Экструдер для 3D- принтера является самой важной деталью, от качества
которой зависят все остальные характеристики устройства.
С другой стороны, для устройства
начального уровня, важно, чтобы экструдер работал хотя бы удовлетворительно, и
его можно было изготовить из не самых дефицитных материалов.
Вот такой вполне работоспособный HotEnd собственной конструкции я и
предлагаю в этой статье.
Основой конструкции является трубочка
из нержавейки внутренним диаметром 4мм и внешним 6мм. Еще потребуется фторопластовый
кембрик с внутренним диаметром 3мм, декоративные глухие гайки М6, гайка с
фланцем М6, кусок алюминиевой полосы 25х2 мм и кусочек алюминиевой штанги
квадратного сечения 16х16 мм для блока нагревателя.Нагревательным элементом
является проволочный нихромовый резистор 5ватт сопротивлением 5,6 – 6,1 ома
(какой попадется).
Нержавейка должна быть использована
обязательно, т.к. у неё достаточно низкий коэффициент теплопроводности.
Длина трубочки должна быть не менее
50мм, иначе утечки тепла от нагревателя будут
слишком большими, да и пластина
крепления HotEnd-а будет сильно перегреваться.
Трубочку с двух сторон надо проточить
до диаметра 5,4 – 5,3 мм, иначе нарезать резьбу М6 плашкой у меня не получалось
(нержавейка очень вязкий материал!).
Со стороны нагревателя длина резьбы
около 10мм, затем идет ненарезанная часть трубочки, по высоте равная блоку
нагревателя, и затем опять часть с резьбой М6.
Резьбу надо нарезать по всей длине со
стороны крепления HotEnd-а, это создает дополнительное тепловое сопротивление и перепад
температуры по длине трубки.
Для того, чтобы не портить трубку
неправильным заходом плашки в начале резьбы, я поджимаю её резцедержателем
станка и начинаю нарезать резьбу на выключенном станке, вращая патрон вручную и
одновременно подкручивая подачу резца.
Вообще- то лучше всего резьбу делать
по всей длине трубочки, и не нарезкой, а накаткой. Тогда в блоке нагревателя
тоже можно нарезать резьбу для крепления.
Затем надо взять две колпачковые
гайки. Они бывают с толстой и тонкой передней стенкой. Лучше использовать с
тонкой, проще обрабатывать.
Из одной колпачковой гайки мы сделаем конргайку, через которую будет
осуществляться подача прутка и которая будет удерживать фторопластовый кембрик
от выдергивания из HotEnd-а.
Для этого достаточно просто стукнуть
молотком по голове гайки и добить с помощью керна, а потом засверлить отверстие
для подачи прутка сверлом 3,5мм.
Вторая гайка будет соплом экструдера,
в ней надо засверлить отверстие 0,5мм. ( Надо навернуть гайку на кусок шпильки
М6 и вставить в патрон токарного станка, тогда сопло будет расположено
перпендикулярно к горячей площадке ).
Если гайки с толстой стенкой, то для
контргайки придется стенку проточить или
просто засверлить центровочным сверлом
3.0мм. – сразу формируется конус
и отверстие подачи прутка. Сопло в этом случае можно сделать с носиком и
канавкой для крепления фторопластового колпачка, предотвращающего прилипание
расплавленной пластмассы к торцу сопла.
Теперь готовую трубочку надо опять
поставить в токарник и рассверлить внутренний диаметр до размера 4,0мм. Делать
надо последовательно сверлами , начиная с 3,7мм через 0,1мм. Такая обработка
поможет выровнять трубочку, если она слегка погнулась ,и металл при нарезании
резьбы вдавился внутрь. Так же надо выровнять торцы трубочки резцом,
напильником и шкуркой закруглить кромки , чтобы при наворачивании гаек они не
рвали фторопластовую трубочку.
Затем отмеряем необходимую длину
фторопластового кембрика с запасом около
3-4мм.
Обычно внутренний диаметр меньше 3мм,
поэтому этот кусочек надо надеть на стержень 3мм и на твердой поверхность
раскатать чем-нибудь плоским и твердым до требуемого диаметра. Пруток пластика
должен входить совершенно свободно!
Вставляем эту заготовку в тело HotEnd-а, и с помощью керна
развальцовываем хвостик фторопласта, так чтобы получилась воронка.
После этого
накручиваем контргайку с воронкой подачи. Сильно накручивать не надо,
фторопласт материал мягкий. Можно разобрать и посмотреть, что получилось. После
этого вставляем внутрь стержень 3мм для жесткости, со стороны сопла отрезаем
лишний фторопласт, и проделываем операцию с керном ещё раз.
Конструкция закладной пластины для
крепления HotEnd-а и нагревательного блока зависят
от того, какая конструкция CoolEnd-а будет использована и от наличия
материала.
Нагревательный блок может быть и круглым, из подходящего прутка,
никто не запрещает. Не забывайте надеть на выводы нагревательного резистора и
термистора фторопластовый кембрик подходящего размера! ( я использую 0,5мм).
Когда будете делать окончательную
сборку HotEnd-а полезно намазать резьбу со
стороны сопла теплопроводной пастой.
Для уменьшения тепловых утечек необходимо
изолировать зону нагрева минеральной ватой. Крепим её с помощью алюминиевой
клейкой ленты.
Узел требует ОБЯЗАТЕЛЬНОГО обдува
вентилятором!
Рекомендованный Ричардом Хорном Two Finger extrusion Test (см. RepRap Magazine №3), показал достаточно большое
усилие, необходимое для продавливания расплава.
Тем не менее, при рабочей температуре 250 С и скорости печати 50мм/сек свистки получаются
вполне приличного качества.
