Kompendium wiedzy transport filamentu drukarki 3D

Transport filamentu w drukarkach 3D, kompendium wiedzy


W związku z dość często padającymi przez klientów pytaniami dotyczący zgodności poszczególnych
elementów transportu filamentu w drukarkach 3D, chciałbym w zarysie wytłumaczyć, jakie najczęściej
elementy składowe oraz ich rodzaje składają się na w/w.

Zanim jednak przejdę do sedna tematu kilka słów na temat zasady działania głowicy drukującej 3D.
Materiał, z którego tworzymy wydruki to pręt z tworzywa sztucznego o średnicy 1.75 lub 3mm
nazywany filamentem. Jest on podawany do głowicy drukującej ze szpulki za pomocą ekstrudera.
Ekstruder napędzany silnikiem krokowym podaje odpowiednią ilość materiału do umieszczonej w
radiatorze rurki dyszy ekstrudera, która jest chłodzona przez radiator by filament nie topił się już na
tym etapie. Najczęściej radiator jest dodatkowo chodzony przez wentylator. Następnie filament
przechodzi do dyszy drukującej rozgrzewanej przez grzałkę umieszczoną w bloku grzejnym, skąd
wypychany jest przez ekstruder już w postaci roztopionej do odpowiedniej temperatury tworząc
wydruk 3D.
Ekstruder jest podstawowym i najważniejszym elementem transportującym filament do głowicy
drukującej.
Rozróżniamy dwa podstawowe rodzaje ekstruderów tzw. „Short distance” oraz „Long distance”, czyli
po naszemu krótką oraz długą odległość. Co to oznacza w praktyce ?

   1) Ekstrudery „Long distance” stosowane są najczęściej kiedy drukujemy filamentem dość
       sztywnym np. PLA lub ABS. Wtedy by uzyskać dość małą masę zespołu drukującego ekstruder
       zamocowany jest na konstrukcji drukarki, a filament transportowany jest do głowicy
       drukującej za pomocą rurki teflonowej. Takie rozwiązanie sprawia, że masa zespołu
       drukującego jest dość mała, dzięki czemu możemy uzyskać większą prędkość druku.

   2) Ekstrudery „Short distance” sprawdzają się lepiej przypadku druku z materiałów miękkich
       typu TPU (guma), która niezbyt dobrze transportowana jest przez rurkę teflonową, ponieważ
       jest dość miękka i często blokuje się podczas transportu. Ekstruder typu „short distance” jest
       umieszczony bezpośrednio nad głowicą drukującą, a całość zamocowana jest na
       prowadnicach osi „X”. Filament przekazywany przez ekstruder wpychany jest bezpośrednio
       do głowicy drukującej. Rozwiązanie tego typu wydawałoby się więc bardziej uniwersalne niż
       „Long distance”, bo można w ten sposób drukować materiałami sztywnymi typu PLA jednak
       masa zespołu drukującego jest tutaj wyższa, więc zmniejsza się prędkość wydruku.

Różnicę wyjaśnia poniższy rysunek.

O ile ekstrudery typu „short” zawsze zamocowane są wózku osi „X” to ekstrudery „Long” możemy
podzielić na miejsce montażu na drukarce na prawy oraz lewy. Chodzi o nic innego jak swobodne
dojście do spustu dociskowego radełka. Nie wyklucza to oczywiście montażu lewego ekstrudera z
prawej strony, jednak dostęp do spustu będzie na pewno utrudniony.
Poniższe zdjęcie wyjaśnia różnicę pomiędzy nimi.
Kolejnym elementem stwarzającym dość sporo problemów przy kompletowaniu zespołu drukującego
jest głowica. Najczęściej spotykanymi są modele V5 oraz V6, których elementy nie są zamienne
między sobą.

Zespół głowicy drukarki 3D składa się z:

    1) Radiatora
    2) Rurki dyszy ekstrudera
    3) Bloku grzejnego
    4) Dyszy


Ad. 1) RADIATORY głowic typu V5 i V6 różnią się pomiędzy sobą głównie wielkością oraz
średnicą gwintu dla rurki dyszy ekstrudera.
Wersja V5 posiada większy radiator oraz średnicę gwintu rurki dyszy M6, podczas kiedy
radiator V6 jest mniejszy, ale posiada gwint dla rurki dyszy M7.
Oba warianty radiatorów występują dodatkowo w wersjach „Long” oraz „Short” distance
oraz grubości używanego filamentu.

Zatem możemy spotkać 8 różnych wersji radiatorów:

- V5 ”long distance” ze złączem bowdena na filament 1.75mm
- V5 „long distance” ze złączem bowdena na filament 3mm
- V5 „short distance” na filament 1.75 mm
- V5 „short distance na filament 3mm
- V6 ”long distance” ze złączem bowdena na filament 1.75mm
- V6 „long distance” ze złączem bowdena na filament 3mm
- V6 „short distance” na filament 1.75mm
- V6 „short distance” na filament 3mm


Jak widać kupując cały zespół trzeba uważać czego się szuka :)
W przypadku kompletowania zespołu głowicy typu „Short distance” niezależnie od
stosowanej grubości filamentu lepiej wybrać radiator na filament 3mm, a zmienić tylko rurkę
dyszy na odpowiednią grubość filamentu.



Ad. 2) Rurki dyszy ekstrudera
Rurka dyszy ekstrudera to element, przez który filament przechodzi przez radiator jeszcze w postaci
nieroztopionej. Najczęściej rurka ekstrudera posiada w środku rurkę teflonową by cieplnie
odizolować przechodzący filament, jednak można również spotkać wersje bez rurki teflonowej.


Rurka dyszy V5 z teflonem                  Rurka dyszy V6 z teflonem                      Rurka dyszy V5 bez teflonu
                                                 
                                               

Rurki dyszy ekstrudera można podzielić wg trzech kategorii:

     1. Ze względu na radiator, z jakim ma współpracować.
         Wersja V5 posiada z obu stron gwint M6, podczas kiedy wersja V6 posiada z jednej strony
         gwint M6 natomiast z drugie M7, o czym pisałem wcześniej.
     2. Ze względu na wewnętrzną rurkę teflonową
     3. Ze względu na średnicę fi lamentu.


Podsumowując, zatem wyróżniamy następujące typy rurek dyszy ekstrudera:

- V5 z teflonem na filament 1.75mm,
- V5 z teflonem na filament 3mm,
- V5 bez teflonu na filament 1.75mm
- V5 bez teflonu na filament 3mm,
- V6 z teflonem na filament 1.75mm,
- V6 z teflonem na filament 3mm,
- V6 bez teflonu na filament 1.75mm
- V6 bez teflonu na filament 3mm,



Ad.3) Bloki grzejne V5 ,V6
Bloki grzejne są elementami łączącymi chłodzoną przez radiator rurką dyszy ekstrudera oraz dyszę w
której filament jest rozgrzewany do temperatury pozwalającej na swobodne wydostawanie się nitki
filamentu tworzącego druk 3D.
Blok grzejny V6 jest minimalnie mniejszy i nieco zmodyfikowany w stosunku do wersji V5 główna
różnica polega na sposobie mocowania grzałki. W wersji V5 grzałka wprowadzona jest do bloku
stosunkowo luźno i dociśnięta za pomocą śrubki, co moim zdaniem niezbyt dobrze rozprowadza
temperaturę po bloku grzejnym. W wersji V6 poprawiono sposób mocowania grzałki. Jest ona
wprowadzona w rozciętą szczelinę bloku i skręcona śrubką, co powoduje przyleganie niemal całej
powierzchni grzałki do powierzchni bloku. Dodatkową modyfikacją wersji V6 jest druga śrubka która
pozwala na dociśnięcie przewodu termistora, by nie wisiał luźno jak miało to miejsce w wersji V5.

Ad.4) Ostatnim elementem zespołu głowicy drukującej jest dysza.
Dysze klasyfikujemy głównie ze względu na wielkość otworu, przez który wypływa rozgrzany fi lament.
Wielkość otworu dyszy decyduje o szybkości oraz dokładności wydruków.
Najczęściej spotykanymi dyszami są dysze: 0,2-0,5 mm
                      
Dodatkowym podziałem jest, wysokość dyszy: