Почему энтузиастам 3D-печати стоит обратить внимание на новый хот-энд E3D Revo
Пространство 3D-печати существует в двух параллельных вселенных: профессиональная, запертая патентами, где принтеры творят чудеса, но стоят несколько сотен тысяч долларов за штуку, и та, которую населяют мы, потребители, которым приходится десятилетиями ждать, пока истечет срок действия нелепых патентов, просто чтобы напечатать ничего, кроме простейшего пластика.
Это случается не так уж и часто, но у рынка потребительской 3D-печати есть повод для волнения благодаря новому хотэнду Revo британской компании по 3D-печати E3D. Давайте углубимся в экструзионные системы для 3D-печати, чтобы понять, о чем идет речь.
Что такое горячий конец?
Понять концепцию 3D-печати проще, если представить ее как пекарь, наносящий глазурь на торт. Подобно тому, как пекарь перемещает кондитерский мешок, чтобы напечатать имена на праздничных тортах, 3D-принтер перемещает сопла, чтобы положить пластик на поверхность сборки.
Фактически, экструзионная система для 3D-принтера очень похожа на кондитерский мешок.
Выдавливание глазури на торт рукой ничем не отличается от экструдера, выталкивающего нить через сопло. А вот с 3D-принтером все немного сложнее. Поскольку при комнатной температуре пластик не течет, как глазурь, каждый 3D-принтер должен быть оснащен соплом с подогревом.
По сути, это высокотехнологичный мешок для труб, состоящий из экструдера, который проталкивает нить через нагретый узел форсунки, контролируя температуру и давление в форсунке для направления потока нити.
Проблема с существующими горячими концовками
Поскольку индустрия потребительской 3D-печати использовала новаторскую работу, проделанную проектом RepRap с открытым исходным кодом, 3D-принтеры потребительского уровня используют тот же подход DIY-esque к использованию готовых деталей.
Современный дизайн хот-энда – отличный пример этого явления.
Традиционный горячий конец состоит из сопла, которое ввинчивается в блок нагревателя, который, в свою очередь, нагревается отдельным цилиндрическим картриджем нагревателя. В блоке также находится съемный термистор для измерения температуры. Наконец, отдельный тепловой барьер термически изолирует горячий конец от тракта подачи нити, тем самым предотвращая его плавление на пути к горячему концу.
К сожалению, это крайне неэффективная система.
Наличие воздушного зазора между блоком нагревателя и термистором, а также картриджами нагревателя делает невозможным эффективную теплопередачу и точное регулирование температуры. Не помогает и увеличенное расстояние между этими элементами и насадкой.
Это приводит к появлению экструзионных систем, которые не способны контролировать температуру сопла с какой-либо заметной скоростью или точностью.
Это серьезный недостаток, потому что 3D-печать с различными скоростями и объемами экструзии невозможна без быстрых изменений температуры сопла, необходимых для того, чтобы не отставать от меняющейся скорости потока нити.
Это, в свою очередь, проявляется в виде гремлина для 3D-печати, который демонстрируют все 3D-принтеры потребительского уровня, и остается нерешенным по сей день.
В духе современных паяльников
Паяльная промышленность решила эту проблему много десятилетий назад, устранив воздушный зазор между наконечником, нагревательным элементом и датчиком температуры, объединив эти три элемента в единую композитную деталь. Такие паяльники могли быстрее нагреваться и с непревзойденной легкостью паять соединения с высокой тепловой массой.
Горячий конец Revo использует тот же подход, интегрируя нагреватель и термистор в меньший композитный сердечник нагревателя. Это решает ряд проблем с существующими хотэндами.
И исправление медленного нагрева сопла – это только начало, о чем свидетельствует опытный образец E3D Revo, достигающий рабочих температур за долю времени, необходимого для конкурирующего хотэнда с более высокой мощностью.
Более высокий тепловой КПД сердечника нагревателя Revo позволил E3D изготовить хот-энд значительно меньшего размера. Его крошечные размеры уменьшают препятствие для воздушного потока от охлаждающего вентилятора. Это, как следствие, улучшает качество печати сложных деталей, требующих перекрытия и крутых выступов.
Хотя некоторые могут утверждать, что более низкая тепловая масса крошечного сердечника нагревателя горячего конца Revo затруднит регулирование температуры, современные паяльники, использующие тот же подход, также выбирают конструкции с уменьшенной тепловой массой.
E3D может быть здесь на что-то.
Узел высокоэффективного нагревателя не требует хранения большого количества тепла. Фактически, более низкая тепловая масса горячего конца Revo также позволяет ему быстрее остывать.
Быстрая смена сопел без использования инструментов
Есть веская причина, по которой вы хотите, чтобы этот горячий конец остыл быстрее. Причина в том, что E3D Revo имеет возможность замены сопел без инструментов. Это находка для пространства, где частота засорения форсунок превосходит только последующие нарушения, которые они вызывают.
До сих пор замена сопла представляла собой титанический труд, включающий в себя многочисленные циклы нагрева и охлаждения, прерываемые тем, что сопло требовало горячей затяжки при максимально допустимой температуре. Несоблюдение этого правила приведет к большему количеству засоров.
Вспенить, промыть, повторить.
Форсунки E3D Revo, с другой стороны, можно просто прикручивать и снимать голыми пальцами. Конечно, когда хот-энд остынет. Поскольку сопло и термозащитный кожух представляют собой единое целое, вам не нужно беспокоиться о горячей затяжке и связанном с этим риске засорения или утечки пластика.
И дело не только в предотвращении засорения форсунок.
Различные размеры сопел также позволяют добиться идеального баланса между скоростью и качеством печати. Хотите напечатать небольшой объект с более жесткими допусками? Выломайте сопло 0,2 мм. Необходимо за короткое время уложить много пластика? Вместо этого используйте сопло 0,8 мм.
Если быстросменные сопла экосистемы Revo действительно работают так, как рекламируется, это, наконец, поставит смену инструмента в пространстве 3D-печати почти наравне с таковыми у его высокопроизводительных субтрактивных производителей с ЧПУ.
Интегрированная безопасность и быстрое ускорение
Опасность возгорания представляет собой серьезную проблему для 3D-принтеров, когда сбои в регулировании температуры приводят к тепловому выходу, что впоследствии приводит к плавлению нагревательного элемента через блок нагревателя и возникновению пожара.
Горячий конец Revo включает в себя нагревательный элемент с положительным температурным коэффициентом (PTC), который увеличивает его внутреннее сопротивление по мере того, как он нагревается. Это автоматически снижает подаваемую мощность (мощность нагревателя) по мере того, как сопло постепенно нагревается. На бумаге это должно значительно снизить вероятность того, что ваш 3D-принтер сожжет дом.
Конструкция хотэнда с уменьшенной тепловой массой имеет приятный побочный эффект, заключающийся в том, что она очень легкая. Горячий конец Revo весит всего 30 граммов, что позволяет набирать значения ускорения шагового двигателя, не беспокоясь о вибрации.
Это должно позволить принтерам достичь максимальной скорости в течение более длительного времени фактических перемещений печати, а также уменьшить звона и другие ухудшающие качество артефакты 3D-печати, связанные с перебрасыванием более тяжелых горячих концов на высоких скоростях.
Что касается прочности, кабели нагревателя и термистора усилены устройством для снятия натяжения в стальной арматуре. Это должно пригодиться при столкновении с массовыми сбоями печати, из-за которых необходимо оторвать расплавленный пластик от горячего конца. Только на этот раз у вас меньше шансов случайно оборвать кабели.
Патенты E3D: хорошие новости …
Британская компания придерживается философии открытого исходного кода и выпускает инженерные ресурсы, необходимые сообществу 3D-печати, чтобы модифицировать и интегрировать свои предложения в другие проекты DIY и проекты с открытым исходным кодом.
В то время как Revo Micro – это новый дизайн хот-энда, Revo Six – это прямая замена вездесущим хотэндам E3D V6, которые можно найти в большом количестве потребительских и DIY 3D-принтеров. Это означает, что практически каждый, кто использует оборудование E3D, может перейти на новую экосистему экструзии Revo.
Эта традиция будет продолжена с Revo, потому что E3D решила сделать интерфейс холодной стороны открытым. Это должно помочь энтузиастам 3D-печати разработать собственные радиаторы и крепления для сопел Revo и сердечников нагревателя.
Другими словами, 3D-принтеры с открытым исходным кодом, такие как Rat Rig, HevORT, HyperCube, линейка Voron и другие, могут быть легко обновлены, чтобы в ближайшем будущем интегрировать эти потенциально изменяющие правила игры.
… И плохие новости
С другой стороны, E3D утверждает, что безудержная кража интеллектуальной собственности вынудила ее подать заявку и (в будущем) обеспечить соблюдение патентов на неуказанные аспекты экструзионной системы Revo. Тем не менее, он также обещает воздержаться от судебных разбирательств против частных лиц, исследователей, научных кругов и некоммерческих организаций, использующих его разработки для развития технологий 3D-печати.
Поскольку на момент написания этой статьи патенты E3D не были опубликованы, можно только догадываться, будет ли это иметь отношение к унифицированному сердечнику нагревателя или конструкции композитного ввинчиваемого сопла со встроенным тепловым барьером.
К сожалению, оба гипотетических патента нарушили бы обещание компании избегать подачи «самых широких, самых широких патентов, которые не позволяют людям также вносить свой вклад в технический прогресс».
Унифицированный сердечник нагревателя, объединяющий нагреватель и датчик температуры в единый блок, используется в паяльной промышленности уже несколько десятилетий. Между тем, уже существует патент на 3D-печать на довольно похожую конструкцию ввинчиваемого сопла со встроенным тепловым барьером.
Мы связались с E3D за разъяснениями по этому поводу и будем обновлять эту статью по мере поступления от них информации. В любом случае потенциально революционная экструзионная система с четырьмя размерами сопел за 120 долларов определенно заслуживает шумихи перед ее запуском.