Taking too long? Close loading screen.

معرفی یکی از اکسترودر های معروف پرینتر سه بعدی MK8 میپردازیم

این محصول اکسترودر پرینتر سه بعدی Mk8 است که برای فیلامنت با سایز ۱٫۷۵ میلیمتر استفاده می شود و جهت استاندارد آن چپ است.

اکسترودر mk8 مجموعه ای از قطعات (استپر موتور، کیت فلزی، فن خنک کننده، براکت نگهدارنده و…) است که در کنار هم وظیفه ذوب فیلامنت و ایجاد قطعه نهایی پرینت شده را بر عهده دارد.

اجزای تشکیل دهنده و نحوه کار کردن

این مجموعه اکسترودر فیلامنت شامل محفظه، پنبه نسوز، بلوک هات اند، هیتر، ترمیستور، فن، نازل و استپر موتور است که عمل اصلی ذوب فیلامنت در آن انجام میشود.

به این شکل که هیتر با ۴۰ وات توان محفظه آلومینیومی و نازل را تا حدود ۲۰۰ درجه (قابل تنظیم) گرم میکند. سپس فیلامنت از طریق پیچ سوراخ دار از این محفظه داغ عبور کرده، ذوب شده و سپس از نازل خارج میشود. ترمیستور دمای محفظه را به کنترلر میفرستد تا دما تحت کنترل در مقدار تنظیم شده بماند.

 یکی از اجزای مهم اکسترودر پرینتر سه بعدی mk8 استپر موتور آن است .که به وسیله یک پولی برنجی و یک بلبرینگ حرکت رو به جلو فیلامنت را به عهده دارد.

 

به این شکل که آن را با یک ضریب از پیش تعیین شده به جلو حرکت می دهد.

و مقدار معینی مواد مذاب از نازل خارج میشود. بخشی از این اکسترودر mk8  که به صورت جداگانه هم قابل خرید است ست آلومینیومی اکسترودر است. این قطعه محفظه و استپر موتور را کنار هم نگه میدارد. نکته مهم این است که گرمای به وجود آمده در محفظه نباید به بخش های دیگر اکسترودر صدمه بزند به همین دلیل یک هیت سینک و فن از جلوی آن نصب میشود. این اجزا وظیفه خنک کردن بقیه قطعات را دارد و همچنین مانع سرایت گرمای زیاد به بخش های بالای فیلامنت میشود.

اتفاقی که ممکن است برای خیلی از شما افتاده باشد این است که گرمای ایجاد شده در محفظه ،  فیلامنت حالت خشک خود را از دست میدهد. در نتیجه استپ موتور نمیتواند ان را به سمت پایین فید کند.

وظیفه فن در اکسترودر پرینتر سه بعدی جلوگیری از بروز چنین مشکلاتی است.

HOT END

COLD END

بخش Cold End اکسترودر

همان طور که از نام آن پیداست، Cold End سرد است. Cold End به بخش بالایی اکسترودر پرینتر سه بعدی اشاره دارد که تغذیه فیلامنت از آن طریق صورت می گیرد و سپس به سمت Hot End حرکت می کند تا بر روی بستر چاپ ذوب و اکسترود شود.       

این که موقعیت Cold End در پرینتر سه بعدی شما کجا قرار گرفته است به این مربوط می شود که اکسترودر چاپگر سه بعدی شما یا Direct Drive است و یا Bowden

در این بخش خبری از حرارت دادن به فیلامنت نیست. Cold End  شامل موتور و دنده های اکسترودر است که معمولا یا در قاب پرینتر و یا روی Print Head نصب می شود که این به مدل اکسترودر بستگی دارد.

لوله ای نازک  با نام PTFE ، فیلامنت را به صورت روان به سمت Hot End هدایت می کند.

وجود لوله ها برای اکسترودر پرینترهای سه بعدی Bowden ضروری است و باید به هر دو سر وصل باشد تا فیلامنت را هدایت کرده و فشار کافی را برای تغذیه آن به داخل Hot End فراهم آورد.

 

چه اتفاقی در Cold End اکسترودر می افتد؟

 

وقتی heat sink اکسترودر برداشته شود نحوه عملکرد این بخش واضحتر می شود

در اصل Cold End شامل یک موتور پله ای، نوعی چرخ دندانه دار، یک پیچ دندانه دار یا چرخ دنده، یک فنر فشرده (معمولا به عنوان نگهدارنده) برای نگهداری فیلامنت و همینطور لوله های PTFE برای هدایت فیلامنت است. به غیر از لوله های PTFE (که در سیستم اکسترودر Direct Drive ضروری نیست) این بخش ها در هر دو سیستم Direct Drive و Bowden یکسان است.

موتور استپر کوچک (که در اینجا با یک چرخ دنده فلزی در اکسترودر پرینتر سه بعدی دیده می شود)، حرکت و اکستروژن فیلامنت را در اکثر پرینتر های رومیزی مدرن انجام می دهد. موتورهای استپر DC در حرکت های کوچک دارای دقت بسیار بالایی هستند و نیروی گشتاور بالایی را در سرعت های پایین دارند. این دقیقا همان چیزی است که برای وارد کردن مقدار دقیقی از فیلامنت در اکسترودر لازم است.

موتور استپر به تنهایی برای تغذیه فیلامنت تا Hot End کافی نیست

برای این کار، معمولا ترکیبی از دنده و پیچ یا میله دنده دار لازم که به عنوان چرخ دنده همراه با یک یاتاقان یا یک ماده بدون اصطکاک دیگر استفاده می شود.

اغلب فنر، فشار کافی را به فیلامنت وارد می کند که این نیز به حرکت آزادانه فیلامنت کمک می کند ( همان طور که توسط چرخ دنده یا پیچ دنده دار فرمان داده شده). این ترتیب معمولا به این صورت دیده می شود که موتور، فیلامنت را مستقیما تغذیه می کند.

البته مدل های دیگری از Cold End اکسترودر پرینتر سه بعدی وجود دارند که با ترتیبی کمی متفاوت با آنچه گفته شد برای تغذیه فیلامنت عمل می کنند. این تفاوت ها مدعی نیروی بیشتر و تغذیه سریع تر فیلامنت هستند.

بخش Hot End اکسترودر

زمانیکه Cold End ، فیلامنت را اداره کرده و در صورت لزوم آن را فشار داده یا می کشد؛ Hot End جایی است که…. خب، اتفاق های داغ می افتد.

در داخل مونتاژی که به Hot End معروف است، فیلامنت از محفظه گرم عبور می کند که آنرا از حالت جامد به حالت مایع در می آورد. ساده به نظر می رسد و تقریبا اینگونه هم هست. اگرچه اتفاقات زیادی رخ میدهد تا فیلامنت به داخل بستر چاپ اکسترود شود.

در Hot End چه اتفاقی می افتد؟

از بالا به پایین، Hot End چاپگر سه بعدی شما دارای یک ترتیب خاص قطعات است. یک تفاوت کوچک وابسته به این که شما از PTFE/PEEK یا Hot End All-Metal استفاده می کنید، وجود دارد. اینجا ما در موردAll-Metal  صحبت می کنیم. در بخش بعدی به طورمختصر به تفاوت این دو اشاره خواهیم کرد.

اول از همه، لوله تغذیه فیلامنت است (در عکس بالا نیست). در هر دو مدل Bowden و Direct Drive به سادگی لوله PTFE از Cold End خارج می شود. اگرچه توجه داشته باشید که همه اکسترودرهای Direct Drive این ویژگی را ندارند.

نکته: در بعضی اکسترودر های Direct Drive میبینیم که فیلامنت به صورت مستقیم وارد Print Head می شود.

در اکسترودرهای Bowden ، لوله های تغذیه فیلامنت را مستقیما و از طریق Heat Sink وارد Heat Break می کنند. Heat Break به Hot Sink متصل است و این اتصال به سادگی توسط لوله فولادی ضدزنگ ( یا هر فلز غیر رسانای گرمای دیگری مثل تیتانیوم) صورت گرفته است.

قسمت Hot End به دو بخش تقسیم می شود (در عکس زیر به دو اتصال جداگانه توجه کنید- بلندتر برای Hot Sink و کوتاه تر برای Hot Block) و دارای یک سطح داخلی است. Heat Break به فیلامنت امکان می دهد تا برای عمل اکستروژن، آزادانه از نازل عبور کند.

اما از آنجایی که حرارت در این پروسه نقش دارد و برای ما دقت بسیار مهم است و با موادی که ذوب می شوند سر و کار داریم، مدیریت دما امری حیاتی است. ترکیب Heat Break و Heat Sink مرز مشخصی را می سازد که در آن فیلامنت با بالاترین دما داغ می شود.

بخش فوقانی که معمولا توسط Heat Sink و فن اختصاصی خنک است ( یا در بعضی موارد عجیب سیستم خنک کننده آبی دارد) ، از فرار گرما از داخل Hot End و ضعیف شدن فیلامنت پیش از اکسترود شدن جلوگیری می کند. به این پدیده Heat Creep می گویند.

بخش پایینی Heat Break در بین یک Heater Block، یک کارتریج گرمایی، یک ترمیستور تقویت دما و نازل قرار دارد و معمولا از آلومینیوم ساخته می شود. Heater Block انتقال یکپارچه فیلامنت را از انتهای باز لوله Heat Break به نازل تضمین می کند.

دمای لازم برای ذوب کردن فیلامنت باید از جایی تهیه شود و اینجاست که کارتریج گرمایی وارد می شود. تحت یک جریان الکتریکی، کارتریج داغ می شود و گرما را از طریق Heater Block به نازل انتقال می دهد.

نکته: قطعه Power Resistor به عنوان جایگزین گرمایشی وجود دارد اما چندان رایج نیست.

همچنین در میان Heater Block یک ترمیستور (thermistor) قرار دارد: یک وسیله کوچک که دمای بلوک را به صفحه پرینتر سه بعدی انتقال می دهد تا برای تنظیمات استفاده شود. به صورت عمومی این کار را توسط تغییر مقاوت خود در برابر دما انجام می دهد و در نتیجه دما نسبت به مقاومت در زمان مشخص تغییر می کند.

بعد از این، در لبه دیگر سیستم، نازل وجود دارد. یک قطعه کوچک فلزی ماشین کاری شده است و نازل خود شامل یک محفظه است- جایی که فیلامنت مذاب در آن قرار می گیرد- که به صورت مخروطی به قسمت باز نازل متصل می شود.

این قسمت باز یک قطر بسیار دقیق دارد که به آن چه شما می خرید، وابسته است. بیشتر چاپگر های سه بعدی رومیزی به صورت استاندارد دارای نازل با قطر ۰٫۴ میلیمتر است اما اندازه های متفاوت دیگری نیز موجود است.

برنج به صورت پیش فرض ماده مورد استفاده برای ساخت نازل است اما در حالی که این ماده برای کار با مواد نرم مثل PLA و ABS مناسب است، فیلامنت هایی که افزودنی های سخت دارند مانند فیلامنت طرح چوب یا طرح فلز یا فیبر کربن، می توانند به سرعت آن را دچار تغییر شکل کرده یا خراب کنند. برای کار با فیلامنت های تخصصی بهتر است نازل با موادی مانند فولاد ضد زنگ و یاقوت ساخته شود.

نازل پرینتر سه بعدی دنیایی از گزینه ها دارد پس ما جزئیات گزینه های محبوب و تفاوت های آنان را در ذیل بخش های مخصوص آنها توضیح خواهیم داد.

 

تنوع قطعهHot End چاپگر سه بعدی

 

پیش از آن که وارد بحث نازل شویم یک سری تمایز مهم وجود دارد که لازم است بدانیم. عموما  Hot End به مدل All Metal گفته می شود. به طور معمول در Hot End از PEEK (polyether ether keton) به عنوان عایق برای لوله  PFTE یا polytetrafluoroethylene  که وظیفه انتقال فیلامنت به بخش ذوب را دارد، استفاده می شود.

در مواقعی که می خواهیم با مواد PLA و یا ABS که نیاز به دمای پایین تری دارند، پرینت کنیم این کار به سادگی انجام می گیرد و PEEK کافی است. با این وجود برای پرینت کردن با فیلامنت های دیگر و نیاز به دمای بالاتر می تواند باعث خراب شدن PEEK و PTFE، آزاد شدن گاز های سمی و کلا خرابی در پرینت و Hot End شود.

مدل All Metall Hot End برای کار با موادی که به درجه حرارت بالاتری نیاز دارند معرفی شده است. به جای عایق PEEK از فولاد ضد زنگ استفاده می شود که ( همان طور که در بالا توضیح داده شد) لوله PTFE را که از Cold End می آید جدا می کند. 

امتیاز کلی این مطلب
امتیاز شما به این مطلب
[تعداد: 1   میانگین: 5/5]