Экструдер 3D принтера своими руками

Экструдер 3D принтера своими рукамиЭкструдер является одним из самых важных узлов 3D принтера. От его работы зависит не только качество печатаемой детали, но и успех процесса 3D печати в целом. Ведь известны случаи, когда процесс печати на 3D принтера аварийно прерывается именно из-за неполадок в механизме экструдера 3D принтера, заставляя выбрасывать в мусорную корзину уйму дорогущего пластика.

Именно поэтому создавая экструдер для 3D принтера своими руками, нужно подойти максимально ответственно к этому процессу. И не смотря на то, что экструдер 3D принтера представляет собой довольно примитивную конструкцию, малейший недочет в ней может привести к описанным выше неприятным последствиям.

Я все откладывал и откладывал изготовление экструдера, но вот мой 3D принтер уже почти готов, а экструдера все нет! Откладывать больше нельзя, поэтому начинаем делать экструдер 3D принтера своими руками.

Ошибка 3D печатиОсновная задача экструдера 3D принтера — подача прутка в разогретое сопло (HotEnd). Количество подаваемого пластика должно очень точно совпадать с рассчитанным в слайсере (специальной программе для нарезки печатаемой детали на слои). Если пластика будет подаваться больше, чем надо, деталь получится неровной, волнистой. Ее может вовсе сорвать со стола, если сопло в процессе печати ударится об излишки пластика, которого вообще не должно там быть. Если пластика будет подаваться меньше, чем надо, то слои могут вообще не склеиться между собой, и у печатаемой детали будет одна дорога — в мусорную корзину. Если, конечно, у вас нет собственного экструдера для пластика. С таким экструдером испорченную деталь можно размолоть на гранулы и надавить из нее пруток повторно.

Еще экструдер может случайно перегрызть пруток. Его может заклинить в канале подачи. В общем, с ним может произойти все, что угодно! Всего и не предусмотришь. Поэтому иногда даже не хочется браться за изготовление экструдера для 3D принтера, но деваться некуда — делать придется!

Конструкция экструдера 3D принтераКонструкция экструдера проста до безобразия. Шаговый двигатель с надетым на его вал зубчатым колесиком проталкивает пластиковый пруток в трубочку. Чтобы колесико не проскальзывало по прутку, его поджимают с другой стороны другой штучкой, обычно подпружиненной.

У меня в качестве зубчатого колесика под рукой оказалась обычная латунная шестеренка. Я пробовал использовать пластиковую шестеренку, но она никак не хотела цеплять пластиковый пруток, и постоянно проскальзывала. Отсюда я сделал вывод, что толкатель прутка должен быть обязательно металлическим, чтобы зубчики вгрызались в пластик.

Но тут есть и опасность. Если мы будем слишком сильно вгрызаться в пруток, то есть вероятность его перегрызть! Поэтому, конечно, хорошо бы иметь колесико с остренькими, но как можно более маленькими зубчиками :)

009_002_

В интернете я встречал варианты изготовления экструдера для 3D принтера своими руками, где в шестеренке экструдера протачивали полукруглую канавку. Так по идее должна была увеличиться площадь соприкосновения, да и пруток будет зафиксирован и не съедет никуда с такого экструдера. Я тоже попробовал проточить свою шестеренку, но в результате получил проскальзывание прутка. Еще бы — ведь я в итоге просто сточил остренькие зубчики, и они перестали вгрызаться в пластиковый пруток.

Шаговый двигатель для экструдера 3D принтераХорошо у меня был второй моторчик с такой же шестеренкой. На нем я заточил зубчики поострее при помощи надфиля. Но для более острого колесика пришлось ослабить поджим прутка пружинкой, чтобы его зубчики не перекусили пополам.

Шаговый двигатель для экструдера 3D принтера я взял из старого принтера. Маркировка его указана на фото. Угол поворота на один шаг у него оказался 3,6°, поэтому на один оборот он делает всего 100 шагов. Это обязательно надо учитывать при настройке экструдера 3D принтера в прошивке контроллера управления.

Также делая экструдер 3D принтера своими руками никак нельзя рассчитать подачу на один оборот шагового двигателя. Если померить диаметр шестеренки экструдера и применить формулу L = π*D, то мы получим лишь примерное расстояние, которое пройдет пруток пластика при полном обороте подающей шестеренки. Тут совершенно не учитывается глубина «вгрызания» зубчиков в пластик. А какая это глубина — да кто ж его знает! У меня по расчетам получилась подача 28 мм на один оборот, а экспериментально я подобрал что-то около 23 мм.

005_Теперь про то, куда подается пруток. В своей статье про 3D принтер своими руками я писал о том, что для максимального облегчения печатающей головки я решил сделать выносной экструдер с подачей через фторопластовую трубку. Это так называемый Экструдер Боудена (экструдер Эрика Боудена). С такой конструкцией экструдера 3D принтера можно добиться максимальных скоростей печати с высоким качеством, потому как приводным механизмам 3D принтера не придется таскать тяжелые шаговые двигатели.

Как видно из фото, пруток подается в специальный фитинг, в котором крепится фторопластовая трубка, ведущая к HotEnd’у печатающей головки. Такой экструдер практически является стандартом для Delta 3D принтеров, который я планирую в ближайшее время изготовить.

В принципе, экструдер 3D принтера своими руками я сделал. Протестировав его вместе с контроллером 3D принтера, я настроил скорости подачи, и теперь он выдвигает более-менее точно. Сказали ему, дай 10 мм — он выдвигает почти ровно 10 мм. Посмотрим теперь, как это будет работать на практике.

  • Дмитрий Макаров

    с прижимной пластиной у вас при долгой печати будет перетираться пруток (саморазогрев) и проскальзывания вероятны, я бы рекомендовал по принципу мк8 реализовать

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

      Конечно, это временный вариант. Первое, что буду печатать — это нормальный экструдер.

      • Дмитрий Макаров

        печатный экструдер = люфты, я после печати на классическом для прусы (экструдер с редуктором) купил mk8 за 300р, было бы время мог и сам сваять. сейчас не жалею о такой замене.

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

          Что-то вы подрываете своими высказываниями авторитет 3D печати. Люди посадочные места под подшипники печатают, как, впрочем, и сами подшипники скольжения, а вы говорите — люфты! Не верю :)

          • Дмитрий Макаров

            ваше право так думать, но 3D печать необходима в первую очередь для прототипирования, создания мастер-модели. печатная модель не обладает достаточной долговечностью как литая например. со временем детали расслаиваются даже если не несли нагрузок, это первый момент, и не важно какого качества у вас материал, все крутится вокруг физики полимеров. второй момент — точность детали. изготавливают подшипники только новички в области 3d печати, кто повозился с этими делами достаточно времени скажет вам ровно то же что и я. если хотите качества, нужен металл.

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

            Вы все верно говорите про надежность и долговечность металлических узлов, особенно в станкостроении. Тут спора нет. Там механизм рассчитан на постоянную, и нередко, круглосуточную работу.

            Но если 3D принтер будет что-то печатать раз в неделю (например, детальку для детской игрушки), то на распечатанном экструдере он проживет довольно долго. Я пока не знаю, как быстро расслаивается пластик, но думаю, пару-тройку лет оно проживет? А за это время можно еще один распечатать на замену :)

          • Дмитрий Макаров

            открою вам секрет ) высоко детализированную модель размером 18х18х18 см вы печатать будите до 48 часов :) возможно даже дольше :) пластиковые крепления на осях в принципе это нормально, а вот с экструдером не все так просто… износ пластика на редукторе экструдера из-за перегрева от сола и двигателя может быть довольно сильным, не забывайте, что движки до 70-80 градусов разогреваются без охлаждения при долгой работе. на моей первой прусе с стандартным редуктором после 120 где-то часов печати образовался люфт в креплении банально из-за того, что болт крепежный грелся от движка. температура замечу много ниже Т плавления пластика самого, просто от механического воздействия и температуры разворошило гнездо посадочное. протяжные ролики тоже желательно металл ставить конкретно под ремень, т.к. с напечатанными придется долго экспериментировать при калибровке. с винтами в этом случае проще. пластиковые подшипники скольжения тоже проблема, т.к. они клинят при долгой работе из-за саморазогрева пластика.

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

            Мда, как-то все у вас очень печально :)
            Нет, ну про большие детали — это, как бы не такой уж и секрет. Но вот с перегревом движков у вас явно что-то не так.

            Согласитесь, что перегрев двигателя — это не нормальный для него режим. У меня на ЧПУ шпиндель от долгой работы может нагреться, а движки целый день его тягают и холодные. Именно холодные, даже не теплые.

            На 3D принтере, конечно, движки поменьше и тепло рассеивать особо некуда, но выше 60 градусов — это уже явный перегрев и с ним надо как-то бороться. Вы снизить ток не пробовали?

            Стандартные для RAMPS драйвера на А4988 вообще как-то странно током управляют. В режиме удержания, например, лупят по полной, хотя там и надо-то всего 25-30% от номинала подавать.

            Насчет нагрева экструдера от сопла — у меня это исключено. Я же выносной экструдер сделал.

          • Дмитрий Макаров

            перегрев на рампс дело обычное особенно для nema17

  • Сергей

    что-бы померить подачу на 1 оборот, нужно сделать отметки на шестерне и на прутке(чтобы они «касались» друг друга), и провернуть шестерню раз 10(а вообще чем больше, тем точнее), и разделить длину прошедшего прутка на 10(найдем среднее значение).. А что-бы не грелся пластик, двигатель ставится на расстоянии(удлиняется штифт и через подшипник выводится к шестеренке)

    • Дмитрий Макаров

      смысл изобретать велосипед? длинна прутка при прогоне см — текущее значение в прошивке, необходимая длинна прутка см — искомое значение. Пару раз прогоните и получите искомый результат, и не надо сабачиться с отметками на шестерне, это вообще не нужно. А чтобы не грелся пластик, ставьте куллер.