1. Принцип роботи та різновиди
2. Wade extruder
3. екструдер Боудена
4. Cold end
5. Hot-end
6. подаючий механізм
7. суцільнометалевий хотенд
8. нагрівач
9. сопло

Деталі для зборки екструдера

Про збірці принтера Mosaic з набору деталей від компанії MakerGear розказано в статті Збираємо 3D принтер своїми руками. Напевно, ви звернули увагу, що там детально розглянуто пристрій 3D принтера, але не йдеться про друкуючій голівці. Це тема сьогоднішньої розмови.

Ми розглянемо види екструдерів і способи виготовлення окремих деталей цього складного механізму, щоб зрозуміти як зробити екструдер своїми руками (відео про свердлінні сопла в кінці статті).

Принцип роботи та різновиди

Друкуюча головка 3-d принтера простягає пруток пластика, розігріває його і виштовхує гарячу масу через сопла.

Wade extruder

пристрій екструдера

На зображенні представлена ​​спрощена схема екструдера типу Wade. Пристрій складається з двох частин. Вгорі розташований cold-end (холодний кінець) - механізм, що подає пластик, внизу - hot-end (гарячий кінець), де матеріал розігрівається і видавлюється через сопло.

екструдер Боудена

Існує й інша конструкція пристрою, де холодна і гаряча частини розведені, а пластик надходить в hot-end по тефлоновим трубці. Така модель, де cold end жорстко закріплений на рамі принтера, отримала назву Bowden extruder .

До її безперечних достоїнств варто віднести наступне:

• матеріал не плавиться завчасно і не забиває механізм;
• друкуюча головка значно легше, що дозволяє збільшити швидкість друку.

Однак і недоліки є. Нитка пластика на такій великій відстані може перекручуватися і навіть застрягнути. Рішенням цієї проблеми може стати збільшення потужності двигуна колденда.

Cold end

E3D-v6 в зборі

Пруток філамента проштовхується вниз шестернею, що припадає в рух електродвигуном з редуктором. Подає колесо жорстко кріпиться на валу двигуна, в той час як притискної ролик не закріплений стаціонарно, а знаходиться в плаваючому положенні і, завдяки пружині, може переміщатися. Така конструкція дозволяє нитки пластика не застрявати, якщо діаметр прутка на окремих ділянках відхиляється від заданого розміру.

Hot-end

Пластик надходить в нижню частину екструдера по металевій трубці. Саме тут матеріал розігрівається і в рідкому вигляді випливає через сопло. Нагрівачем служить спіраль з ніхромового дроту, або пластина і один-два резистора, температура контролюється датчиком. Верхня частина механізму повинна запобігти ранньому нагрівання філамента і не пропустити тепло вгору. В якості ізоляції використовується термостійкий пластик або радіатор.

подаючий механізм

Схема униполярного крокової двигуна

Перш за все, потрібно підібрати кроковий двигун. Найкраще купити аналог Nema17, але цілком підійдуть і мотори від старих принтерів або сканерів, які на радіоринках продаються зовсім дешево. Для нашої мети потрібен біполярний двигун, який має 4 виведення. Власне, можна використовувати і уніполярний, його схема показана на малюнку. В цьому випадку жовтий і білий дроти просто залишаться невикористаними, їх можна буде відрізати.

Як правило, моторчики від принтерів слабкі, але ось EM-257 (Epson), як на малюнку нижче, з моментом на валу 3,2 кг / см, цілком підійде, якщо ви збираєтеся використовувати филамент Ø 1,75 мм.

Для прутка Ø 3 мм, або при більш слабкому двигуні, знадобиться ще і редуктор. Його теж можна підібрати з розібраних старих інструментів, наприклад, планетарний редуктор від шуруповерта.

Двигуни від принтерів

Переробка знадобиться, щоб насадити шестерню двигуна шуруповерта на кроковиках, поєднати вісь обертання моторчика з редуктором. І кришку для підшипника вихідного вала теж потрібно виготовити. На вихідний осі встановлюється шестерня, яка і буде подавати пруток пластика в зону нагріву.

Корпус екструдера служить для кріплення двигуна, притискного ролика і хотенда. Один з варіантів показаний на малюнку, де через прозору стінку добре видно червоний пруток філамента.

Виготовити корпус можна з різних матеріалів, придумавши власну конструкцію, або, взявши за зразок готовий комплект, замовити друк на 3-d принтері.

Екструдер з прозорим корпусом

Головне, щоб притискної ролик регулювався пружиною, так як товщина прутка не завжди ідеальна. Зчеплення матеріалу з механізмом, що подає повинно бути не надто сильним, щоб уникнути відколювання шматочків пластику, але достатнім для проштовхування філамента в hot-end.

Потрібно відзначити, що при друку нейлоном краще використовувати подає шестерню з гострими зубчиками, інакше вона просто не зможе зачепити пруток і буде прослизати.

суцільнометалевий хотенд

Широко поширені і користуються популярністю хотенди фірми E3D. Можна купити його на ebay.com за 92 $ (без доставки) або завантажити креслення, що знаходяться у вільному доступі на офіційному сайті компанії (), за якими і зробити, пристойно заощадивши.

Пристрій hot end

Радіатор виготовляється з алюмінію і служить для відводу тепла від стовбура хотенда і запобігання передчасного нагрівання матеріалу для друку. цілком підійде світлодіодний радіатор , Для посилення охолоджуючого ефекту можна направити на нього ще й вентилятор невеликого розміру.

Стовбур хотенда - порожниста металева трубка, що з'єднує радіатор і нагрівальний елемент. Виготовляється з нержавіючої сталі через її низьку теплопровідність.

Ось як виглядає деталь в розрізі і її креслення з розмірами під пруток Ø 1,75 мм.

Тонка частина трубки служить термобарьером і запобігає поширенню тепла в верхню частину екструдера. Важливо, щоб филамент не почала плавитися завчасно, адже в цьому випадку прутки доведеться штовхати занадто багато в'язкої маси. В результаті збільшується сила тертя, і забиваються трубка і сопло.

З проблемою стикаються не лише автори саморобних конструкцій. Таке часто трапляється в суцільнометалевих хотендах, навіть якщо екструдер виготовлений на виробництві.

додатковий термобарьер

Якщо ви самі просвердлили деталь, потрібно відполірувати отвір ствола. Для чорнової шліфування підійде дрібна наждачний папір «нулевка», закріплена скотчем на свердла меншого діаметру.

Обов'язкова чистове полірування до дзеркального блиску (ниткою і пастою ГОІ № 1), потім корисно прожарити отвір соняшниковою олією для зменшення сили тертя. Щоб запобігти занадто раннє розігрівання пластика, можна покрити нижню частину трубки, що знаходиться в радіаторі, тонким шаром термопасти.

Ще одна можлива проблема: розплавлений пластик під тиском надходить прутка може просочитися вгору і охолонути в зоні охолодження, що призведе до забивання ствола і припинення друку. Боротися з цим можна за допомогою тефлоновим ізоляційної трубки, яка вставляється в стовбур хотенда до зони початку розігріву філамента.

нагрівач

пластина нагрівача

Як нагрівальний елемент використовується алюмінієва пластина. Якщо вам не вдалося знайти відповідного за розміром товстого бруска, цілком підійде алюмінієва смуга завтовшки 4 мм, яку можна придбати в магазинах будматеріалів. В цьому випадку нагрівальний елемент буде складатися з двох частин. Необхідно просвердлити центральний отвір для стовбура хотенда, і скрутивши болтом, затиснути всю конструкцію в лещатах. Потім насверліл потрібну кількість отворів для складових елементів нагрівача:

• болта кріплення,
• двох резисторів,
• терморезистора.

Для нагрівання пластини можна використовувати керамічний 12v нагрівач або резистор на 5 Ом. Але для нашого блоку краще підійдуть два резистора на 10 Ом, так як вони значно менші за розміром, а з'єднання паралельно якраз і дасть потрібний опір в 5-6 Ом.

Нагрівальний елемент в зборі

Контролювати температуру буде NTS-термистор 100 кОм марки B57560G104F, з максимальною робочою температурою 300 ° C. Терморезистори з меншим опором використовувати не можна, вони, як правило, володіють великою похибкою при високих температурах.

Необхідно забезпечити щільне з'єднання резисторів з пластиною, так як повітряний прошарок гальмує нагрівання. Тут важливо правильно вибрати герметик. Найкраще використовувати кераміко-полімерні пасти (КПДТ), робоча температура яких не менше 250 ° C. Для додаткової теплоізоляції непогано весь hot-end замотати стеклотканью.

сопло

Пристосування для свердління сопла

Глуха гайка з заокругленим кінцем ідеально підійде для виготовлення сопла. Краще взяти деталь з міді або латуні, так як ці метали відносно легко обробляються. Потрібно закріпити в лещатах болт, накрутити на нього гайку і просвердлити в центрі заокруглення отвір потрібного діаметру.

Зробити це можна так: на свердло, затиснуте в звичайну дрель, закріпити цанговий патрон з сверлишка потрібного діаметру. Виходить цікава конструкція.

Найбільш вдалим вважається отвір 0,4 мм, так як при меншому діаметрі сповільнюється швидкість, а при більшому - страждає якість друку.

Ось ще один спосіб просвердлити сопло (відео англійською).

Як бачите, виготовити екструдер для 3-d принтера своїми руками досить складно. Але якщо ви знаєте, що зробити якусь деталь самостійно не вдасться через відсутність необхідних матеріалів або інструментів, необов'язково купувати готовий комплект повністю, можна купити окремо будь-яку частину екструдера і продовжити роботу.

Друкуйте з задоволенням.