Экструдер для пластика своими руками

Экструдер для пластика своими рукамиИзготовить экструдер для пластика своими руками мне придется по следующим причинам. Во-первых, я задумал сделать 3D принтер своими руками, и мне потребуется достаточно много довольно дорогого прутка для 3D принтера, который в разы дешевле производить самому при помощи экструдера для пластика, чем покупать готовый пруток из ABS или PLA пластика для 3D принтера. Во-вторых, экструдер для пластика — это одна из составных частей термопласт-автомата (ТПА), о котором я давно мечтаю. Таким образом, я опять пытаюсь убить сразу двух зайцев и сэкономить себе кучу денег.

Устройство экструдера для пластикаДавайте разберемся, из чего состоит экструдер для пластика и как его сделать своими руками с минимальными затратами. Экструдер для пластика состоит из трубки, заканчивающейся съемным латунным соплом, из которого будет выходить расплавленный пластик. Внутри трубки будет вращаться так называемый шнек (такой большой винт, как в мясорубке). Этот шнек будет проталкивать гранулы пластика вдоль по трубке. Начиная где-то слегка до середины трубка будет нагреваться специальным нагревательным элементом, благодаря чему пластик внутри трубки будет плавиться и доходить до сопла уже в довольно текучем состоянии.

В качестве шнека выступает обычное крупногабаритное сверло по дереву, купленное в магазине инструментов за 340 рублей. С диаметром я немного лохонулся и взял 22мм, о чем потом сильно пожалел, потому как довольно трудно оказалось найти трубу с таким же внутренним диаметром. Поэтому мой вам совет — сперва найдите трубу, потом ищите под нее подходящее сверло (шнек).

Как видно на самой первой фотографии, трубка разделена на две части, соединенные между собой фланцами. Это необходимо для того, чтобы отделить особенно сильно нагреваемую часть трубки от остального механизма. Позднее между фланцами будет зажата жаропрочная теплоизоляционная прокладка. В общем-то, тепло все равно будет передаваться через шнек, но разборная трубка сделает экструдер более ремонтопригодным, и оставит пространство для эксперимента (снял одну трубку — прикрутил другую).

Обработка стали на станке с ЧПУ Фланцы для экструдера

Фланцы я изготовил на своем самодельном станке с ЧПУ из 5мм стального листа. Как видите, мой станочек довольно сносно грызет и сталюку, несмотря на свою до сих пор хлипковатую и недоделанную ось Z :) В тисочки были зажаты сразу два фланца, скрученные болтами. Мы же хотим, чтобы все отверстия у них совпадали!

P1120012_P1120010

Чтобы обеспечить параллельность двух кусков трубы, фланцы я приваривал к срубе до ее распиливания. Скручиваем между собой два фланца (в одном из них я нарезал резьбу М6, в другом просто сквозные отверстия), причем скручивать надо обязательно через шайбы, толщина которых позволила бы потом пролезть между этими фланцами полотну ножовки по металлу. Кстати, не забудьте пометить, как должны крепиться фланцы. Для этого на торце я пропилил метку напильником. Фланцы соединены правильно, если метки на них совпадают.

P1120018_Следующим этапом я сделал прорезь в короткой части трубы. В эту прорезь через специальную воронку будет поступать гранулированный пластик и проталкиваться шнеком далее по трубе в направлении к соплу. Обратите внимание, что правая часть прорези загрузки примерно совпадает с началом винта.

Одним из самых муторных этапов создания экструдера для пластика своими руками является изготовление нагревательного элемента для самой длинной части экструдера — той, в которой будет происходить плавление пластмассы. Тут я тоже решил сэкономить и сделать нагревательный элемент самостоятельно из толченого огнеупорного кирпича, смешанного с жидким стеклом, и нихромового провода, предварительно рассчитанного на заданную мощность.

Сложность в том, что у меня нету углекислого газа для быстрого отвердевания жидкого стекла. Пока я так и не нашел, где у нас в городе можно подзаправить баллон углекислоты. Можно было бы, конечно, побаловаться с углекислотным огнетушителем, но как-то не захотелось расходовать по пустякам такой ответственный прибор.

В интернете вычитал неплохой рецепт, когда в огнеупор добавляют немного цемента (1/5 или даже меньше). Тогда жидкое стекло вступает с цементом в реакцию и твердеет буквально за считанные минуты. Весной у меня неплохо получалось со свежим цементом, но сейчас к осени цемент уже полежал и подпортился, поэтому жидкое стекло никак не хотело как следует затвердевать.

P1120020_P1120024_

Кстати, чехол от моего шнека, в котором он продавался, очень пригодился в качестве формочки для заливки трубы огнеупором. И если бы я не забыл о специальных мерах по отверждению жидкого стекла, то мой нагревательный элемент получился бы просто идеальной формы. На деле же я забыл добавить туда цемента, поэтому мне пришлось всю эту формочку снимать и вручную обмазывать трубу огнеупорной смесью, а потом заворачивать все это в обычную бумажку на просушку. Кстати, хорошо помогает ускорить процесс отверждения прокаливание жидкого стекла градусах так на 150-160 С.

002_ 003_

Сегодня я размотал этот свиток и проконтролировал результат. Прилипшую бумагу очень легко получается удалить, если смочить ее немного водой. В целом, получилось неплохо, но придется обмазывать кое-где повторно, заделывая дырки. Дело в том, что в некоторых местах раствор огнеупора с жидким стеклом «поплыл», немного отстав от трубы экструдера. Это легко было обнаружить, продавив пальцем мой нагреватель для экструдера вдоль всей поверхности. Там, где огнеупор не плотно прилегал к трубе, он крошился и отваливался.

004_Конечно, над технологией изготовления нагревателей для экструдеров своими руками из огнеупорного кирпича и жидкого стекла нужно будет немного поработать. Особенно воодушевляет это прокаленное колечко — оно получилось вообще просто супер! (Его хорошо видно на этой фотке как раз рядом с крепежным фланцем) Но пока серийно выпускать нагреватели для экструдеров я не собираюсь, поэтому отложим этот вопрос в долгий ящик.

006_Итак, получился нагреватель мощностью примерно в 3кВт :) Да, в таком можно алюминий плавить — не то что пластик. Интересно, какой производительности экструдера можно достичь с таким нагревателем?

005 (2)_Теперь остается приладить двигатель и сделать к нему нормальный драйвер с синхронизацией. Следите за обновлениями…

  • http://synxronica.com synxronica

    Вот не понимаю. Допустим поработал разок такой экструдер. Пластик внутри застыл. Как дальше жить-то?

    Имеем здоровенную ось 22мм, расплавленный пластик будет пытаться лезть во все доступные щели.
    После остывания в этих щелях не факт что нагреватель его расплавит или расплавит полностью.
    Шаговик вытянет такую дикую нагрузку?

    Ещё можно зубной пасты туда засунуть — посмотреть насколько равномерно пластик будет выдавливаться. Вообще конечно интересно глянуть что получится.

    • http://tech.dimanjy.com/ Dimanjy

      Ну, судя по всему, придется достаточно точно загружать требуемый объем пластика и вырабатывать его полностью. В любом случае, нужно выдавливать весь до последнего из шнека, и тогда останется небольшой кусочек в самой головке, который достаточно хорошо отделяется (судя по видео уже работающих экструдеров на Ютубе).

      Вот щелей как раз нужно делать поменьше :) Ну и в теории пластик будет лезть туда, куда его выдавливает сила выдавливания :) Расплавленному не дадут лезть назад свежие только что поступившие в шнек гранулы.

      По поводу двигателя — видел проекты и на шаговиках, и даже на движках стеклоподъемников автомобильных. Все, вроде, давят не менее 1мм/сек, чего для экструдера прутка для 3D принтера вполне достаточно.

      Я же планирую экструдер еще и для термопласт-автомата, поэтому движок хочу 500 Вт асинхронник влепить. Хорошо бы серву, да нет у меня такой, а покупать дорого очень.

      • Дмитрий Макаров

        для всех типов пластика, будь то abs, pla или какой другой есть набор определенных физических свойств, начиная от температуры текучести, вязкости расплава и проч.

        для любого экструдера есть такое понятие как скорость подачи. об этом не читали? оно опять же привязано намертво к типу пластика который вы обрабатываете.

        скорость подачи завязана на редукторе, мощность движка завязана на типе материала и его объеме в цилиндре.

        какая у вас рабочая зона будет считали?

        сколько сопел у вас будет? у вас разгрузочная камера как я понимаю на выходе будет судя по размерам цилиндра, но вопрос зачем, если вы пруток делать намерены… да и вам как минимум киловатный движок нужен чтоб такую массу прокрутить… чем меньше диаметр шнека и его длина, тем меньшая мощность двигателя… для шнека в 30х300 мм 500Вт уже не хватит…

        если в одно сопло экструдер и без наворотов типа вакуумной камеры или разгрузки на выходе, берите 12 мм шнек и длинной 200 мм, этого за глаза хватит… тем более для 1.75-3 прутка вам больше 20 оборотов в минуту = обратный ток материала…

        сразу скажу, рабочая зона, где материал начинает плавиться у вас будет максимум 100мм при шнеке в 18мм

        • http://tech.dimanjy.com/ Dimanjy

          Про типы пластика и различную скорость подачи в зависимости от пластика — это вещи довольно очевидные, чтобы про них читать. Про все читать и все считать — так жизни не хватит. Я предпочитаю этому метод научно-экспериментального тыка :)

          Я не только пруток задумал делать. Я хочу еще и термопласт-автомат сгородить на базе этого экструдера. Киловатный движок у меня тоже есть, если что. Шнек у меня, кстати, 22мм (в статье написано).

          Но, вероятно, давить пруток и термопласт-автомат — это слишком разные задачи, чтобы все их одним экструдером давить. Или, по крайней мере, нужно несколько нагревателей ставить и отдельно ими управлять, в зависимости от решаемой задачи.

          К расчетам камер и зон я еще даже не приближался:) Оставил теорию на потом, на тот случай если не удастся решить задачу наскоком :)

          • Дмитрий Макаров

            22 мм это много много, вам разгрузку делать придется и выводить на 3-5 сопел

            под термопласт вам шнек заводской понадобится с грушей, аля 20к минимум за него отдать придется…
            лучше поршневого типа термопласт делать, меньше забот, т.к. гидравлику легче настроить в плане скорости подачи, да и с составляющими проблем нет особых… да и циклически все равно это… а со шнеком у вас сразу скажу проблемы вылезут с обратным током материала, ибо скорость тут больше нужна.

            определитесь с объемом литья, больше 8000 куб. см нет смысла что-то делать, уже после 1000 нужна будет вакуумная камера или центрифуга

            с рабочей зоной тоже не все так просто, перегреете — материал начнет разлагаться, причем большая часть этих составных и побочных веществ ядовиты и понадобится хорошо вентилируемая зона, работа в респираторе газопылевом или еще лучше в противогазе. оно вам нужно?

            потому лучше потратить жизнь на теорию, чем помереть от рака легких например или тяжелого отравления соединениями на практике :)

          • http://tech.dimanjy.com/ Dimanjy

            Да я так и думал что-либо по-производительнее сделать с выводом сразу в несколько сопел :)

            С 8-ю литрами вы загнули, конечно! Я такими объемами лить даже и не мечтал! И литр тоже много. Меня вполне устроила бы мелочевка, равная по объему расплавленному объему в шнеке. Что-то вроде BabyPlast (на Ютьюбе видео смотрел однажды).

            А так, у меня и вакуум есть, и вытяжка принудительная в перспективе планируется (уже трубы под нее закупил — лежат пылятся).

            От рака мы и так все, скорее всего, помрем:( У меня почти все соседи в округе пластиковый мусор в кострах жгут. Объяснять людям бесполезно.

          • Дмитрий Макаров

            объемы… всегда решали все объемы… для всякого рода профилей лучше использовать само собой экструдер, но трубу вы все равно производить не будите я более чем уверен, да и не сможете, ибо шнек нужен профильный, другие несколько мощности и оборудование, а для формовки и шприца хватит. к тому же вам придется решить вопрос с самой формой, т.к. тут гипс не катит, алюминий не желателен, нужна сталь, т.к. греть форму придется в любом случае. абс допустим 200 градусов держать придется точно, ПВД 160. а алюминий будет быстро отдавать тепло и изделие может пузырями пойти..

            з.ы. возвращаемся как вы видите к теории )))

          • Дмитрий Макаров

            кстати.. в качестве нагревательного элемента рекомендую кольцевые тэны взять. на том же алиэкспрессе, там же термостат цифровой, нихром перегреваться будет часто, этап пройденный :) будет гареть все ) для теплоизоляции керамическое волокно рекомендую найти, штука редкая, специальная, но считай в 2 раза увеличите кпд ваших тэнов и самое главное никакого вреда как от асбеста например.

          • http://tech.dimanjy.com/ Dimanjy

            Да мне жалко на ТЭНы деньги тратить, когда у самого катушка нихрома лежит:) Я бы уже давно купил бы их, если б ни эта катушка :)

            Термостат уже взял!

          • Дмитрий Макаров

            ну так или иначе к тэнам придете )

          • Вася Премудрый

            Привет а можно как нибудь самому нагреватель сделать или из чего нибудь чтобы много энергии не жрал?

          • http://tech.dimanjy.com/ Dimanjy

            Энергии будет затрачено с любым нагревателем одинаково — ровно столько, сколько потребуется для расплава пластика заданного количества.
            Мощный нагреватель будет греть быстрее, а слабый — медленнее. С мощным надавишь ведро за час, со слабым — стакан за неделю.

          • Вася Премудрый

            И как ты сделаешь чтобы по ребята энергию сколько надо ?

          • http://tech.dimanjy.com/ Dimanjy

            Это физика :) Пластик сам возьмет ровно столько, сколько ему нужно, чтобы расплавиться. Если ты его будешь греть дальше, то он уже просто начнет разлагаться, поэтому тебе просто необходимо будет вырубать нагрев.

            Еще раз повторю, у каждого вещества есть удельная мощность плавления, т.е. сколько-то киловатт на килограмм. Ты будешь греть либо 15 минут киловаттом, либо 15 часов 10 ваттами. За какое время ты хочешь расплавить пластик — выбирать тебе.

            В результате, тебе нужно будет просто подобрать правильно скорость экструзии в зависимости от мощности твоего нагревателя. Если у тебя пластик быстро плавится, то и давить его нужно быстро!

            И еще раз повторю! Тебе НЕ ПОЛУЧИТСЯ сэкономить энергию. Пластик возьмет ровно столько, сколько ему нужно для плавления. Не меньше!

          • Дмитрий Макаров

            костер разведите :D зато дешево :D

    • Дмитрий Макаров

      вам тены для чего? для чего вам готовая технология расписана от и до? для красоты? вы для начала почитайте теорию, а потом говорите о практике и задавайте вопросы.

      • Вася Премудрый

        Хочу экструдер сделать все уже готово остался нагреватель сделать хочу поэкономичнее и чтото самостоятельно сделать чтобы не переплачивать

        • Дмитрий Макаров

          чтоб не переплачивать нужно купить готовое )

  • Sergey Kozlov

    Сей девайс скорее похож на экструдер для производства самой пластиковой нити — сырья для 3D принтера!

  • Ренат Абайдулин

    Добрый день!

    Изучал тему, чем новым заняться в новом году и набрел на Вашу тему. Скажите, после года работы(а была работа?), как себя ведет Ваша сборка?

    • http://tech.dimanjy.com/ Dimanjy

      Нет, Ренат, проект пока заморожен на неопределенное время :) Давить этим экструдером пока ничего не пробовал даже от дрели. Меня несколько разочаровало качество смеси толченого огнеупорного кирпича с жидким стеклом. ЖС от нагрева пузырится и вспучивается, в итоге обмазка трескается и осыпается.
      Только недавно купил нормальной каминной глины и хочу попробовать нагреватель сделать из нее. Но пока весь в работе над новым ЧПУ…

  • Асхат

    Интересно запустили этот станок или нет, и как он работает?

  • Александр Николайчук

    Уважаемый модератор я дико извиняюсь от назойливости..читая ваши коменты я в восторге) нужна ваша помощь) задумка, изкотовления самому екструдера для abs и pla нитей 1,75 -3мм…. киловат так на 7 и 10 с двумя ваннамми охлаждения…..помогите расчитать шнековую пару? и нагрев?(тен кольцевой), (вакум, фильтр будут присудствовать) с головой? (можно на пару тройку нитей), редуктора, мотора 380V…честно я уже ходячая энциклопеди по этому делу)) очень мало инфы про поизводственные лини(((( заранее спасибо

    There’s more to talk about…

    Great discussions are happening here on Disqus. You’ll never be bored.

    There’s more to talk about…

    Great discussions are happening here on Disqus. You’ll never be bored.

  • виталий старыгин

    Добрый день есть решение вашего вопроса.
    Привода в наличии и преобразователи частоты!.
    +7 343 345-40-87