Как я заставил работать клоны E3D v6

[IMG ID=42001 WIDTH=544 HEIGHT=408]

Примерно полгода тому назад я стал счастливым обладателем 3D принтера, почти классической Prusa i3.

Изначально принтер поставлялся с китайским клоном E3D v5. И при первых же попытках печати пластиками ABS и PLA (особенно PLA) стали проявляться проблемы с хотендом, которые я решал последние месяцы. Принтер попросту не печатал дольше 2-20 минут. Затем его клинило и не 'отпускало' даже после остывания и повторной попытки начать печатать.

С тех пор, в попытках наладить работу хотенда, я перепробовал кучи настроек, режимов, E3D v6 classic/Volcano разных производителей, разные термобарьеры, трубки, прокладки, охлаждение, упечатал порядка 7 кг разных пластиков, и хотел бы поделиться своими краткими выводами. Думаю они будут полезны новичкам в 3d-печати, тем кто только купил себе принтер и не знает как быть.

Итак

• Ваш экструдер начал щёлкать/стучать, пытаясь протолкнуть филамент в хотенд/боуден-трубку?
• Вы наблюдаете недоэкструзию, которая внезапно может исчезнуть а потом появиться вновь?
• Ваш принтер внезапно перестаёт печатать через несколько минут/часов или печатает только тоненькими 'волосами', превращая деталь в волосатое месиво? (как на картинке в начале статьи)
• Экструдер почему-то выгрызает большие дыры в прутке?
• Ваш принтер ни в какую не хочет печатать PLA?
  
  

Если вы заметили за своим принтером один или несколько из этих симптомов - возможно эта статья вам пригодится.

Минимум грубой теории, или чего мы добиваемся



Как вы знаете e3d хотенд состоит из трёх основных областей:

• Большой 'холодной' зоны с радиатором, где пластик ни в коем случае не должен начать плавиться или размягчаться.
• Горячей зоны, где высокая температура быстро превращает пластик в жидкость, которую мы и выдавливаем из сопла.
• Промежуточной зоны, где пластик 'ни рыба - ни мясо' - он уже размягчается и расширяется, но ещё не расплавился. Обратите на неё особое внимание.
  
  

Как это выглядит на примере одного из моих E3D-клонов (от МЗТО).

[IMG ID=41977 WIDTH=543 HEIGHT=417]

Вот в этой вот 'промежуточной зоне' термобарьера и находится источник всех ваших проблем с печатью! Пластик в этой области ведёт себя особенно отвратительно. В переходной зоне пластик расширяется, он уже мягкий, у него резко повышается коэффициент трения, но ещё не течёт. В результате он просто застревает и не хочет двигаться дальше. Экструдер отчаянно пытается его протолкнуть, но безрезультатно. Двигатель начинает 'стучать', зубцы экструдера безжалостно рвут пластик, а ваша деталь оказывается безнадёжно испорченной...

Тут важно понять, что у этой 'области переходного состояния' не существует строгой границы. Она 'где-то в районе' узкого перешейка термобарьера, но в реальности начинается внутри 'холодной зоны' и кончается уже внутри 'горячей зоны' хотенда.

Логично, что производители стремятся сократить эту 'область плохого поведения' пластика, чтобы уменьшить сопротивление, либо используют другие методы для достижения той же цели. Но не всегда прикладывают к этому достаточно усилий. Особенно этим грешат китайские клоны, но всё можно испортить и имея вполне приличный E3D v6 от МЗТО, а то и оригинальный E3D хотенд. Что ж, попробуем поправить положение. Практика показала, что можно заставить прекрасно работать даже самый дешёвый 'китайский хлам' за 500 рублей.

Ниже попытаюсь описать краткий 'чеклист' вещей, которые вам необходимо проверить и исправить дабы 'привести в чувство' ваш неработающий хотенд. Самое важное - в первую очередь.

Шаг 0. Не забудьте откалибровать экструдер

Не буду давать инструкций, так как всё зависит от используемого в вашем принтере 'железа'. Поисковик вам в помощь. Вы должны чётко понимать, что ваш экструдер действительно выдавливает столько пластика, сколько надо, а ток двигателя соответствует его спецификации и не слишком мал. Только так вы сможете убедиться что проблема действительно в хотенде, прежде чем двигаться дальше.

Шаг 1. Смените термопасту. И никакого КТП-8!



Если вы не используете термопасту в месте соединения термобарьера и радиатора - начните это делать. Это официальная рекомендация E3D. Если вы уже это делаете, тогда попробуйте сменить термопасту.

Большинство людей на постсоветском пространстве любят и широко применяют термопасту КТП-8. Логично, ведь паста эта дешевая, высокотемпературная и очень распространённая. Да и работает вроде неплохо.

Я тоже начал с неё. У меня в распоряжении были аж две версии КТП-8: от ООО 'Химтек' (Москва) и ООО 'Коннекторс' (Санкт-Петербург). Паста от 'Химтек' работала лучше (где-то читал что они лучше соблюдают рецептуру). Но в итоге я отказался от обоих. Как выяснилось, в моём случае КТП-8 не просто не помогало переносу тепла к радиатору, но ухудшало его! Это стало самым большим сюрпризом для меня. При полном отсутсвии термопасты все имевшиеся у меня хотенды работали лучше (дольше) чем с КТП-8!

Беглое исследование показало, что коэффициент теплопроводности КТП-8 всего 0.65 Вт/(м·К) при 100 °C. Не густо. Столько же имеет дешёвый китайский термоклей.

Поняв всё это, я немедленно купил Arctic Cooling MX-2 с теплопроводностью 5.6 Вт/(м*K), что примерно в 8 раз выше. Были некоторые сомнения, т.к. максимальная рабочая температура этой термопасты 170°C, но подумав что радиатор - не нагревательный блок, решил рискнуть.

Небо и земля! Хотенд стал работать намного, намного лучше и стабильнее, увеличив время беспроблемной печати с 10 минут до 9 часов и больше. В будущем хочу попробовать китайскую термопасту GD900, а также поискать КТП-8 других производителей, сравнить результаты.

Термопаста. Вроде мелочь, но к моему изумлению это был самый большой прорыв в повышении качества работы моего принтера. И сделал я его уже перепробовав всё что можно и почти сдался, решив заказать оригинальный E3D хотенд! :D

Шаг 2. (Термо-)изолируйте горячую область

Наша цель - насколько возможно сократить передачу тепла из горячей зоны в холодную. Вспоминая физику, у нас есть есть три способа передачи тепла: теплопроводность, конвекция и излучение.

С теплопроводностью бороться трудно. Как ни крути, а соединять конструкцию воедино всё равно приходится. И по этим 'мостам' жар будет неизбежно распространяться в холодную зону. Производитель уже сделал тут что мог. Он сузил перешеек термобарьера, он добавил радиатор на другой стороне, он посоветовал использовать термопасту.

А вот с конвекцией и излучением мы уже можем побороться, и вполне успешно. Вы можете купить специальный термоизоляционный материал, сделанный, если не ошибаюсь, из минерального волокна, вроде такого. Заботливые китайцы даже продают его уже порезанным и снабжённым клейкой лентой. Вооружившись таким материалом и клейкой каптоновой (высокотемпературной) лентой, вы можете неплохо изолировать горячую зону. В моём случае я не берусь оценивать результат в числах, но по ощущениям метод точно работает и ещё больше повысил стабильность печати в дополнение к остальным доработкам. Да и температура хотенда теперь не скачет даже если направить на принтер сильный бытовой вентилятор.

Как побочный эффект апгрейда, вы немного улучшите энергосбережение вашего принтера. Пусть даже совсем чуть-чуть ;)

Шаг 3. Смените вентилятор на радиаторе

Если вы купили хотенд в Китае, то почти наверняка у вас установлено такое или подобное творение китайских инженеров

[IMG ID=41979 WIDTH=446 HEIGHT=438]

Aliexpress полон ими, так что найти технические характеристики не проблема. Нас интересует т.н. 'воздушный поток' или 'air flow', который у данного вентилятора с картинки равен 1.9CFM (cubic feet per minute).

А теперь я цитирую документацию от производителя оригинальных хотендов e3d:

Поверхность радиатора должна целиком поддерживаться холодной всё время печати. Чтобы это произошло, на радиатор должен быть направлен достаточно сильный поток воздуха, который должен быть распределён равномерно по всему радиатору. Мы крайне рекомендуем использовать вентилятор, поставляемый в комплекте (прим: к оригинальному хотенду). Этот вентилятор создаёт приемлемый поток воздуха в 4-5CFM, а воздуховод специально спроектирован для направения этого потока на пластины радиатора.

Как видите, китайский вентилятор не даёт и половины необходимого потока воздуха. Более того, учитывая склонность китайских производителей несколько завышать характеристики продукции, я не удивлюсь если вентилятор даёт в 3-4 раза меньший поток воздуха, чем необходимо хотенду этой конструкции.

Поддерживая производителя, я крайне рекомендую найти и купить вентилятор, способный дать 4-5CFM. Например, такой экземпляр (осторожно, сам я его не испытывал).

Шаг 4. Используйте тефлоновую (PTFE) трубку в термобарьере

Довольно простое и изящное решение, упрощающее продвижение пластика в момент, когда это больше всего нужно. Тефлон обладает крайне низким коэффициентом трения, и пластик скользит в нём как в смазке. Вот, для сравнения, два термобарьера - с тефлоновой трубкой (слева) и цельнометаллический (справа).

[IMG ID=41999 WIDTH=477 HEIGHT=411]

К сожалению, максимально допустимая температура у тефлона составляет 260°C, да и то в теории. Так что я бы не рекомендовал печатать с таким таким термобарьером пластиками, требующими нагрева выше 245°C. Что, увы, не так уж много.

В моём случае я не заметил особой разницы между производительностью цельнометаллических и тефлоновых термобарьеров и пока остановился на тефлоновом. Просто из лени менять его обратно.

Шаг 5. Используйте хорошо отполированные детали

Для тех, кто печатает на высоких температурах и не может позволить использовать тефлоновые трубки.

Чем меньше ваш термобарьер даёт шансов пластику зацепиться за стенки - тем лучше. Производители качественных хотендов обычно хвастаются качеством полировки своих термобарьеров, часто демонстрируя их в разрезе и описывая детали обработки. Вы также можете попробовать отполировать свои детали самостоятельно, используя пасту ГОИ. Сам я с этим заморачиваться пока не стал.

Итог

Сейчас я провожу тотальный апгрейд своего принтера, поэтому прошу прощения за малое число фотографий. Скажу лишь что в конечном итоге у меня прижился самый дешёвый китайский e3d v6 хотенд с блоком Volcano, купленный на Aliexpress. Штамповка. Комплект 'всё в кучу за 500 рублей'. Прекрасно печатает, ни разу не подводил, даже моделях которые печатались больше суток (средняя скорость 50 мм/c, сопло 0.4). А красивый и аккуратный МЗТО пока украшает полку. Возможно он пойдёт в другой принтер, или окажется полезен на более суровых пластиках нежели ABS и PLA, которые я использую сейчас.

Все описанные модификации не особенно дороги, и надеюсь мой опыт будет полезен кому-то.

Если у вас есть свои рецепты/аналогичный опыт - пожалуйста, не стесняйтесь делиться в комментариях.

Всем хорошей печати! :)