Небольшой отчет о покупке и установке комплекта экструдера для 3D принтера. Для тех, кто хочет добавить цветную печать в свой принтер.
Давно назрел апгрейд 3D принтер, особенно хотелось попробовать цветную печать - обзавестись двойным экструдером на принтере Tevo Tarantula. В свое время не было в наличии версии Large и Dual, взял просто Large, но с прицелом, что когда нибудь…
Но это когда-нибудь настало. Заранее были приобретены комплекты для апгрейда: (extruder coolend) с высокомоментным двигателем, а также «горячая» часть - с двумя каналами для двух цветов пластика. В комплекте были нужные провода, нагреватели, термодатчики.
Для доработки потребуется:
- высокомоментный двигатель. То есть шаговик, который будет крутиться не быстро, но точно. А момент нужен, чтобы «продавливать» пластик через сопло. И если сопло стоит 0,8 мм, то высокий момент не нужен, то для маленьких сопел с отверстием 0,3...0,2 мм нужен обязательно, момент возрастает в несколько раз. Как вариант - использование двигателя с редуктором.
- набор для механизма экструдера. Это прижимы, ролик, зубчатое колесо, пружина, фланцы.
- скоба крепления двигателя.
- провод подключения двигателя. Обычно правда сразу идет в комплекте с двигателем.
- если на плате отсутствует выход под второй (третий) двигатель экструдера, то необходимо будет купить разветвитель-адаптер 2-in-1 для установки драйвера нового двигателя.
- трубка подачи пластика (тефлоновая трубка OD=4/ID=2, то есть внешний диаметр 4 мм, внутренний 2 мм. трубки с внутренним диаметром 4 мм обычно идут не для 1,75 прутка, а для 3мм прутка) - трубка «боудена».
для «горячей части»:
- два радиатора Е3D или один двойной.
- два нагревательных блока
- нагревательные картриджи и термисторы.
- вентилятор обдува термобарьера.
Для сборки и настройки:
- прямые руки
- модифицированная прошивка
- настройка и калибровка. Учитывайте расстояние между соплами. Учитывайте, что по X и Y осям второй хотэнд чуть «съел» расстояние. Сопла должны быть на одном уровне (по высоте). Даже 0,1 мм имеет значение на итоговое качество печати. Для дельта принтера два сопла очень тяжело калибруются.
Несколько слов про популярные микширующие/двойные Хотэнды.
Это так называемые Химера и Циклоп.
- это глубокая модификация E3D хотэнда с плоским радиатором, двумя входами (фланцы) и двумя нагревательными блоками. 
Циклоп (Ciclop) - аналог Химеры, тот же радиатор и два канала, но общий нагревательный блок и одно сопло. 
Внутри блока два канала сводятся в один
Смена пластика происходит ретрактом одного прутка и подачей другого. Минус - пластики должны иметь близкую температуру плавления, так как нагреватель один, общий и общий термодатчик. То есть «подружить» PLA и, например, ABS не получится. А вот ABS и HIPS - вполне. Соответственно не подходит для печати поддержек PVA пластиком, так как PVA имеет низкую температуру плавления и при 200-210° С уже перегревается и получается пробка в канале.
Есть еще Diamond hotend, заострять внимание на нем не буду, так как кроме нестандартного сопла на 0,4мм за бешеные деньги они не могут ничего предложить.
Итак, решено было взять комплектом все, перестраховываясь от различных несовместимостей и дополнительного ожидания. Был заказан комплект механизм подачи+двигатель и отдельно комплект двойного экструдера.
Характеристики комплекта MK7/MK8 All Metal Remote Extruder Kit
Диаметр прутка - 1,75 мм
Материал механизма - анодированный алюминий («7075 авиационный» сплав)
Размещение: Слева, справа, по центру.
- 2 фитинга для PTFE трубки с диаметром 4 мм
- кабель подключения двигателя
- двигатель 17hd40005-22b
- U-ролик 624ZZ
- скоба крепления
- MK7 зубчатое колесо с проточкой
- шестигранник
- пружина
- комплект винтов.
Теперь чуть более подробно про купленный комплект. Пришло все в простом пакете и в пупырке. Посылка достаточно тяжелая.
Огромный плюс - фуллметалл, то есть отсутствие пластиковых деталей в механизме экструдера. Почему плюс - потому что в моей уже люфты (выработка), плюс повреждено пластиковое крепление. Перепечатывал, но не торт. Лучше пусть все будет металлическое.
Так что при доставке ничего не пострадало. Распаковываем смело!
Маркировка высокомоментного шагового двигателя.
Зубчатая шестеренка с проточкой.
Дополнительная информация для тех, кто хочет купить по отдельности комплект
Характеристики
Сравните с характеристиками «обычного» 
Далее . Бывает трех видов: для установки слева, справа, по центру. Отличаются фрезеровкой на «ручке» - рычаге, на который нажимают при заправке пластика. Можно оценить, если знаете уже место расположения экструдера.
В этом комплекте идет прямая зубчатая шестерня, если брать , то это еще плюсом.
Можно взять вот 
Хотэнд
И к нему 
Плюс термистор, нагревательный картридж, фланцы для пластика, трубка.
Можно на радиатор установить не блок-циклоп, а обычные блоки типа volcano, две штуки. Только трубки-горловины нужны без резьбы. 
Основное все. ИМХО, дешевле купить все в наборе, с нагревателями, термисторами и вентилятором.
Начинаем собирать комплект. Тут дело не хитрое.
Устанавливаем шестерню. Потребуется с шестигранник на 1,5.
Далее в таком порядке: скоба-основание-рычаг-пружина.
Естественно скоба сначала крепится на нужное место принтера, иначе у вас не будет возможности закрепить, так как пазы окажутся под корпусом двигателя. Для наглядности я соберу сначала без установки на принтер.
Обратите внимание на разную длину и диаметр винтов. Каждый предназначен для своего отверстия.
Далее устанавливаем рычаг и пружины
Получилось как то вот так.
Затем прикручиваем фланцы для прутка
Вот фотография комплекта до «примерки»
Примеряем к принтеру. На принтере сейчас штатно установлен простой экструдер с модифицированный E3D (который имеет трубку до самого сопла). Для установки хотэнда Циклоп потребуется заменить каретку оси Х.
Для окончательной установки мне еще предстоит напечатать крепление для экструдера, либо найти удобное положение скобы для крепления на профиль 2020.
Итак, несколько слов о модификации прошивки Tevo Tarantula.
Заходим в онлайн конструктор прошивки
И сразу же загружаем свой Configuration.h. Мы получаем возможность модифицировать заведомо рабочую прошивку своего принтера.
На четвертой вкладке «Tools» нажимаем «добавить экструдер». По умолчанию у нас только один, Extruder0. 
Добавляем Extruder1.
И конфигурируем его. Указываем pin по необходимости.
Обратите внимание, что если у вас микширующий хотэнд с одним нагревателем и одним термистором, это тоже необходимо указать в прошивке.
Нагреватель0 и Темп0 для основного экструдера. Если отдельный блок нагревателя у второго - то указываем Нагреватель2 и Темп2 для второго экструдера. Далее сохраняем, заливаем в принтер и пробуем.
В управляющей программе либо с дисплея даем задание на подачу N мм прутка. Например, 100 мм. И затем измеряем результат: могло вылезти больше или меньше. Учитываем разницу, вводим поправочный коэффициент в прошивку и перепроверяем еще раз. Операцию лучше всего проводить со снятой трубкой боудена.
Вот сюда в файле Configuration.h в разделе «default settings» прописываем количество шагов DEFAULT_AXIS_STEPS_PER_UNIT для экструдера (четвертое значение, первые три - оси Х, У, Z).
#define DEFAULT_AXIS_STEPS_PER_UNIT {80,80,1600,100} // custom steps per unit for TEVO Tarantula
Высчитываем поправочный коэффициент и заносим. Например, выдавило больше чем надо, не 100, а 103 мм. Делим 100/103, полученный результат заносим в прошивку.
#define DEFAULT_AXIS_STEPS_PER_UNIT {80,80,1600,97.0874} // custom steps per unit for TEVO Tarantula
Сохраняем, компилируем, заливаем, проверяем.
Дополнительная информация - расчет количества шагов экструдера
Если что - расчет количества шагов экструдера DEFAULT_AXIS_STEPS_PER_UNIT считается по формуле:
steps per mm=micro steps per rev * gear ratio / (pinch wheel diameter * pi)
где micro steps per rev - количество микрошагов двигателя для 1 оборота = 3200, то есть 16 микрошагов на шаг, 200 шагов за оборот
- количество микрошагов двигателя для 1 оборота
gear ratio - соотношение количества зубьев в редукторе экструдера. В моем Тево редуктора нет, поэтому =1
pinch wheel diameter - диаметр впадины толкающего винта
После расчета всеравно проверять по указанной выше методике.
В группе FB есть некоторые публикации на
Техасская компания re:3D принимает предварительные заказы на крупноформатные FDM 3D-принтеры Gigabot нового поколения и специализированные экструдеры для печати гранулированными пластиками.
На Kickstarter небольшой, но преуспевающий производитель из Остина выходит в третий раз, успев провести краудфандинговые кампании в поддержку 3D-принтера Gigabot в 2013 году, а затем Open Gigabot в 2015. Как подсказывает название линейки, предприятие специализируется на крупноформатных 3D-принтерах.
Не стал исключением и новый аппарат Gigabot X – по сути вариант флагманского Gigabot 3+, но с новым экструдером. В настоящее время компания выпускает три варианта 3D-принтера третьего поколения, отличающиеся размером области построения – 590х600х600 мм (Gigabot 3+), 590x760x600 мм (Gigabot 3+ XL) и 590х760х900 мм (Gigabot 3+ XLT).
Инженеры re:3D изначально ориентировались на создание систем для 3D-печати пластиковыми отходами, и не только из соображений экологичности, но и экономии. Разработчики постепенно продвигаются к цели, а следующий этап – переход на печать гранулятом, ведь себестоимость филамента в сравнении с гранулированным пластиком той же массы с легкостью вырастает на порядок. Кроме того, гранулированный пластик доступен в более богатом ассортименте, чем готовые филаменты.
http://habrastorage.org/files/e4a/1b7/d89/e4a1b7d89dd94c3ca48ccb0c50a27765.jpg
http://habrastorage.org/files/48d/d9c/1d1/48dd9c1d17334f138d1223a9b05f8d7a.jpg
Немного теории:
Полилакти́д (ПЛА, PLA) - биоразлагаемый, биосовместимый, термопластичный, алифатический полиэфир, мономером которого является молочная кислота. Сырьем для производства служат ежегодно возобновляемые ресурсы, такие как кукуруза и сахарный тростник. Используется для производства изделий с коротким сроком службы (пищевая упаковка, одноразовая посуда, пакеты, различная тара), а также в медицине, для производства хирургических нитей и штифтов.
http://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/ebc/8be/e96/ebc8bee96df9e7884aa8556846a02aee.jpg
Панорама цеха:
http://habrastorage.org/files/e2f/369/b7c/e2f369b7c5cb4907a655f0c374f88430.jpg
http://habrastorage.org/files/bcf/70e/85b/bcf70e85b72a4700ac89bf111cfd286a.jpg
http://habrastorage.org/files/f53/1ed/b26/f531edb269314a5c8d9460e6bec7263b.jpg
http://habrastorage.org/files/ee5/c3c/fa2/ee5c3cfa2836401c86841c6c276aeba6.jpg
http://habrastorage.org/files/493/d42/0c0/493d420c09664be9a365278832e7788c.jpg
Как выглядит сам процесс производства:
http://habrastorage.org/files/fca/e28/da7/fcae28da71c34e7a9f396be6395b9c95.jpg
ПЛА-пластик производят из кукурузы или сахарного тростника. Сырьем для получения служат также картофельный и кукурузный крахмал, соевый белок, крупа из клубней маниока, целлюлоза.
При переработке вышеупомянутых растений получают пластиковые шарики, которые укладывают в коробки и отправляют на дальнейшие циклы производства:
http://habrastorage.org/files/817/fe1/e1a/817fe1e1acc649acbf499520da9266ff.jpg
Из тонны сырья получается около 900 кг пластика
http://habrastorage.org/files/4f1/fcd/138/4f1fcd1388fd45baac40bf034386db7d.jpg
PLA-пластик побаивается света и влаги, поэтому его упаковывают в герметичные мешки в которых есть силикагель.
http://habrastorage.org/files/8ff/58d/86a/8ff58d86af2940ca8009fd10a7c32b5c.jpg
А это «пылесос», которым зачерпывают 100 кг «кукурузных шариков» и отправляют в контейнер
http://habrastorage.org/files/012/b79/2fc/012b792fce424b6a9f0f455c7836a6e7.jpg
Здесь сырье сушится, при этом запах стоит как в кондитерской
Добавляем «щепотку» красителя (тоже полностью натуральный, австрийское качество)
http://habrastorage.org/files/865/9cb/fd4/8659cbfd46b546049a379ecefba5623e.jpg
http://habrastorage.org/files/742/eb0/668/742eb06683fe4e778e0057fbc3a6a1ef.jpg
http://habrastorage.org/files/f5d/dab/b83/f5ddabb83a744f7082517a4d9c49da13.jpg
Здесь сырье разогревается и превращается в вязкую массу.
Под давление вала пропускаем сквозь нагревательные элементы.
Диаметр выходного отверстия «топки» около 3 мм, пластик приобретает нужный диаметр (1,75 мм) за счет того, что его тут же тянут, причем тяга очень точно настраивается
http://habrastorage.org/files/dd8/6ed/6ca/dd86ed6ca4c14b77a3ff0b9c6be9d254.jpg
Ванна для охлаждения. Для ABS и PLA разные температуры
http://habrastorage.org/files/596/1d3/fc9/5961d3fc9fa6499fa5bf0f0b325f99fd.jpg
Диаметр остывшего пластика измеряется лазерным прибором. Установлена допустимая погрешность диаметра нити ±0,03 мм
http://habrastorage.org/files/16e/baf/f9a/16ebaff9ab1d48a6bac10012e02ae0d1.jpg
Дистанционный мониторинг диаметра пластика
Cкорость протяжки нити через лазер 55 метров в минуту
http://habrastorage.org/files/c0f/21f/d40/c0f21fd4007d4659bf81bc417c2a84ae.jpg
Управление тягой. Именно тяга создает нужный диаметр. При помощи этого узла можно очень точно подбирать тягу моторов и тем самым регулировать диаметр пластика.
http://habrastorage.org/files/630/a71/f80/630a71f808a04e6081b45bec6a0cc967.jpg
«Веретено» - управляет скоростью наматывания на катушку. Нет на КАТУШКУ.
http://habrastorage.org/files/4a2/212/86b/4a221286b91b45f6b018a94b1c100f65.jpg
Вот это - КАТУШКА.
Без пластика
http://habrastorage.org/files/dfc/8f5/23a/dfc8f523a9c94e06888912d853bb48d9.jpg
Важно отметить равномерность заполнения катушки
После того как большая катушка заполнится, ее снимают и перематывают нить на маленькие (привычные для всех) катушки.
Обычные катушки попадают в заботливые руки девушки, которая комплектует коробку
http://habrastorage.org/files/179/84c/8ea/17984c8ea7bb4e138062bed89e57fad2.jpg
Пакетик, защищающий от пыли, силикагель, защищающий от влаги, плотная коробка, защищающая от прямых солнечных лучей и наклейки. На наклейках указаны рекомендуемая температура плавления (для ABS и PLA они разные), диаметр нити, вес и материал.
http://habrastorage.org/files/057/c5c/c2f/057c5cc2f42340089cecc2dcc549b233.jpg
Отсюда они отправятся по всей Москве и странам СНГ
http://habrastorage.org/files/2cc/43b/b9d/2cc43bb9d30c4d8593fa8fbb765048bc.jpg
В цеху очень чисто, приняты все меры, чтобы было как можно меньше пыли: заклеены скотчем окна, часто делается уборка, используется жидкость-антистатик, особо важные места укрываются полиэтиленом.
http://habrastorage.org/files/a43/667/880/a4366788008f4a93bc943a126981d5cf.jpg
Пара советов как выбрать хороший пластик.
PLA очень чувствителен к режиму хранения (в темноте, сухости и без пыли). Прутик должен быть чистый без вкраплений, ровный, без отслоений, на поверхности - лёгкий блеск.
http://habrastorage.org/files/862/464/af2/862464af22094d4dbd8f96c59b437b99.jpg
Наличие инородных тел проверяется в месте разрыва. Если поднатужиться и разорвать кусочек пластика (а рвется там где «тонко»), то место разрыва должно быть однородным - это признак хорошего качества.
Долговечность/биоразалагаемость
http://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/160/c28/b8a/160c28b8aee21019cf21328ea1760815.jpg
(картинка для инвесторов-экологов)
а вот данные похожие на правду
http://habrastorage.org/files/5c3/8d7/899/5c38d78991a240c2915fa1fdcdd84091.jpg
примеры из PLA
http://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/ae0/e36/db6/ae0e36db66f5409756b7f430812cb1da.jpg
http://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/da5/6f8/866/da56f88660badccaa6bc6b84c63be339.jpg
Одним из новейших развитий устройств для 3D-печати стало появление экструдеров. Нет, речь пойдет не о печатающих головках FDM-принтеров, хотя это тоже экструдеры, а о портативных настольных устройствах для домашнего производства пластикового прутка.
Что, вообще, такое экструдер? Это устройство для формирования изделий путем плавки или разжижения расходного материала и выдавливания массы через отверстие определенной формы. Фактически, обычная мясорубка суть своего рода экструдер.
Именно подобные «мясорубки» и используются для промышленного производства прутка для 3D-печати. Причем, конструкция таких устройств предельно проста: гранулы пластика засыпаются в бункер и с помощью шнека (он же «Архимедов винт») перемещаются внутри разогретой трубки, или «гильзы». К концу недолгого путешествия пластик нагревается почти до точки плавления и выдавливается шнеком сквозь круглое отверстие в «головке», образуя нить. Затем производится охлаждение нити и намотка на бобину. Казалось бы, ничего сложного. Так почему бы не заняться производством нити в домашних условиях?
Это вполне возможно. Зачем? Хотя бы из-за того, что гранулы того же ABS-пластика стоят намного дешевле, чем готовый пруток аналогичного веса. Насколько? Сравните сами: тысяча-полторы рублей за готовую катушку с килограммом нити или 50-70 рублей за килограмм пластиковых гранул.
Кроме того, у вас будет возможность контролировать процесс. Мало ли кто и что подмешивает в расходные материалы ради снижения себестоимости? И наконец, у вас будет возможность экспериментировать с различными материалами, считающимися «экзотичными» в мире 3D-печати, но в реальности зачастую валяющимися прямо под ногами. Взять, хотя бы, тот же ПЭТ, из которого изготавливаются чуть ли не все пластиковые бутылки для напитков. Это и бесплатный расходный материал, и способ улучшить экологию.
Изготовить экструдер можно из подручных материалов, но рост популярности подобных устройств привел и к появлению коммерческих моделей. Сегодня мы взглянем на наиболее известные решения, а подробности постройки экструдера своими руками мы позже опубликуем в нашей Вики.
Filabot
Самая известная марка на рынке, представленная линейкой экструдеров и дробилкой для пластика. О дробилке чуть позже.
Первой моделью компании стал экструдер Filabot Original - достаточно симпатичное устройство размером с системный блок компьютера. Согласно заявлениям разработчиков, устройство способно производить нить из ABS, PLA и HIPS, да еще и c возможностью добавки углеволокна. Кроме того, возможна добавка красителей. Производительность устройства высока, достигая 1кг пластика за пять часов работы или около 45 метров прутка в час. Другими словами, эта машинка может вырабатывать пруток быстрее, чем среднестатистический FDM-принтер сможет его расходовать.
И здесь возникает одна небольшая проблема, хоть и не критичная: при такой скорости экструзии было бы неплохо оснастить устройство вентилятором для охлаждения пластика на выходе, иначе возможно растяжение нити под собственным весом или слипание. К сожалению, разработчики не озаботились этой проблемой, видимо считая, что экструзия будет производиться со стола на пол, с достаточным временем для охлаждения перед сматыванием…
Более серьезной проблемой представляется стоимость экструдера - ни много, ни мало $900. В забавной попытке снизить стоимость устройства компания решила придержаться своей маркетинговой стратегии и предложила Filabot Wee. Эта модель мало чем отличается от оригинала, если не считать деревянного корпуса, но стоит уже $750. Наконец, есть возможность приобрести Filabot Wee в виде комплекта для сборки за $650.
Filastruder
Filastruder был разработан парой помешанных на филаменте (см. видео) умельцов-студентов по имени Тим Элморе и Аллен Хэйнс из Университета Флориды в ходе закрытого проекта, затем успешно протестирован среди не менее помешанных 3D-мейкеров и, наконец, предложен на Kickstarter в уже готовом виде в качестве дешевой альтернативы экструдерам Filabot. Стоимость устройства составляет всего $300.
Производительность Filastruder в сравнении с Filabot обратно пропорциональна цене, достигая порядка 1кг пластика за 12 часов работы. Но как мы уже отметили, темп работы Filabot просто избыточен для домашней печати. Для нужд энтузиаста-одиночки производительности Filastruder вполне хватит, а более скромный ценник станет несомненным преимуществом. Filabot же лучше подходит для использования группами мейкеров, либо в качестве источника дохода. Почему бы и нет? Четыре-пять килограммов нити в день могут преобразиться в неплохую сумму, если есть покупатели.
Lyman extruder
С чего, собственно, все и началось. Скромный 83-летний пенсионер из штата Вашингтон (что, кстати, на противоположном побережье от столицы США) решил показать молодежи «что к чему». И таки преуспел! Вооружившись лобзиком, дрелью, отверткой и талантом, мистер Хью Лайман соорудил устройство для экструзии прутка. Ну, хорошо: может он и не был зачинщиком, ибо идея витала в воздухе достаточно долгое время, но именно Хью разработал простую, годную установку и выложил чертежи в открытый доступ, что уже делает его героем среди 3D-мейкеров.
Кстати, этот уже не молодой человек имеет вполне интересный, хоть и малоизвестный список заслуг. К примеру, в 70-х годах он возглавлял компанию Ly Line, которая пыталась продвинуть на рынок портативные компьютеры лет этак за восемь до появления первого серийного «макинтоша». Правда, весило сие «портативное» устройство скромные 25кг... Но ведь идея была правильной? Вот и в этот раз Хью Лайман, уже на пенсии, не оплошал.
Как оказалось, Хью заинтересовался 3D-печатью. Он не считает себя полноценным инженером - диплом он так и не защитил, несмотря на университетское образование. С другой стороны, талант превыше бюрократии. Побаловавшись с 3D-принтерами, Хью пришел к выводу, что технология приятна, а вот ценник в $30-40 за килограмм прутка несколько раздражителен. Услышав о конкурсе Desktop Factory Competition, то есть «конкурсе самодельных настольных фабрик», Лайман решил тряхнуть стариной.
Условием соревнования было создание генерирующего устройства из общедоступных компонентов с общей стоимостью менее $250. Свою первую попытку Лайман с блеском провалил по одной простой причине: он не учел стоимость собственноручно изготовленных компонентов, а тем самым нарушил условия конкурса, превысив условную стоимость. После быстрой доработки дизайна на свет явилась вторая версия экструдера Лаймана. Результат? Безоговорочная победа. Еще бы: даже с учетом затрат на электроэнергию стоимость самодельного прутка, произведенного из гранул, ниже стоимости «фирменного» продукта в разы. А уж если использовать «подножный» материал… Кстати, о мусоре:
Filabot Reclaimer
Основным ограничением экструдеров является использование гранул для производства прутка. Ни Filabot, ни Filastruder, ни экструдер Лаймана не способны «переварить» крупные куски пластика. Таковы особенности и ограничения дизайна. А ведь основной потенциал домашних экструдеров именно в переработке пластиковых отходов: бутылок, упаковки и просто неудачных моделей или отходов 3D-печати - рафтов и опор.
К счастью, эта проблема решается достаточно просто: разработчики Filabot уже предлагают дробилку для пластика под названием Filabot Reclaimer. Это устройство отличается исключительной экологичностью при мощности в одну человеческую силу. Другими словами, это шредер с ручным приводом. Устройство дробит пластик в частицы размером менее 5мм, превращая пластиковые отходы в удобоперевариваемое сырье для экструдеров. Цена вопроса: $440. Да, недешево. Зато сырье бесплатное. Разработчики указывают на возможность переработки ABS, PLA и HIPS.
В общем и целом, идея домашних устройств для производства прутка, включая переработку пластиковых отходов, достаточно нова. Конечно же, появления подобных устройств стоило ожидать - это вполне логичное развитие концепции домашней 3D-печати. Как и с любыми новыми идеями, цены на готовые устройства великоваты, но у умельцев всегда есть возможность построить экструдер собственными руками. Благо, что чертежи всех перечисленных устройств были выложены в открытый доступ. Конечно же, экструдеры - не панацея. Наряду с заманчивым экономическим потенциалом стоит учитывать и технологические тонкости домашнего производства. Не все виды пластика поддаются переплавке: тот же PLA проще выбросить, чем переработать. Кроме того, самодельный пруток даст достаточно большой процент брака, а многократная переработка даже подходящего пластика неминуемо приводит к его деградации.
Тем не менее, использование свежих гранул с подмешиванием переработанного пластика может вылиться в существенную экономию расходов на печатные материалы.
Появление первых 3D принтеров поспособствовало ускоренному развитию сегмента IT. Уникальность оборудования, способного воспроизводить конструкции в трехмерном формате, стала причиной его высокой стоимости.
Поэтому появление самодельных устройств, обладающих подобными функциями, не стало неожиданностью. Их используют в бытовых условиях, а при работе с ними требуется расходный материал. Чаще к нему относят нитевидный пластик, к примеру, ABS или PLA. Человек, который хочет своими руками собрать 3D принтер или его отдельную часть (экструдер), должен обладать необходимыми знаниями и опытом. Он обязан знать о калибровке экструдера, охлаждении Cool-end и Hot-end.
О чём пойдет речь:
Механические компоненты
Детали для сборки реально приобрести в комплекте, но те, кто не ищут легких путей, часто решаются на самостоятельное изготовление. Им понадобятся:
- крепежные детали для формирования каркаса;
- рабочая площадка;
- устройство для нагрева и регулировки температурного режима;
- направляющие из металла;
- шестерни для электроприводов;
- экструдер.
Главной трудностью при изготовлении 3D принтера считается правильная конфигурация последних трех элементов. Большое значение имеет привод, который устанавливают для передвижения платформы на одной оси. Вторая становится залогом перемещения печатающей головки.
Самостоятельная сборка механической части осуществляется благодаря использованию листов из фанеры, шурупов подходящего размера и зажимов, обеспечивающих фиксацию. На фото стандартный набор для изготовления 3D принтера с двумя печатающими головками.
Электротехнические составляющие
Особенностью конструкции является экструдер нити для 3d принтера. Благодаря ему происходит выход расходного материала и непосредственно создание рисунка. Чаще его не рискуют делать самостоятельно, а приобретают в специализированных магазинах. Сборку начинают с подготовки необходимых деталей.
К его функциям относится подача филамента (нити из пластика). Он состоит из электрического мотора, прутка и шестерней. Нити намотаны на предусмотренную для этого катушку.
Hot-end
Он представляет собой дуэт сопла и элемента для нагрева. Филамент проходит через последний и изменяет агрегатное состояние, превращаясь в вязкую массу, которая после выдавливается с помощью сопла. Завершающим этапом становится послойное нанесение данного состава.
Детали этой части 3d принтера с двумя экструдерами производятся из сплавов латуни или алюминия. Благодаря этому тепло проводится достаточно быстро. Блок состоит из проволочной спирали, термопара (он регулирует температуру) и двух резисторов. Охлаждение элеватора осуществляется из-за термоизолирующей вставки. Она располагается между Cool-end и Hot-end. Данная деталь изображена на фото.
Сборка экструдера
Производство экструдера для 3D принтера своими руками происходит следующим образом.
Подбирается двигатель
Чаще данную деталь заменяют рабочим мотором от принтера или сканера, приобрести его можно на радиорынке.
Если двигатель для экструдера оказался слишком слабым, дополнительно потребуется редуктор. Подходящей заменой покупной детали станет та, что ранее была частью шуруповерта. Также редуктор понадобиться экструдеру прутка для 3d принтера. Присоединение двигателя происходит за счет корпуса, прижимного ролика и хот-энда, располагать их нужно как на фото.
Регулировка прижимного ролика
Обязательным условием является продуманное взаимодействие этого элемента и пружины. Последняя устанавливается из-за возможных недочетов в расчете параметров прутка 3D принтера.
Слишком сильное сцепление нитей с механизмом подачи провоцирует отделение частиц расходного материала.
Создание хот-энда
Его гораздо проще приобрести, большинство мастеров так и поступают. Для самостоятельного изготовления потребуется чертежи, которые можно скачать из интернета. Для радиатора понадобиться алюминиевый сплав.
Этот элемент отводит теплый воздух от ствола прибора, который представляет собой полую трубку. В ее функциях соединение элемента нагрева и радиатора. Это предупреждает перегрев принтера.
Удачным вариантом считается светодиодный радиатор, при этом охлаждение прибора будет происходить с помощью вентилятора. Ствол хот-энда 3D принтера представляет собой металлическую полую трубку. При создании экструдера необходимо учитывать время плавления нитей. Если они плавятся раньше, чем положено, то произойдет засорение сопла.
Сборка элемента нагрева
В первую очередь понадобиться алюминиевая пластина. В ней делают ходы для крепления терморезистора, хот-энда и резистора.
В принтере, работающем в формате 3D, может быть больше одного экструдера, например, как на фото. Данный факт следует учитывать при создании чертежа устройства. Функциональность такого оборудования на порядок выше, чем у стандартного, например, печать в двух цветах и изготовление конструкций из растворимых полимерных материалов.
К завершающему этапу создания 3D принтера своими руками относят калибровку экструдера, подключение электроники, регулировку процесса печати, внедрение подходящего ПО.
Обзор принтера Bigrep One
Данная модель характеризуется наличием двух экструдеров, наличием подогрева рабочей платформы и внушительными габаритами. Bigrep One (изображен на фото) предназначен для профессионалов, специализирующихся на производстве качественных изделий в 3D формате.
Еще одним плюсом 3d принтера Bigrep One 2 с двумя экструдерами считается его стоимость. На фоне цен на аналогичные устройства она более приемлема, поэтому пользуется большим спросом.
Отмечают следующие преимущества принтера Bigrep One:
- Рабочий объем 1,3 м3.
- Низкая себестоимость 3D моделей.
- Отсутствие необходимости в оснастке готовых изделий.
- Повсеместность применения.
- Экономичность и производительность.
- Наличие камеры 3D печати.
- Обширный ряд возможных филаментов (нити ABS и PLA, нейлон, гибкие эластомеры).
Bigrep One представляет собой новое поколение принтеров, употребление которых расширяет сферу использования 3D технологий.
Вывод
Экструдер – это значимый узел 3D принтера. Он влияет на качество готовых предметов, саму процедуру печати. Неполадки в нем влекут за собой потерю дорогостоящих нитей из пластика. Недочеты в расчете диаметра прутков, отсутствие калибровки, неправильное расположение осей корпуса приводят к отрицательным результатам производства. Пример на фото.
Поэтому, перед тем как начинать сборку принтера, проведите обзор возможных конструкций этого устройства, определите точные параметры прутка и количество экструдеров (один, два или более).