Prečo inovácia na extrudér s priamym pohonom často vedie k nízkej kvalite 3D tlače?

3D tlačiareň je sofistikovaný stroj, ktorý taví plast do zložitých 3D tvarov. Aktualizácia jedného zahŕňa pohrávanie sa s komplikovanými pohybovými systémami a prepracovanou elektronikou, s pridanou zložitosťou úpravy firmvéru.

To stále neodradilo rastúci počet neohrozených nadšencov 3D tlače od nákupu základných 3D tlačiarní a ich úprave, aby konkurovali drahým modelom. Jeden z najpopulárnejších modov zahŕňa modernizáciu skladových Bowdenových extrudérov na extrudéry s priamym pohonom.

Bolo by spravodlivé predpokladať, že modernizácia samotnej tlačovej hlavy by zaručila dostatočné vylepšenie, ktoré by ospravedlnilo s tým spojené problémy. Čo keby sme vám však povedali, že táto drahá aktualizácia často znižuje kvalitu tlače?

Zmätený? Čítajte ďalej a zistite, prečo inovácia extrudéra nie je taká jednoduchá, ako sa zdá.

Mýtus: Extrudéry s priamym pohonom zlepšujú kvalitu tlače

Navštívte akékoľvek fórum 3D tlače a určite nájdete členov, ktorí sa sťažujú na zlú kvalitu tlače hneď po inovácii na extrudéry s priamym pohonom. Niektoré z týchto prípadov môžete pripísať chybným aktualizačným častiam a nesprávnym inštalačným postupom, nejde však o ojedinelé prípady.

V skutočnosti veteráni 3D tlače vedia, že je prakticky nemožné, aby sa aj drahé tlačiarne vyrovnali okamžitej kvalite tlače tlačiarní Creality Ender-3. Takže, čo sa tu deje?

Najprv sa však vráťme o krok späť, aby sme pochopili, čo sú extrudéry s priamym pohonom, ako sa líšia od bežných extrudérov a prečo sa považujú za hodné inovácie.

Čo sú to bowdenové extrudéry?

Populárne 3D tlačiarne základnej úrovne, ako napríklad Ender-3, sa dodávajú s extrudérmi Bowden. Tento dizajn tlačovej hlavy fyzicky oddeľuje extrudér (ktorý tlačí vlákno do dýzy) od zostavy horúceho konca pozostávajúcej z chladiča, tepelného prerušenia, bloku ohrievača a dýzy.

Tieto extrudéry dostali svoje meno podľa výrazne dlhšej bowdenovej (alebo PTFE) trubice spájajúcej extrudér so zostavou horúceho konca. Ide o relatívne jednoduchý dizajn, ktorý je nákladovo efektívny. Ale dlhšia dráha vlákna Bowdenovho extrudéra tiež takmer znemožňuje tlačiť flexibilné vlákna.

V tomto bode sa v podstate pokúšate stlačiť lano po hadici. A tu prichádzajú na scénu extrudéry s priamym pohonom.

Čo robí extrudéry s priamym pohonom lepšími?

Tento dizajn tlačovej hlavy kombinuje extrudér a zostavu horúceho konca do jednej jednotky. Cieľom je zmenšiť dráhu vlákna priblížením extrudéra čo najbližšie k dýze. Ak tak urobíte, výrazne sa skráti dĺžka vlákna, ktoré je potrebné zasunúť do PTFE trubice. To tiež znamená, že kratšia časť vlákna musí tlačiť proti tryske, aby sa vytvoril vytláčací tlak.

Kratšia časť vlákna je vo svojej podstate tuhšia, a preto je menej pravdepodobné, že sa na ceste k dýze zhlukne a upchá. To umožňuje extrudérom s priamym pohonom tlačiť flexibilné filamenty s ľahkosťou a zároveň redukovať nastavenia vzdialenosti sťahovania pre bežné filamenty. Kratšia časť vlákna sa tiež ľahšie a presne ovláda, čo znižuje problémy s navliekaním zjavné pri komplikovaných 3D výtlačkoch.

Ale sú naozaj lepšie?

Extrudéry s priamym pohonom skutočne robia 3D tlač s flexibilnými vláknami hračkou, ale virtuálne každý sa napriek tomu sťažuje na škaredé problémy so Z-bandingom po inovácii z bowdenu na priamy pohon extrudéry. Tieto gremliny sa prejavujú ako škaredé pásy prechádzajúce vertikálne po povrchu tlače a sú viditeľné pozdĺž osi Z 3D tlačiarne.

Závažnosť páskovania sa môže líšiť od tlačiarne k tlačiarni, ale úplne sa prejavuje vo všetkých extrudéroch s priamym pohonom. Osobne som použil päť rôznych extrudérov s priamym pohonom, pričom každý extrudér vykazoval tento problém v rôznej miere.

A týmto problémom nečelíme len ja a niekoľko štatistických odľahlých subjektov.

Vydanie č. 602 Wasteland

Majitelia tlačiarní Prusa s priamym pohonom mali spoločný krach, keď si uvedomili, že ich drahé stroje sa kvalitou tlače nevyrovnajú výrazne lacnejším tlačiarňam Ender-3. To, čo začalo ako hlásenie o chybe s odkazom na nekonzistentné vytláčanie vlákna, sa nakoniec splodilo do neslávne známeho Vydanie #602.

Josef Prusa, majiteľ a zakladateľ Prusa Research, reagoval mobilizáciou svojej armády inžinierov, aby sa vecou zaoberali, ale problém zostáva dodnes nevyriešený. Existuje celá Discord komunita, dabovaná Pustina 602, kde nadšenci 3D tlačiarní nielen lamentujú a žartujú o nevyriešenom fenoméne rovnakou mierou, ale niektorí sa pri riešení tohto problému dokonca zabávajú.

Stručne povedané, používatelia sa budú musieť sťažovať na tento jav, keď 3D tlačiarne vybavené extrudérom s priamym pohonom dosiahnu dostatočne veľkú nainštalovanú používateľskú základňu. Majitelia veľmi populárnych domácich 3D tlačiarní Voron (pozrite si naše Voronský sprievodca pre začiatočníkov) poznať tento jav ako Vydanie č. 6. Nájdete ľudí, ktorí maskujú prezrádzajúcu nekonzistentnosť vytláčania fotografovaním pod priaznivým svetelných podmienkach, ale problém je jasne viditeľný, keď sú 3D výtlačky nasnímané pod hlavou osvetlenie.

Čo spôsobuje tieto problémy s vytláčaním priameho disku?

Akonáhle vylúčite problémy s nesprávnou montážou a ladením, hlavné teórie pre nekonzistentné extrúzia spojená s extrudérmi s priamym pohonom sa zredukuje na extrudér Bondtech „Dual Drive“. ozubené kolesá. Sú to presne tie isté ozubené kolesá s priamym rezom, ktoré sa nachádzajú prakticky v každom extrudéri s priamym pohonom, ktorý sa používa v populárnych dizajnoch 3D tlačiarní od Prusa a Voron.

3D tlač YouTuberi Design Prototype Test a MihaiDesigns odviedli skvelú prácu pri zúžení problému na prevodovky extrudéra Bondtech a prvé vyšetrovanie oplatí sa pozrieť. Obaja YouTuberi navrhli použitie špirálového alebo rybieho extrudéra, aby sa eliminoval nekonzistentný problém s vytláčaním.

V čase písania tohto článku ani Bondtech, ani žiadny iný výrobca extrudérov nepriniesli na trh vylepšený dizajn.

Ako sú bowdenové extrudéry imúnne voči týmto problémom?

Pamätáte si, ako sme zavrhli bowdenové extrudéry tým, že sme ilustrovali, ako sa ich dizajn podávania vlákna rovná stláčaniu lana po hadici? Tento stupeň previsu a následné oneskorenie nárastu tlaku v dýze je ideálny na vyhladenie nekonzistentností pri vytláčaní, ktoré vyplývajú zo zlej konštrukcie vytláčacieho zariadenia s priamym pohonom.

Rovnaké konštrukčné nedostatky, ktoré bránia bowdenovým extrudérom, aby mali kratšie vzdialenosti sťahovania – a rýchlejšie a citlivejšie ovládanie nadmerný tlak trysky – hodí sa aj na zabránenie tomu, aby sa nekonzistentné artefakty vytláčania niekedy prejavili v skutočnej 3D tlači predmety.

Pozrite sa na čistú 3D tlač (a chýbajúce Z-páskovanie v nej) získanú z mojej sériovej tlačiarne Ender-3 vybavenej Bowdenovým extrudérom, ak sa vám to zdá ťažko uveriteľné. Odvtedy som použil pol tucta rôznych extrudérov s priamym pohonom bez toho, aby som bol schopný dosiahnuť túto úroveň konzistencie extrúzie.

Nie je prekvapením, že niektorí majitelia 3D tlačiarní Voron stále prisahajú a používajú Bowdenove extrudéry práve z tohto dôvodu. Má to však niekoľko výhrad.

Mali by ste „upgradovať“ na bowdenový extrudér?

Určite by ste to nemali robiť, ak plánujete tlačiť flexibilné filamenty, ktoré absolútne potrebujú kratšiu dráhu filamentu extrudéra s priamym pohonom. Pre tých, ktorí vlastnia rýchle tlačiarne CoreXY, je tiež lepšie zostať pri svojich extrudéroch s priamym pohonom.

To platí najmä vtedy, ak nechcú obetovať ani rýchlosť, ani pokročilú funkciu predstihu tlaku. Pre Bowdenove extrudéry je nemožné vytiahnuť pokročilú reguláciu tlaku trysky pri vysokých rýchlostiach tlače. Na rýchlu tlač s aktivovaným posunom tlaku absolútne potrebujete extrudér s priamym pohonom.

Nekonzistentnosť vytláčania spojená s extrudérmi s priamym pohonom nie je koniec sveta. Aditívna tlač by na začiatku nemala byť esteticky čistá, takže menšie Z-páskovanie je prijateľné.

Ak však pociťujete výrazné nezrovnalosti pri vytláčaní, je lepšie pozrieť sa na iné pravdepodobné príčiny, ako je regulácia tepla lôžka, väzba osi Z a rýchlosť prietoku vlákna.

Prusa XL's Cycloidal Gear Extruder na záchranu

Nie každý berie tento problém poležiačky. Prusa Research urobil radikálne zmeny v novom dizajne extrudéra použitom v pripravovanej tlačiarni Prusa XL CoreXY, ako je podrobne uvedené v náš základný náter na Prusa XL. Mnohí veria, že tento dizajn by mohol vyriešiť problém č. 602, ktorý naďalej trápi existujúce tlačiarne Prusa s priamym pohonom.

Je trochu predčasné vkladať naše nádeje do Prusa XL, ale určite prekoná pokračovanie v používaní tých istých prevodových stupňov Bondtech s priamym pohonom, o ktorých sa predpokladá, že spôsobujú vyššie uvedené problémy s vytláčaním.

Problémy s extrudérom s priamym pohonom

Ako sme už zistili, zatiaľ čo extrudéry s priamym pohonom značne uľahčujú 3D tlač s flexibilnými vláknami, inovácia na jeden z bowdenov môže mať za následok škaredé problémy s Z-bandingom.

Osobne som sa zmieril s menšími nekonzistentnosťami pri vytláčaní spojených s vytláčacími strojmi s priamym pohonom aby ste mohli ťažiť z výhod tlače flexibilných filamentov, nedostatku navliekania a schopnosti skutočne tlačiť rýchlo. To je férový obchod.

Ako inovovať svoju 3D tlačiareň Ender-3 a vyriešiť bezpečnostné problémy

Váš Ender-3 sa možno pokúša... zabiť ťa? Zistite, ako to urobiť bezpečnejším a spoľahlivejším pomocou týchto šikovných vylepšení.

Prečítajte si ďalej

O autorovi