe Kickstarter pentru a face acest produs disponibil pentru mase. Fondurile necesare au fost deja strânse, iar dispozitivul complet este oferit participanților cu 385 USD în cofinanțare. Mai mult, în afară de set complet Celor care au deja un extruder similar li se oferă separat doar un mecanism pentru înfășurarea automată a filamentului pentru 100 USD. Și dispozitivul în sine este furnizat cu dimensiuni de duze la alegerea clientului, inclusiv fără el - pentru fabricarea de materiale de dimensiuni nestandard.

Fiecare dintre imprimantele 3D are propriile caracteristici de design. Principalul lucru în astfel de dispozitive este că se mai numește și cap de imprimare. Rolul capului în funcționarea imprimantei este extrem de simplu. Rolul său este de a extruda plasticul prin duză, drept urmare, se formează un model într-un format tridimensional. Apare o întrebare firească: este posibil să o faci singur?

Care sunt caracteristicile acestor dispozitive

În timpul funcționării imprimantei folosind tehnologii 3D, de regulă, se utilizează un filamentar. El este tipuri diferite, dar pentru astfel de imprimante iau în principal PLA sau ABS. Dar, o gamă largă de materiale sursă are un efect redus asupra designului capului de imprimare, de regulă, acestea sunt fabricate de diferiți producători într-un tip similar. Iată designul extruderului pentru o imprimantă 3d modernă care iese la vânzare:

1. Cool-end este o unitate de alimentare cu filament. Designul său conține în mod necesar mai multe angrenaje și un motor electric. Filamentul de plastic din bobina respectivă este îndepărtat din procesul de rotație a angrenajelor, apoi trece prin elementul de încălzire, unde plasticul este expus la temperatură ridicată și devine moale. Acest lucru permite în plus acest plastic vâscos să fie extrudat prin utilizarea unei duze și să îi dea forma necesară.
2. Un alt bloc hot-end este o duză cu propria sa element de încălzire. La fabricarea sa se folosesc aliaje de aluminiu sau alamă. Acest bloc are o conductivitate termică foarte mare. Ca parte a componentei de încălzire, sunt încorporate o spirală de sârmă, două rezistențe și un termocuplu pentru a regla temperatura de încălzire a dispozitivului. În timpul funcționării, hot-end-ul se încălzește și, prin urmare, suferă procesul de topire a plasticului. Foarte punct important ambele unitati sunt folosite pentru racirea platformelor de lucru. Aceasta este asigurată de o inserție specială termoizolatoare între blocuri.

Este posibil să faci un extruder de casă pentru o imprimantă 3d

Dacă tot decideți să faceți singur un extruder pentru o imprimantă 3d, trebuie să alegeți un motor. Dar, aici este posibil să folosiți motoare vechi de la o imprimantă sau scaner (funcționează, desigur). Dacă nu sunteți sigur cu ce motor va funcționa cel mai bine extruder de casă pentru o imprimantă 3d, un forum cu experți în acest domeniu vă va ajuta să vă dați seama. Pentru a repara motorul, aveți nevoie de o carcasă din material adecvat, hot-end, precum și o rolă - funcția sa este apăsarea. Pentru a face corpul în sine, poate fi folosit materiale diferite, ca și forma sa, poți face ce vrei. Este imperativ să utilizați un arc pentru a regla rola de presiune, deoarece grosimea tijei nu este neapărat ideală pentru cerințe. Materialul aderă în mod necesar la componenta de alimentare. Dar nici nu poate fi etanșat, deoarece în acest caz particulele de plastic se pot rupe în timpul procesului de imprimare.

Puteți cumpăra un hot end, deși aceasta nu este cea mai ieftină achiziție, caz în care un extruder de casă pentru o imprimantă 3D va fi o investiție bună. Deși poți să-i găsești și să studiezi desenele lui și să-ți faci propriile tale. Deci, radiatoarele sunt fabricate din aliaj de aluminiu, este necesar să eliminați aerul cald din cilindrul dispozitivului. Atunci va fi ușor să evitați supraîncălzirea excesivă a dispozitivului în timpul imprimării. Este foarte practic sa folosesti un calorifer LED, iar racirea se face de catre un ventilator. Pentru a crea un butoi fierbinte, se folosește un tub metalic gol. Conectează radiatorul la elementul de încălzire.

Pentru autoconstrucția unui element de încălzire într-un extruder 3d, este selectată o placă din aliaje de aluminiu. Faceți o gaură în această placă pentru a fixa capătul fierbinte. După aceea, sunt găurite găuri pentru șuruburile de montare, rezistor și termistor. Rezistorul încălzește placa, iar termistorul reglează doar această temperatură de încălzire. Pentru a crea o duză, de regulă, se folosește o piuliță cu un capăt rotunjit. Cel mai ușor de prelucrat este o piuliță din alamă sau din aliaj de cupru. Șurubul este fixat cu o menghină, după care înșurubați piulița pe el și faceți o gaură în centru. Aceasta este o modalitate de a crea un extruder acasă sau pe teren fără prea multe probleme.

Pentru unele modele de astfel de imprimante, două extrudere sunt incluse în echipament, ceea ce face posibilă imprimarea unei imagini în două culori sau crearea structurilor dintr-un polimer solubil. Dar, dacă ați reușit să faceți un extruder pentru o imprimantă 3d cu propriile mâini, atunci va fi posibil să faceți și unul dublu.