Июль 29

Direct-extruder с дистанционным приводом

Год назад мной был спроектирован Direct-экструдер для дельта-принтера с дистанционным приводом.

Ряд публикаций об этом мной был размещен на 3dtoday.ru по тегу tough-struder. Например — ЗДЕСЬ

Так как адекватности пользователей этого сообщества со временем становится не прибавляется, и это еще дополняется хамоватостью некоторых модераторов, публиковаться там до видимых подвижек хочется все меньше и меньше.

За концепцию был принят тросиковый привод с червячной конечной передачей крутящего момента для подачи прутка. Выпускаемые аналоги — Zesty Nimble и Flex3drive.

Почему было принято решение в реализации собственного концепта вместо приобретения готовых изделий:

  • в T-struder используется пара «сталь-полиацеталь»;
  • жесткое безлюфтовое крепление подающей шестерни на стальном же валу с возможностью доступной замены «сработанной» шестеренки от контакта с угле- и стеклонаполненными филаментами (оригинальное зубчатое колесико от Zesty стОит не один десяток $);
  • ну свои же силы попробовать тоже надо

Немногим более года назад «родился» на свет T-struder beta:

Фидер имел габариты 45х35.5×57.5 мм и вес около 72 грамм без учета тросового привода и его чехла. Почему без? Погоня за декларируемыми от Zesty 32 граммами становится бессмысленной, как только понимаешь, что еще 80-100 грамм некомпенсированной массы на эффектор добавляет тросик в чехле.

Фидер был опробован в деле и прожевал свои несколько километров филамента. В процессе использования были выявлены как плюсы (Direct-подача пластика с легкой и быстрой заменой прутка), так и минусы. Сложной была конструкция крепления гибкого вала к червячному винту (а при кручении вала на хороших ускорениях этот вал имеет обыкновение укорачиваться-удлиняться и иногда даже норовить выскочить из гнезда), также коэффициент редукции в 1:25 с подающим зубчатым колесом MK8 диаметром по желобку в 7.5 мм:

  • делает проблемной скоростную подачу прутка для сопел диаметром 1 мм и более;
  • ограничивает скорость ретракта величиной 15-20 мм/с;
  • вызывает сильный стук двигателя при ретрактах (очень назойливо звучит, особенно если ретрактов много);
  • почти однозначно требует использования 32-bit электроники, т.к. обработка при микростеппинге 1:16 движений экструдера при почти 4000 шагов/мм сильно нагружает слабенькие 8-ми битные «мозги» Mega 2560;
  • на привычных скоростях (ускорениях) работы фидера начинает замечаться влияние упругости на кручение гибкого вала и приходиться снижать общую скорость печати.

Габариты фидера требуют использования большого эффектора для дельта-принтера (с показателем effector offset 32…35 мм), что затрудняет применение этого фидера на компактных дельта-принтерах.

Проект был творчески переработан и получилось вот так:

Фидер после переработки с использованием миниатюрных подшипников и «переезда» узла прижима прутка на другую сторону подающего зубчатого колеса имеет габариты 36.5х29.9×51 мм и вес около 57 грамм. Частично открытый механизм позволяет продувать конструкцию фидера от крошки филамента. Муфта соединения червячного винта с гибким валом выполнена жестко фиксируемой металлической. Также уменьшен максимальный вылет габаритов от оси филамента с 37 до 25 мм, что позволит:

  • устанавливать фидер на стандартные эффекторы с показателем delta_effector_offset в 25 мм;
  • в дальнейшем спроектировать двойной симметричный фидер для двойного же хотэнда из двух E3Dv6 или по типу «Химеры» или «Циклопа».

Примерочный фидер отпечатан, доработан напильником и ждет установки для пробега.

Май 9

Возможная альтернатива Ultran. Проба любопытного полиамидного композита

Вот ЗДЕСЬ я писал отзыв об одном небольшом стартапе.

Руки несколько дней назад до того самого полимера дошли, как раз и деталь подходящая попалась.

Участники теста:

  1. Мой лилипут собственной разработки, возможности которого приятно удивляют — Tough Steel v1.1

Из текущих доработок:

  • установлена высокотемпературная (до 250 °С кратковременно) силиконовая грелка 200х200 мм 500 Вт 230 В;
  • установлен обдув;
  • электроника переведена на 24 В;
  • внутренние детали узла подъема стола выполнены из поликарбоната PC.

2. Катушка полиамида из записи по ссылке в начале поста.

Коротко: стеклонаполненный (30%) полиамид PA6 с модификаторами. Вот о них и попозже.

Моделируем необходимую деталь

Ставим на печать со следующими параметрами:

  • сопло 295 °С ;
  • стол 140 °С;
  • сопло 0.4;
  • слой 0.3 мм первый, 0.15 мм последующие;
  • скорости — 60 мм/с периметры, низ, крышка, 80 мм/с заполнение;
  • адгезия — 3D лак-спрей.

При таких параметрах я печатаю нативным нейлоном. Температура сопла откалибрована по поверенному контактному термометру. Температура на стекле на 8-10 °С ниже, чем по показаниям термистора.

Первая, вторая и третья печати заканчивались на высоте 1.6-2.1 мм из-за коробления. Из-за размера детали почти во всю область печати по XY кайма была всего в 1 мм.

Температура стола была поднята до 160 °С, сопла — уменьшена до 280 °С и деталь снова была отправлена на печать. Камеру сверху открыл, дабы не перегреть ремни (при такой температуре стола внутри становится >100 °С при закрытой камере).

Утром получил такой вот результат:

Успешная печать №1

Коробления нет. Много прижогов. Пласть желтая, даже почти коричневая. Поддержки пришлось бы вырезать дремелем. Боковая поверхность свидетельствовала о перегреве (волнистая). Сама деталь — крайне прочная. Руками сломать не удалось (пальцы больно).

При печати был сильный запах чего-то наподобие жженого полипропилена (как от «утюга» для пайки PPRC-труб).

Деталь по причине откровенно похабного внешнего вида была отложена в сторону как памятник.

Сам пруток ОЧЕНЬ абразивный. Вот фото, во что превратилось сопло из нержавеющей стали после этой печати:

Вместо 0.4 мм тут все 0.8. И как только через такой брандспойт деталь допечататься успела? Этим, наверное, и объясняется плохой внешний вид боковых стенок завершающей трети печати.

Сопло было заменено на закаленное и предпринята вторая попытка печати.

Попытка №2:

  • сопло 255 °С ;
  • стол 140 °С;
  • сопло 0.6;
  • слой 0.3 мм, первый слой — с «поджатием» на 0.1 мм (фактически толщина 0.2 мм с соответствующей переэкструзией);
  • скорости — 60 мм/с периметры, низ, крышка, 80 мм/с заполнение;
  • адгезия — 3D лак-спрей.

Печать была начата нормально и оставлена на ночь. «Поджоги» остались, но было их заметно меньше. Неприятный запах не совсем ушел.

Боковая поверхность получилась матово-белой, пласть — желтой с редкими прижогами. Мануального воздействия деталь не пережила — после умеренного усилия отломились боковые стенки. Фото не сохранилось. Деталь снялась с куском стекла.

Зеркало было утилизировано и заменено (спасибо OBI). Деталь была отправлена на третью попытку со следующими настройками:

  • сопло 250 °С ;
  • стол 135 °С;
  • сопло 0.6;
  • слой 0.3 мм первый, 0.15 мм последующие;
  • скорости — 40 мм/с периметры, низ, крышка, 60 мм/с заполнение;
  • адгезия — 3D лак-спрей.

Первый слой начал укладываться без прижогов, скорость снизил до 80% и оставил на ночь. Результат на фото ниже:

Волосатость стенок может объясняться как и увлажнением материала, так и отключением режима комбинга в слайсере, а также тем, что на низких скоростях перемещения не происходит отрыва пластика от сопла, а наоборот — идет еще и подтягивание. В пользу этой версии может свидетельствовать меньшее подтекание пластика при перемещениях по основной пласти детали.

Деталь получилась прочной (не хрустит при приложении усилий), волосья были отрезаны и деталь установлена на предназначенное ей место:

Выводы — их есть у меня.

Плюсы:

  • прочность (полиамид, все-таки);
  • теплостойкость;
  • твердость;
  • химическая стойкость (опять же — полиамид в базе);
  • отличная свариваемость;
  • низкое коробление — не знаю, в плюс это или в минус, т.к. используемые мной параметры печати недостижимы большинством из распространенных 3D-принтеров.

Минусы:

  • диапазон настроек печати очень узкий и требует подбора и калиброванных средств измерений;
  • какой-то из модификаторов полимерной матрицы является летучим (запах) и разлагается (коричневый цвет и прижоги) при температурах печати, необходимых для хорошего сваривания PA6 — приходится либо терпеть похабный внешний вид, либо снижать скорость и мириться с «волосатостью»;
  • стекла, по-моему, многовато — можно бы и уменьшить, т.к. пруток избыточно жесткий и не терпит перегибов (ломается);
  • очень абразивный пруток — латунные шестерни-ролики подачи, латунные и нержавеющие сопла быстро приходят в негодность. Но это вопрос стандартно нерешаемый (хотя у авторов есть перспективные идеи);
  • со слов автора материала — имели проблемы при низкой скорости печати на стандартном принтере с застреванием прутка. Вероятно — стекловолокно активирует поверхность термобарьера, а полимер с модификаторами его смачивает. Как-бы необходимо поднимать скорость, но температура экструзии не выше 250 °С ставит крест на механической прочности. Повторюсь — диапазон настроек очень узкий.

Заключение

В целом — материал интересный и перспективный для 3D-печати ответственных, термо- и химически стойких, прочных деталей на продвинутом оборудовании.

Имеющиеся недостатки являются решаемыми, после устранения которых, если производитель захочет, можно будет озаботиться адаптацией материала для наиболее распространенных принтеров.

Жду для тестирования версию №2.

Полкатушки отправляются в запасники и будут использованы для печати деталей T-struder для одного из моих следующих проектов.