У світі 3D-друку щодня з'являються нові технології та методи, з кожним з яких пов'язуються надії на покращення продуктивності та якості. Однак, незважаючи на це, існують традиційні підходи, які доводять свою ефективність. Зокрема, обговорення навколо використання гайок замість складних вулканічних хот-ендів у 3D-друку викликає інтерес та привертає увагу спільноти. Давайте розглянемо, які переваги та можливості пропонує цей підхід, і чому він стає все більш привабливим для багатьох користувачів.
Зміст:
- Дослідження хот-ендів: що показали експерименти
- Збільшення продуктивності за допомогою Volcano та Pheatus Rapido
- Вплив втулок на продуктивність хот-енду
- Як матеріал блоку нагрівача впливає роботу кінцевого модуля?
- Ізоляція сопла
- Підсумки
- Де можна купити хот-енд?
Дослідження хот-ендів: що показали експерименти
Для початку проведення порівняльного аналізу було обрано зразки. Всі експерименти проводилися із застосуванням екструдера E3D Hemera, оснащеного соплами діаметром 0,4 мм, та PLA Polylite від Polymaker. Для всіх тестів використовувалися однакові нагрівачі та термістори з метою виключення їх впливу на результати. Більшість експериментів з екструзії робилися за стандартної температури хот-енду, що становить 210 °C. Приводом для дослідження використання кінцевого модуля з високою витратою стало бажання покращити продуктивність за рахунок підвищеної швидкості або використання більших сопел. Для перевірки пропускної спроможності були проведені прості експерименти на екструзію, які були підтверджені результатами тестів на друк. Розглянемо, наприклад, звичайну форсунку V6 та відповідний хот-енд. Для автоматичного нанесення невеликих крапель матеріалу зі збільшенням швидкості екструзії використали веб-генератор тестового потоку Джейсона, створений на основі таблиці Excel.
Після проведення тесту продуктивності хот-ендів було виконано зважування, щоб визначити їхню масу. Передбачається, що всі сформовані краплі повинні мати однакову вагу. Однак, при подачі матеріалу занадто швидко хот-енд може перестати правильно плавити його через створюване протитиск, що призводить до подрібнення ниток і прослизання на шестернях механізму подачі. Графічне уявлення виміряних зразків дозволяє визначити продуктивність кінцевого модуля. Якщо точки лежать на діагональній лінії, це вказує на рівність реального та запитаного потоку. Звичайний хот-енд V6 починає відхилятися від ідеальної лінії приблизно на 10 мм³/с і досягає своєї межі приблизно на позначці 13 мм³/с.
Збільшення продуктивності за допомогою Volcano та Pheatus Rapido
Потім було зроблено заміну блоку нагрівача на хот-енді на стандартний Volcano з метою оцінки максимальної продуктивності такої установки. Кінцевий модуль Volcano здатний збільшити продуктивність плавлення матеріалу більш ніж на 40%, досягаючи максимальної швидкості 19 мм³/с. Після цього було вирішено повернутися до стандартного блоку нагрівача і встановити Volcano насадку з подовжувачем Pheatus, взятого з Rapido. Судячи з очікувань, можна було припустити, що вона буде приблизно посередині між V6 і Volcano. Проте, фактичні результати виявилися навіть кращими за очікувані: за допомогою вулканізатора вдалося збільшити продуктивність установки ще на 5%, досягнувши підсумкової швидкості в 20 мм³/с.
Вплив втулок на продуктивність хот-енду
Продовжуючи дослідження, вирішили перевірити необхідність спеціальної мідної втулки. Для цього був виконаний експеримент із встановленням голого сопла Volcano у блок нагрівача V6, що здавалося досить незвичайним підходом. Хоча навіть така нестандартна установка продемонструвала аналогічну продуктивність, як і повний блок нагрівача Volcano, досягнувши швидкості 19,5 мм³/с. Однак залишається питання, чи можливо досягти рівня ефективності вулканізатора Pheatus, виготовивши втулку зі звичайних гайок своїми руками? Для цього були придбані латунні та мідні елементи, які були відшліфовані таким чином, щоб їх частина, що згинається, мала висоту 8,5 мм і покривала велику поверхню відкритого різьблення.
Після того, як гайки були закручені до упору, сопло було затягнуте до терморозриву для забезпечення гарного ущільнення. Потім вони були закручені до блоку нагрівача для оптимального розподілу тепла. Латунні елементи продемонстрували трохи кращу продуктивність, ніж голе сопло, і знову досягли швидкості 20 мм³/с, перевищивши тим самим результати справжнього вулканічного хот-енду.
Як матеріал блоку нагрівача впливає на роботу хот-енду?
У багатьох випадках матеріал, що використовується для блоку нагрівача, відіграє незначну роль у роботі хот-енду, оскільки передача тепла до полімеру та теплопровідність усередині нитки розжарення мають велике значення. Навіть голе латунне сопло проводить достатньо температури по всій довжині, щоб ефективно розплавити матеріал. Крім того, якщо порахувати, енергія, необхідна для плавки PLA зі швидкістю 20 мм³/с, становить близько 10 Вт, що небагато. Таким чином, 40, 50 або навіть 60 Вт картриджа нагрівача в багатьох випадках достатньо, а потужність резервується для компенсації в основному конвекційних втрат від блоку до повітря.
Конвективні втрати
Подивимося, які результати екструзійних випробувань при включеному охолодженні деталі, яке також знижуватиме температуру сопла. Звичайний хот-енд V6, не сильно постраждає, і продуктивність залишиться практично такою самою. При використанні кінцевого модуля Volcano все відбувається по-іншому через більшу площу поверхні, і ми втрачаємо 6% продуктивності екструзії. Цікаво, що з Pheatus падіння продуктивності складає лише 3%. Зниження продуктивності при використанні лише довшого голого сопла вище майже на 9%, але це все одно не робить цей метод марним. Падіння ефективності можна зменшити за допомогою звичайних гайок, які додають додатковий шлях теплопередачі. Але продуктивність сталевих гайок з мідним покриттям все одно знижується на 6%, тоді як продуктивність латунних опускається тільки на 3%.
Ізоляція сопла
Але що станеться, якщо ми ізолюємо сопла, що зараз є стандартом для всіх силіконових шкарпеток, які ми маємо для хот-ендів? На V6 продуктивність змінюється. Однак силіконовий шкарпетка на великому блоці Volcano майже повертає продуктивність до тієї, що була без охолодження деталей. Ця ізоляція відновила ефективність голого сопла і змусила його працювати так само добре, як і весь хот-енд Volcano. Аналогічні результати спостерігаються і зі сталевими гайками, хоча й настільки істотне поліпшення.
Вплив температури сопла на продуктивність
Дане дослідження було проведено на двох типах екструдерів: V6 та хот-енд Volcano. Через війну експериментів виявлено, що з підвищенні температури сопла продуктивність обох екземплярів увеличивается. На V6 спостерігалося зростання продуктивності на 25% та 50% та аналогічні результати були отримані і з використанням хот-енду Volcano, де ефективність піднялася на 20% та 30%.
Цікаво відзначити, що проста модифікація блоку нагрівача стандартного розміру з установкою насадки Volcano і додаванням кількох латунних гайок призвела до порівняльних результатів із заміною кінцевого модуля. Це свідчить про високу ефективність цього методу покращення продуктивності плавки пластику. Це показує перспективність застосування цього підходу для оптимізації процесу 3D-друку.
Підсумки
У висновку дослідження можна сказати, що проста зміна нагрівального блоку та додавання гайок дає майже такі ж результати, як заміна всього хот-енду Volcano. Цей підхід привабливий своєю простотою. Не знадобиться міняти багато деталей, і це заощаджує час та гроші. Важливо, що є додаткові компоненти, такі як подовжувачі насадок, які можна додати для покращення результатів. Це дає більше можливостей для налаштування принтера під певні потреби.
Однак, варто пам'ятати, що використання гайок може не дати таких хороших результатів, як використання вулканічних хот-ендів. Іноді при роботі на високій швидкості матеріал може видавлюватися, і це вплине на якість друку, особливо якщо ви робите дрібні деталі. Проте цей метод може бути хорошим вибором для тих, хто хоче покращити свій принтер з мінімальними витратами та зусиллями. У майбутньому, з розвитком технологій, використання гайок може стати ще популярнішим і привабливішим для багатьох користувачів.
Де можна купити хот-енд?
У магазині Артлайн ви зможете знайти великий вибір хот-ендів для 3D-принтера. Також у нас є сопла для ваших проектів. Крім того, наші досвідчені фахівці завжди готові допомогти вам із вибором товару. Вони поділяться своїми знаннями та досвідом, щоб ви могли прийняти правильне рішення та отримати максимальне задоволення від покупки.
м. Київ, вул. Кирилівська, 104
- (080) 033-10-06
- (044) 338-10-06
- (066) 356-10-01
- (097) 356-10-01
- (063) 356-10-01