Нагреватель экструдера 3d принтера

Что влияет на надежность склеивания

На надежность шва влияет целый ряд условий. Все они важны, и несоблюдение какого- либо одного может привести к тому, что приклеенное в домашних условиях отвалится, несмотря на соблюдение всех остальных. Итак:

Соответствие материала изделия и клеящего состава.
Соответствие типа клеящего состава величине усилий, которые будет испытывать соединение

Не менее важно и направление действия этих усилий. Так, составы, дающие жесткие швы, не подходят для ремонта, например обуви — ведь подошва в ходе эксплуатации будет изгибаться и скручиваться, несмотря на то, что усилие на разрыв будет небольшим

В то же время этим составом можно успешно приклеить, скажем, крючок к стеклу, и вешать на него десятки килограммов.
Соблюдение технологии применения. Здесь важно все — и сколько секунд или минут надо сжимать поверхности, и чем их обезжиривать, и сколько держать детали прижатыми друг к другу. Все это зависит от свойств конкретной пары «пластмасса-клей», подробно описано в инструкции и должно быть дословно выполнено. Отклонение на секунду во времени выдержки или преждевременное начало использования изделия могут привести к вторичной поломке.
Механическая часть процесса. Важно тщательно очистить поверхность от пыли и придать ей шероховатость. Кроме того, направление прижима деталей друг к другу должно быть перпендикулярно склеиваемым поверхностям. Нельзя допускать взаимного смещения деталей после прижатия — это тоже приведет к неудаче.

Печатная платформа

Печатная платформа – это поверхность, на которую накладываются слои термопластика. Самые распространенные печатные платформы сделаны из алюминия, а также органического (акрилового) или обычного стекла. Более того, есть умельцы, создающие печатную платформу из углеволокна. Покупая 3D-принтер, нужно знать точный размер печатной платформы, т.к. это является определяющим фактором для максимального размера создаваемых объектов. Кроме того, вы должны понимать разницу между простыми (без нагрева) и нагревательными платформами.

Если вы имеете дело с платформой без нагрева, то для того, чтобы объект хорошо прикрепился к платформе, ее нужно, как правило, обклеить изолентой или даже каптоновой лентой (т.е. полиамидной лентой – она очень жаропрочная).

Благодаря ленте термопластик мгновенно сцепляется с платформой и в процессе печати остается ровно там, где и должен быть – на месте. Объект должен быть намертво прицеплен к платформе, т.к. малейшее движение объекта приводит к тому, что этот объект приходит в негодность. Поскольку клей изоленты не вечен, ее нужно регулярно менять. Некоторые люди советуют использовать вместо нее, например, клей, лак для волос, отшлифованную каптоновую ленту и т.п.

Огромный минус платформ без нагрева – это то, что печатаемая модель может выгнуться (иллюстрации 22-24) или потрескаться (иллюстрации 25 и 26). Это происходит как раз из-за того, что пластик очень быстро остывает. В особенной степени это затрагивает ABS-термопластики.

Поэтому, если вы не хотите конструировать эту «духовку» сами (см. иллюстрации 27 и 28), имеет смысл рассмотреть покупку принтера, оснащенного нагревательной платформой. А то и создать ее самому.

Нагревательная платформа не только предотвращает выгибание объекта при нагревании, но и делает первые слои гораздо более гладкими. Как правило, температура нагревательной платформы варьируется в пределах 60-110°C, а повышение температуры осуществляется при помощи печатной платы, нагреваемой электричеством.

Впрочем, с нагревательной платформой надо быть осторожнее – важно ее не перегреть. К примеру, если вы видите, что печатаемый объект начал выгибаться по высоте, это явный признак того, что нагрев слишком сильный – попробуйте снизить температуру или скорость печати

Кроме того, из-за чрезмерного нагрева объект может потерять сцепление с платформой. Однако если пользоваться нагревательной платформой с умом и правильными настройками, то о выгибании объектов при печати ABS-пластиком (или другим склонным к деформации материалом) можно будет забыть.

Единственным серьезным недостатком Ultimaker как раз является отсутствие нагревательной платформы. Нет, мы любим этот принтер – он быстрый, с просторной камерой и позволяет создавать очень детализированные объекты, но печатать с ABS непросто (как раз из-за проблем с выгибанием). Создатели Ultimaker заметили этот изъян, и новый Ultimaker v2, будучи рожденным на свет, уже был оснащен нагревательной платформой. Впрочем, есть и другой вариант – платформу с нагревом можно собрать самому. Соответствующие комплектующие и инструкции найти не так уж сложно.

Настройки печати PLA пластиком

Важнейшим при 3Д-печати по технологии FDM всегда будет первый слой. Он должен закрепиться на рабочем столе, чтобы избежать дальнейшей деформации. В данном вопросе PLA-пластик менее требователен в сравнении с ABS. Но многие используют специальные подложки, синий скотч или клей-карандаш. Печатать можно и просто на стекле, особенно если 3Д-принтер оснащён подогревом стола. Оптимальной температурой будет в данном случае 70 градусов, хотя в ряде случаев, опытным путём установлено, что наилучших результатов добиваются на холодном столе.

Второй момент — важно правильно выставить высоту экструдера. Сопло должна быть на такой высоте, чтобы между ним и рабочим столом проходил спокойно стандартный лист

Далее необходимо определиться со стандартным набором настроек:

температура;
толщина слоя;
температура стола (если имеет место подогрев).

Ещё один важный момент чтобы результат печати из PLA был наилучшим необходимо использовать обдув на полной мощности. Так пластик будет вовремя охлаждаться и не деформироваться.

Как и в случае с ABS, показатели печати будут выводиться опытным путём. Например, температура будет устанавливаться на 200 градусов, а затем повышаться или понижаться на 5 градусов, пока не будет найден оптимальный вариант, при котором слои будут идеально скрепляться, успевать застывать и не плыть.

А усредненные настройки печати ПЛА-пластиком следующие:

Сопло

Приспособление для сверления сопла

Глухая гайка с закругленным концом идеально подойдет для изготовления сопла. Лучше взять деталь из меди или латуни, так как эти металлы относительно легко обрабатываются. Нужно закрепить в тисках болт, накрутить на него гайку и просверлить в центре закругления отверстие нужного диаметра.

Сделать это можно так: на сверло, зажатое в обычную дрель, закрепить цанговый патрон со сверлышком нужного диаметра. Получается интересная конструкция.

Наиболее удачным считается отверстие 0,4 мм, так как при меньшем диаметре замедляется скорость, а при большем – страдает качество печати.

Вот еще один способ просверлить сопло (видео на английском).

Как видите, изготовить экструдер для 3-d принтера своими руками достаточно сложно. Но если вы знаете, что сделать какую-то деталь самостоятельно не удастся из-за отсутствия необходимых материалов или инструментов, необязательно приобретать готовый комплект полностью, можно купить отдельно любую часть экструдера и продолжить работу.

Что такое FFF?

FFF – это не более чем красивая аббревиатура для обозначения процесса, при котором машина накладывает филамент (представьте что-то вроде тонкого прутка из термопластика, воска или чего-то в таком духе) поверх уже наложенного филамента из того же материала, а сцепление между разными фрагментами филамента осуществляется посредством нагревания или склеивания. Термопластик – это материал, который при нагреве до определенной температуры становится полужидким, а при охлаждении снова застывает.

FFF-принтер – это машина, которая создает 3-мерные объекты, выдавливая струйку нагретого или расплавленного термопластика и располагая его слой за слоем, снизу вверх. То есть представьте себе некое нагревающее приспособление, из которого выходит поток расплавленного пластика, нагромождающегося множеством слоев, чтобы тем самым создать некий виртуальный объект. Выходя из нагревающего устройства, пластик почти сразу же застывает, сцепляясь с уже застывшим пластиком, который принтер выдавил ранее, благодаря чему объект материализуется прямо на ваших глазах. Наглядное изображение этого процесса показано на иллюстрации 1 (см. ниже).

Вступление

Эта статья затрагивает лишь FFF-принтеры (от Fused Filament Fabrication, т.е. «производство методом наплавления нитей»), также известные как FDM-принтеры (от Fused Deposition Modelling, т.е. «моделирование методом наплавления») или MPD-принтеры (от Molten Polymer Deposition, т.е. «наложение расплавленных полимеров»). То есть здесь не будут обсуждаться другие 3D-печатные технологии вроде цифровой светодиодной проекции (DLP), стереолитографии (SLA), селективного лазерного спекания (SLS) и т.д. И причина в том, что на данный момент FFF-принтеры – это самые популярные машины для домашней 3D-печати, также называемой «настольной 3D-печатью». Поэтому, если вы планируете купить 3D-принтер, то в конце концов будете использовать именно машину, которая печатаем FFF-методом. Повторимся, FFF – это синоним FDM. Оба термина описывают примерно одну и ту же технику, однако фраза Fused Deposition Modelling и ее аббревиатура FDM являются зарегистрированными товарными знаками Stratasys Inc, одной из крупнейших 3D-печатных компаний.

При написании этой статьи мы использовали 3D-принтер Ultimaker (примечание: это Ultimaker Original, а не новая версия под названием Ultimaker 2). Хотя принцип работы Ultimaker не отличается принципиально от того, как работают другие FFF-принтеры, нужно иметь в виду, что другие принтеры могут выглядеть в определенной степени по-другому. Впрочем, функционально все FFF-принтеры очень сильно похожи друг на друга.

Хот-энд

Хот-энд, как правило, сделан из алюминия и представляет собой квадратную или бочковидную деталь, которая может разогреваться до 250°C. Это довольно высокая температура, поэтому хот-энд должен быть изолирован от остальных частей принтера. Вы же не хотите, чтобы другие детали машины, стоящей несколько сотен долларов, поджарились, а то и вовсе загорелись? Последствия нагрева можно наблюдать на иллюстрациях 20 и 21 (см. ниже). Впрочем, 3D-принтеры, как правило, довольно безопасны, и случаи, когда эти машины загорались, можно пересчитать по пальцам. Хот-энд состоит из печатающего сопла (его еще называют экструзионной головкой) и чего-то вроде температурного датчика. Обычно диаметр отверстия в сопле варьируется от 0,2 до 0,5 мм – это играет важную роль в том, какое разрешение будет иметь создаваемый вами объект. Чем тоньше отверстие, тем качественней печать. Но и дольше тоже.

Температурный датчик тоже важен, поскольку разным типам пластика требуется разная температура плавления.

Что касается того, как это все работает, просто представьте себе, как экструдер проталкивает твердую часть филамента (которая пребывает, как правило, на катушке) в сторону хот-энда. Филамент входит в эту нагревательную камеру, благодаря нагреванию становится полужидким (или жидким), а затем выдавливается из сопла. Покуда печатная головка перемещается от одной XYZ-позиции к другой, выдавливаемый пластик очень тонкими и ровными линиями размещается на печатной платформе. Будучи выдавленным, пластик почти тут же твердеет. Кроме того, процесс охлаждения можно ускорить при помощи вентиляторов. Затем эти действия повторяются и повторяются, один слой укладывается за другим, и в итоге у вас получается 3-мерный объект. Упрощенное изображение этого процесса можно наблюдать на иллюстрации 1.

Немного теории

Начнем, прежде всего с того, что под печатью 2–мя экструдерами (или 2-х компонентная печать) мы понимаем возможность печати 2 материалами например PLA (базовый материал) и PVA (материал временной поддержки удаляемый химическим путем, с помощью воды в данном случае).

Есть возможность печатать двумя разными цветами. Но на практике это не получило какого-либо большого распространения. Печать же сложных моделей с растворяемыми поддержками — востребована.

Поэтому надо решить для себя, зачем нужен 3D принтер с двумя экструдерами? Для большинства задач достаточно использования 3D принтера с 1 экструдером.

Использование же двухэкструдерного 3D принтера просто необходимо, при печати сложных 3D моделей с растворяемыми поддержками. Обычно такие 3D принтеры выбирают производственные компании для печати геометрически сложных прототипов или владельцы 3D принтеров с 1 экструдеров которые понимают, что они не могут реализовать с помощью 3D принтера с 1 экструдером.

Но все ли 3D принтеры c 2 экструдерами имеют одинаковые возможности? Или все- таки отличия в конструкции, и соответственно в цене, имеют решающее значение?

Рассмотрим различные варианты решений для 3D печати 2-мя материалами представленных на рынке 3D оборудования.

Для реализации этой функции, производители используют следующее решения:

Смена филамента

При смене цвета PLA:

Выставьте на холодном экструдере температуру в 80 °C и дождитесь нагрева.
Когда температура достигнет 80 °C, удалите из экструдера находящийся в нем филамент. Вы можете вытянуть его руками, или же может потребоваться реверсивная подача.
Если у вас возникли проблемы с удалением филамента, увеличьте температуру до 100 °C и повторите попытку.
Увеличьте температуру еще и обычным способом заправьте новый филамент.
Прогоняйте его через экструдер до тех пор, пока он не начнет выходить чистым, т.е. только нового цвета. Если вы переходите с более темного цвета (например, черного) на более светлый (например, белый или натуральный), прогоняйте подольше, чтобы убедиться в отсутствии темных загрязнений:

Прочистите шестерню экструдера и выдуйте все частицы из входа в него.
Распечатайте что-нибудь, по поводу чего вам не жалко, если там будет немного предыдущего цвета, или прогоните экструдер в течение нескольких минут. Этот процесс может занять от 10 до 15 минут, прежде чем вы с уверенностью сможете отметить, что темный материал больше не подмешивается к светлому.

Примечание. Мы рекомендуем извлекать филамент, когда он находится в мягком, а не в полностью расплавленном состоянии — тогда будет меньше шансов, что расплавленный материал отложится с внутренней стороны экструдера или еще до камеры плавления. В обоих случаях такого рода остатки могут привести к трудноустранимому забиванию печатающего механизма. Можно также пропихнуть гибкий кусочек филамента, чтобы убедиться, что из конечной части экструдера удалены все загрязнения.

Внешние воздействия

Внешние эффекты также могут повлиять на температуру печати PLA пластиком. Если, например, из окна дует прохладный ветерок, можно повысить температуру хот энда и стола для 3D печати на пару градусов. Вентиляционные отверстия для кондиционирования воздуха также могут понижать температуру 3D печати.

Для минимизации воздействия внешних факторов настоятельно рекомендуем сделать корпус для вашего 3D принтера. Что касается температуры, то корпус выполняет две функции: не позволяет внешней температуре влиять на ваши 3D модели и удерживают тепло внутри.

Вариантов проектов корпусов для 3D принтеров в открытом доступе довольно много, так что не стесняйтесь, погуглите либо сделайте собственный. В качестве материалов для корпуса часто используют фанеру, оргстекло и крепежные детали, которые печатают на том же 3D принтере.

Вкладка G-Code

G—CodeOptions– Параметры G-кода

5Dfirmware(includeE—dimension)– Включение G-кодас 5-юизменяющимисяпараметрами. Это 3 главныхосии 2 экструдера.

Relativeextrusiondistances— относительнst расстояния экструзии

Allowzeroingofextrusiondistances(i.e.G92E0)– Разрешениеобнулениярасстоянияэкструзии;

IncludeM101/M102/M103commands– Включение команд M101/M102/M103;

Firmwaresupports“sticky”parameters– Включение параметров не относящихся к G и M-кодам.

Apply toolhead offset to G-code coordinates – разрешить инструменты движение даже в областях, где есть смещение.

Offset– Смещение начальных значений на выставленную величину.

В правой части окна этой вкладки настройки машины (дублируются в настройках)

Проверьте качество пластика

Решение просушите катушку с пластиком

Поместите филамент в электрическую духовку на 2-3 часа и температуре 70 °C. Можно для этих целей использовать закрытую камеру принтера с подогревом стола.
Храните не используемый пластик в герметичной коробке или пакетах с влагопоглотителем. Правильная фабричная упаковка для PLA и ABS — герметичный вакуумный пакет с пакетиком силикагеля. Влагопоглотитель не высушит пластик, но отлично защитит от излишней влаги.
Используйте не гигроскопичные марки пластика SBS и HIPS — они не впитывают влагу, могут сколько угодно храниться без риска испортиться.

Проблема пластик вытекает из сопла экструдера.

Для марок некоторых производителей очень сложно подобрать походящую температуру экструдера. Капризная печать, слои ложатся не равномерно, качество печати оставляет желать лучшего. Это не идеальный пластик, все что остается делать — при каждой загрузке пластика подбирать температуру экструдера.

Типы клеев

Разнообразию применимых в быту пластмасс соответствует не менее широкое разнообразие выпускаемых составови способов их применения.

Чем склеить пластмассу

Чтобы растворить поверхностный слой материала, нужно разрушить химические связи между молекулами. Для этого применяют специальные вещества-сильные растворители. Каждый растворитель подходит к своей группе пластиков, а на материале из другой группы может даже не оставить следа. В основе каждого клеящего состава и лежит такой растворитель. Кроме того, в состав могут входить:

отвердитель, способствующий его высыханию;
наполнитель — растворенные молекулы того вещества, для которого клей предназначен.

Одним из самых сильных растворителей является дихлорэтан. Он применяется, чтобы склеить полистирол и оргстекло.

В зависимости от способа применения средства подразделяются на несколько групп:

жидкие;
контактные;
реакционные;
термоклеи.

Жидкие

Жидкие широко распространены в быту, их легко и просто применяют в домашних условиях для склейки пластика, имеющего пористую структуру. Они выпускаются как на основе органического растворителя, так и на водной основе. Их наносят на поверхности, которые прижимают друг к другу на время, достаточное для испарения основы. После этого клеевой слой отвердевает, формируя соединительный шов. Характерным примером служит клей ПВА, им можно склеить в домашних условиях не только линолеум, но и древесину.

Контактные

Склеивание проходит в два этапа:

склеиваемые поверхности смазывают тонким слоем, который растворяет поверхностный слой пластика, размягчая его и облегчая контакт с другой поверхностью;
через несколько минут детали с силой прижимают друг к другу, размягченные слои перемешиваются, растворитель испаряется и формируется шов.

Момент для пластика

Так работают Момент, БФ-2 и другие. Ими можно склеить в домашних условиях полистирол и другие пластики. В их состав входят ядовитые вещества, поэтому работать нужно в хорошо проветриваемом помещении и не допускать попадания капель на кожу или слизистые оболочки.

Реакционные

Однокомпонентные реактивные средства очень быстро растворяют склеиваемый материал и столь же быстро затвердевают. Это такие известные марки, как Секунда, Суперклей и их аналоги. Шов получается прочный и жесткий.

Двухкомпонентные состоят, соответственно из двух компонентов, хранящихся отдельно друг от друга:

Запах

ABS При печати ABS нередко чувствуется сильный запах горячего пластика. Одни на него жалуются, другие не замечают или не считают слишком неприятным. Чтобы уменьшить запах, в небольших помещениях следует обеспечить надлежащую вентиляцию, а также убедиться, что ABS обладает достаточной чистотой, свободен от примесей и нагревается до требуемой температуры в правильном экструдере.

PLA Биопластик, полилактид, или другими словами, полимер молочной кислоты. Производится путем синтеза на основе растительного сырья, содержащего крахмал (или сахар), например кукурузы, сахарного тросника, зерновых культур. При нагревании издает запах сладковатого кулинарного масла. Это, конечно, не запах бабушкиных пирожков, но многие считают его гораздо приятнее запаха нагретого пластика.

SBS не пахнет в процессе печати. Люди с очень тонким обонянием могут в радиусе 30см от хотэнда уловить легкий запах (от некоторых красителей), но не более того. Прозрачный вообще запаха не имеет.

PETG практически не пахнет, по крайней мере гораздо меньше чем ABS

Втягивание

Втягивание – это специальная 3D-печатная техника, при которой расплавленный пластик всасывается обратно в нагретый хот-энд. На Ultimaker это выражается в том, что зубчатый болт начинает двигать филамент не вперед, а назад, в связи с чем пруток начинает немного пятиться внутри боулден-тросика. Представьте, будто вы выдавили на зубную щетку слишком много пасты и теперь всасываете ее обратно в тюбик – принцип примерно тот же.

Во время печати расплавленный пластик выдавливается, как правило, без задержек, за исключением ситуаций, когда соплу нужно сделать пустой промежуток или перепрыгнуть к другой стенке печатаемого объекта. Поскольку выдавливаемый пластик находится в полужидком состоянии, то во время прыжка он оставляет после себя что-то вроде паутинообразных нитей. Чтобы объект получился чистым и опрятным, после печати эти нити нужно убрать, а это довольно трудоемкая процедура. Решение – перед «прыжком» к другому фрагменту или модели просто втянуть филамент обратно в сопло. Таким образом, по прибытии на место втянутый филамент снова выдавливается наружу, но при этом не образует никаких нитей, а создает то, что и должен создавать – новый слой печатаемого объекта.