Dlaczego entuzjaści druku 3D powinni zwrócić uwagę na nowy Hot End E3D Revo

Przestrzeń druku 3D istnieje w dwóch równoległych światach: profesjonalnym zamkniętym za patentami, w którym drukarki działają magicznie, ale kosztują kilkaset tysięcy dolarów za sztukę, i to zamieszkiwane przez nas konsumentów, którzy muszą czekać dziesiątki lat na wygaśnięcie absurdalnych patentów tylko po to, by wydrukować cokolwiek poza najprostszym tworzywa sztuczne.

Nie zdarza się to zbyt często, ale konsumencka przestrzeń druku 3D ma powód do ekscytacji dzięki nowemu hot-endowi Revo firmy E3D z siedzibą w Wielkiej Brytanii. Zagłębmy się w systemy wytłaczania druku 3D, aby zrozumieć, o co w tym wszystkim chodzi.

Co to jest gorący koniec?

Łatwiej jest zrozumieć koncepcję drukowania 3D, jeśli pomyślimy o nim jako o piekarzu, który nakłada lukier na ciasto. Podobnie jak piekarz manewruje torbą do szprycowania, aby drukować imiona na torcie urodzinowym, tak drukarka 3D porusza dyszami, aby położyć plastik na powierzchni roboczej.

W rzeczywistości system wytłaczania drukarki 3D jest dość podobny do worka do szprycowania piekarza.

Używanie dłoni do wyciskania szronu na ciasto nie różni się od wytłaczania przez ekstruder filamentu przez dyszę. Drukarka 3D jest jednak nieco bardziej skomplikowana. Ponieważ plastik nie płynie jak szron w temperaturze pokojowej, każda drukarka 3D musi być wyposażona w podgrzewaną dyszę.

Jest to zasadniczo zaawansowany technologicznie worek do szprycowania składający się z ekstrudera, który przepycha włókno przez podgrzewany zespół dyszy, kontrolując temperaturę i ciśnienie dyszy, aby kierować przepływem włókno.

Problem z istniejącymi gorącymi końcami

Ponieważ konsumencki przemysł druku 3D wykorzystał pionierską pracę wykonaną przez open-source Projekt RepRap, drukarki 3D klasy konsumenckiej stosują to samo podejście do majsterkowania, co przy użyciu gotowych produktów Części.

Doskonałym przykładem tego zjawiska jest nowoczesny design hot end.

Tradycyjny gorący koniec zawiera dyszę wkręcaną w blok grzejny, który z kolei jest ogrzewany przez oddzielny cylindryczny wkład grzejny. W bloku znajduje się również wyjmowany termistor do pomiaru temperatury. Wreszcie, oddzielna przerwa cieplna izoluje termicznie gorący koniec od ścieżki podawania filamentu, zapobiegając w ten sposób jego stopieniu w drodze do gorącego końca.

Niestety jest to bardzo nieefektywny system.

Obecność szczeliny powietrznej pomiędzy blokiem grzejnym a termistorem oraz wkładami grzejnymi uniemożliwia wydajne przenoszenie ciepła i dokładną kontrolę temperatury. Nie pomaga też zwiększona odległość między tymi elementami a dyszą.

Skutkuje to systemami wytłaczania, które nie są w stanie kontrolować temperatury dyszy z jakąkolwiek znaczącą szybkością lub dokładnością.

To duża przeszkoda, ponieważ drukowanie 3D przy różnych prędkościach i objętościach wytłaczania nie jest możliwe bez gwałtownych zmian temperatury dyszy wymaganej do nadążania za zmiennym przepływem filamentu wskaźnik.

To z kolei objawia się jako gremlin z drukowaniem 3D prezentowane przez wszystkie konsumenckie drukarki 3D i pozostaje nierozwiązane do dziś.

Zainspirowany nowoczesnymi lutownicami

Przemysł lutowniczy rozwiązał ten problem wiele dekad temu, eliminując szczelinę powietrzną między końcówka, element grzejny i czujnik temperatury, łącząc te trzy elementy w jeden kompozyt część. Takie lutownice mogą szybciej się nagrzewać i z łatwością lutować spoiny o dużej masie termicznej.

Gorący koniec Revo wykorzystuje to samo podejście, integrując grzałkę i termistor w mniejszy kompozytowy rdzeń grzejnika. Rozwiązuje to szereg problemów z istniejącymi gorącymi końcami.

Związane z: Zrozumienie podstaw odniesienia sukcesu w lutowaniu

A naprawa powolnego nagrzewania się dyszy to dopiero początek, o czym świadczy prototyp E3D Revo osiągający temperatury robocze w ułamku czasu, jaki zajmuje konkurencyjny gorący koniec o wyższej mocy.

Wyższa wydajność cieplna rdzenia nagrzewnicy Revo pozwoliła firmie E3D stworzyć znacznie mniejszy hot-end. Jego niewielka powierzchnia ogranicza przeszkodę w przepływie powietrza z wentylatora chłodzącego część. W konsekwencji poprawia to jakość druku skomplikowanych części wymagających mostkowania i stromych nawisów.

Chociaż niektórzy mogą twierdzić, że niższa masa termiczna malutkiego rdzenia grzałki gorącego końca Revo spowoduje wzrost temperatury trudniejsza regulacja, nowoczesne lutownice stosujące to samo podejście również wybierają konstrukcje o zmniejszonej masie termicznej.

E3D może być tutaj na coś.

Wysokowydajny zespół grzałki nie musi magazynować dużej ilości ciepła. W rzeczywistości niższa masa termiczna gorącego końca Revo pozwala mu również szybciej się ochłodzić.

Jest dobry powód, dla którego chcesz, aby ten gorący koniec szybciej się ochładzał. Powodem jest możliwość wymiany dysz bez użycia narzędzi w E3D Revo. Jest to dar niebios dla przestrzeni, w której częstotliwość zatykania się dysz przewyższa jedynie wynikające z tego zakłócenia, które wyzwalają.

Do tej pory wymiana dyszy była herkulesowym przedsięwzięciem obejmującym liczne cykle nagrzewania i schładzania przerywane przez dyszę wymagającą dokręcania na gorąco w maksymalnej dopuszczalnej temperaturze. Niezastosowanie się do tego spowoduje więcej chodaków.

Namyj, spłucz, powtórz.

Związane z: Jak zaktualizować drukarkę 3D Ender-3 i rozwiązać problemy związane z bezpieczeństwem?

Z drugiej strony dysze E3D Revo można po prostu przykręcać i odkręcać gołymi palcami. Oczywiście, gdy gorący koniec ostygnie. Ponieważ dysza i termoprzerwa stanowią jedną całość, nie musisz się martwić o dokręcanie na gorąco i związane z tym ryzyko zatkania lub wycieku plastiku.

I nie chodzi tylko o zapobieganie zatykaniu się dysz.

Różne rozmiary dysz umożliwiają również zachowanie równowagi między szybkością drukowania a jakością. Chcesz wydrukować mały przedmiot z węższymi tolerancjami? Wyłam dyszę 0,2 mm. Potrzebujesz w krótkim czasie ułożyć dużo plastiku? Zamiast tego użyj dyszy 0,8 mm.

Jeśli szybkowymienne dysze ekosystemu Revo naprawdę działają zgodnie z reklamą, w końcu nastąpią zmiany narzędzi w przestrzeni druku 3D prawie na równi z wysokiej klasy subtrakcyjną produkcją CNC odpowiedniki.

Zintegrowane bezpieczeństwo i szybkie przyspieszenie

Zagrożenia pożarowe są prawdziwym problemem w przypadku drukarek 3D, gdy błędy regulacji temperatury prowadzą do przegrzania pas startowy, który następnie powoduje stopienie elementu grzejnego przez blok grzejny i uruchomienie pożary.

Gorący koniec Revo zawiera element grzejny o dodatnim współczynniku temperaturowym (PTC), który zwiększa opór wewnętrzny w miarę wzrostu temperatury. To automatycznie zmniejsza dostarczaną moc (moc grzałki), gdy dysza stopniowo się nagrzewa. Na papierze powinno to znacznie zmniejszyć ryzyko spalenia domu przez drukarkę 3D.

Konstrukcja typu hot end ze zmniejszoną masą termiczną ma przyjemny efekt uboczny polegający na wyjątkowo lekkiej konstrukcji. Gorący koniec Revo waży zaledwie 30 gramów, co umożliwia podkręcanie wartości przyspieszenia silnika krokowego bez obaw o wibracje.

Powinno to umożliwić drukarkom osiągnięcie maksymalnej prędkości przez dłuższy czas rzeczywistych ruchów drukowania, a także zmniejszenie dzwonienia i innych obniżających jakość artefaktów drukowania 3D związanych z rzucaniem się wokół cięższych gorących końców na wysokich prędkości.

Z punktu widzenia trwałości przewody grzałki i termistora są wzmocnione stalowym odciążeniem. Powinno to się przydać, gdy zmagamy się z ogromnymi awariami drukowania, które wymagają podważenia stopionego plastiku z gorącego końca. Tylko tym razem jest mniej prawdopodobne, że przypadkowo oderwiesz kable.

Patenty E3D: Dobra wiadomość…

Firma z siedzibą w Wielkiej Brytanii zaangażowała się w filozofię otwartego oprogramowania i udostępnia zasoby inżynieryjne niezbędne dla społeczności zajmującej się drukowaniem 3D, aby zmodyfikować i zintegrować swoją ofertę z innymi DIY i open-source projektowanie.

Podczas gdy Revo Micro jest nowym projektem hot-endu, Revo Six jest zastępczym zamiennikiem wszechobecnych hot-endów E3D V6, które można znaleźć w dużej liczbie konsumenckich i DIY drukarek 3D. Oznacza to, że praktycznie każdy, kto korzysta ze sprzętu E3D, ma ścieżkę aktualizacji do nowego ekosystemu wytłaczania Revo.

Związane z: Przewodnik dla początkujących po drukarkach 3D Voron dla majsterkowiczów

Ta tradycja będzie kontynuowana w Revo, ponieważ E3D zdecydowało się na udostępnienie interfejsu zimnej strony jako open source. Powinno to pomóc entuzjastom druku 3D zaprojektować własne radiatory i mocowania do dysz Revo i rdzeni grzewczych.

Innymi słowy, drukarki 3D typu open source, takie jak Rat Rig, HevORT, HyperCube, linia produktów Voron i inne można łatwo zaktualizować, aby zintegrować te potencjalnie zmieniające grę gorące końce w pobliżu przyszły.

…i złe wieści

Z drugiej strony, E3D kłóci się że szalejąca kradzież własności intelektualnej zmusiła go do złożenia wniosku i (w przyszłości) egzekwowania patentów na nieokreślone aspekty systemu wytłaczania Revo. Jednak obiecuje również zaniechanie prowadzenia sporów przeciwko osobom fizycznym, naukowcom, środowisku akademickim i organizacjom non-profit wykorzystującym jego projekty do dalszego rozwoju technologii druku 3D.

Ponieważ patenty E3D nie zostały opublikowane w chwili pisania tego tekstu, można się tylko domyślać, czy tak się stanie odnoszą się do zunifikowanego rdzenia grzejnika lub kompozytowej konstrukcji wkręcanej dyszy z wbudowanym przerwa cieplna.

Niestety, oba hipotetyczne patenty byłyby sprzeczne z obietnicą firmy, aby uniknąć składania „najszerszych, najszerszych patentów, które uniemożliwiają ludziom przyczynianie się do postępu technicznego”.

Zunifikowany rdzeń grzałki łączący grzałkę i czujnik temperatury w jednym urządzeniu jest używany w przemyśle lutowniczym od kilkudziesięciu lat. Tymczasem Patent na druk 3D istnieje już dla dość podobnej konstrukcji dyszy wkręcanej ze zintegrowanym izolatorem ciepła.

Skontaktowaliśmy się z E3D w celu uzyskania wyjaśnień na ten temat i zaktualizujemy ten artykuł, gdy się od nich usłyszymy. W każdym razie potencjalnie rewolucyjny system wytłaczania z czterema rozmiarami dysz za 120 USD zdecydowanie zasługuje na szum przed jego wprowadzeniem na rynek.

Zamień codzienne przedmioty w modele 3D bez skanera 3D

Od obiektu do druku 3D w pięciu prostych krokach.

Czytaj dalej

O autorze