Cравнение обычного 'прямоприводного' экструдера и редукторного экструдера Титан , при печати с использованием Bowden тефлоновой трубки.

Это статья о 'маленьком' сравнении обычного 'прямоприводного' экструдера (алюминиевый китайский) и редукторного экструдера Титан (китайский клон) , при печати с использованием Bowden тефлоновой трубки.

Экструдер - это узел подачи пластикового прутка к нагревающей головке 3D-принтера- Hot-end (в переводе 'горячий наконечник';) .

Если вам лень читать 'много букв'. То сразу вывод:

Для работы с тефлоновой BOWDEN трубкой с шаговым стандартным двигателем( тип 4401) или менее мощным - лучше редукторный Титан экструдер. Если имеется возможность поставить мощный двигатель, с шагом 0,9 градуса, лучше поставить 'прямо приводной' экструдер.

Собираю себе второй принтер, на котором решил экспериментировать с разными комплектующими, а первый принтер выступает в качестве некого эталона - для сравнения результатов печати с 'неким ' стабильным вариантом.

Тестировалось на Н-боте, полностью рельсовом варианте - рельсы 9 мм с линейными подшипниками на всех осях - X,Y,Z. В приводе оси Z -стоит ШВП, плата управления 32-битная на переделанном RAMPS 1.5 и Ардуино DUE.Экструдеры работают на E3D Hot-end:Обычный 'прямоприводный' экструдер с латунной шестернёй(шестерня с двумя зажимными винтами) и прижимным подшипником с канавкой для удержания прутка. Для данного экструдера были сделаны две модернизации :

1. Замена китайской прижимной пружины на Русскую пружину. Китайская пружина почти не работает, а Русская более мягкая и лучше работает - обеспечивает хороший прижим и не передавливает пруток. А значит система работает в лучшем режиме, обеспечивая лучшее качество печати и меньшую нагрузку на шаговый приводящий двигатель. Меньшая нагрузка на двигатель - более лучшее усилие на подачу прутка в Хот-енд и меньший износ подшипников двигателя.

2.Сделал пластиковый фитинг для тефлоновой BOWDEN трубки. Китайский стандартный фининг после пары сборок и разборок - просто вышел из строя , а запасного не было. Да и качество фиксации трубки у пластикового фитинга лучше. Надежность тоже хорошая - на первом принтере работает такой фитинг уже несколько месяцев и не ломается. Но лучше напечатать пару штук на запас.

Модельку фитинга выложил здесь на сайте:

http://3dtoday.ru/3d-models/detali-dlya-3d-printerov/chasti-printera/fiting_m6_dlya_teflonovoy_bowden_trubki_dlya_obychnogo_ekstrudera/Китайский клон редукторного экструдера Титан.Мне пришёл с заводским браком. Ведущая шестерня была насажена на ось криво. Я сперва напечатал из АБС пластика замену. А потом мне пришла заказанная на замену деталь.

Также на этом экструдере поменял китайскую пружинку на РУССКУЮ и напечатал пластиковый фитинг. Модель выложена здесь на сайте:

http://3dtoday.ru/3d-models/detali-dlya-3d-printerov/chasti-printera/fiting_dlya_titan_extruder_dlya_teflonovoy_bowden_trubki_s_zazhimnoy_gaykoy_dlya_fitinga/Устройство экструдера - на вал двигателя надета шестерня, которая крутит большую, по размерам, шестерню - поэтому количество шагов на 1 мм подачи пластика надо увеличить в 4 раза. Прижимной подшипник имеет плоскую поверхность без канавки. Удержание прутка происходит за счет направляющих отверстий в держателе прижимного подшипника. Также имеется специальная насадка для тефлоновой трубки, которая обеспечивает подход трубки вплотную к подающей пластик зубчатой шестерне. Что фиксирует положение прутка на подаюшей шестерне с другой стороны.Изначально экструдер Титан был разработан для работы напрямую с Hot-end , для использования более лёгкого и менее мощного двигателя. Но при использовании тефлоновой BOWDEN трубки фактор веса двигателя - ни на что не влияет.

Из-за неплотной фиксации тефлоновой трубки в фитинге на экструдере и возникают - 'пупырышки' и 'ямки' на модели. Поэтому сложилось мнение , что качество печати с использованием тефлоновой BOWDEN трубки хуже, но её применение дает большую скорость и большую точность позиционирования на высоких скоростях печати из-за меньшей инерции, обусловленной меньшей массой подвижной печатающего узла 'Hot-end'.

Применяя фитинг с более лучшей фиксацией тефлоной трубки - большую часть вышеописанных проблем уберём. Но полностью они не уберутся, так на наличие 'пупырышек' и 'ямок' на детали также влияют и настройки слайсера.

Три фактора , которые влияют на работу экструдера :

1. Усилие подачи прутка.

Усилие подачи прутка - это усилие , нужное для проталкивания прутка через сопло. И обеспечение равномерности в этом усилии - по этому фактору редукторный Титан в четыре раза лучше 'прямо приводного' экструдера. Для улучшения этой характеристики у прямо приводного экструдера следует применить более мощный шаговый двигатель и шестерню с меньшим диаметром рабочей поверхности, например МК8:2. Точность позиционирования.

Точность позиционирования подающей шестерни -определяет насколько точным будет поданный объём пластика в точку печати. По этому фактору Титан опять же выигрывает в 4 раза у 'прямо приводного' экструдера. Для улучшения этой характеристики у 'прямо приводного' экструдера следует применить шаговый двигатель большим количеством шагов (например, с шагом поворота 0,9 градуса) и также шестерню с меньшим диаметром рабочей поверхности, например МК8.

3. Скорость подачи прутка.

Скорость прямой подачи прутка не сильно важна, так как она в разы меньше скорости, требуемой при ретракте. Правильно настроенный ретракт - убирает такой дефект, как 'сопли' или 'усы'. То есть пруток, в месте окончания выкладки пластика, перед перемещением печатающей головки на другую позицию печати необходимо убрать - оттянуть назад. Так как пластик находится в расплавленном состоянии он тянется - образуя вытянутую тонкую ниточку - 'ус' или 'соплю'. Чтобы этого не происходило - надо РЕЗКО 'дернуть' и отвести назад пластик с большой скоростью и с усилием - то есть оторвать пластик от места последней укладки пластика. При этом вся система подачи прутка должна обеспечить передачу этого импульса к месту расплава прутка - к соплу. И вот по этому фактору Титан в 4 раза проигрывает 'прямо приводному' экструдеру.

Так как шаговые двигатели ограничены по оборотам - при применяемых ведущих шестернях эта скорость составляет у двигателя 4401 - где то 400 -450 мм/сек. Причем на последней 'сотне' резко падает мощность. Разброс обусловлен отличиями в конструкции у двигателей разных производителей. Соответственно , у Титана этот параметр уменьшаем в 4 раза и получаем ограничение 100 мм/сек. А с учетом падения мощности 80-90 мм/сек. А упрямо приводного двигателя ограничением 'выдергивания' назад прутка выступит уже только прочность самого пластикового прутка - он не должен сломаться и подающая шестерня не должна 'про фрезеровать' пруток в точке соприкосновения с подающей шестернёй. Так же у экструдера 'Титан' будет ускорение набора скорости меньше в 4 раза , чем у прямо приводного экструдера. Соответственно 'резко' у Титана будет в 4 раза плавней, чем у прямо приводного экструдера.....

Улучшить работу Титана по этому параметру можно следующим образом - ограничить верхнюю скорость переделом скорости ретракта 85 мм/сек , так как дальше пойдет уменьшение усилия. Проверить жесткость крепления концов тефлоновой трубки - чтобы не терять усилие на паразитных движениях тефлоновой трубки в фитингах. В случае плохого крепления тефлоновая трубка будет 'елозить' в фитингах, амортизирую 'резкость' импульсов отката при ретракте или вообще трубку будет вырывать из крепления при подаче/откате прутка. На фото показан подобный момент при использовании стандартного фитинга из комплекта экструдера Титан.Кроме механики следует уделить внимание и силовой электрической части. Если сильно не вдаваться в теорию , то на импульс отдачи влияет индуктивность внутренних катушек двигателя и сопротивление проводов, которым намотан двигатель, подводящих проводов (соединяющих двигатель и плату управления) и сопротивление контактов в разъёмах. Поэтому при покупке лучше выбирать двигатель с припаянными соединительными проводами, чтобы избежать дополнительного разъёма у двигателя. Если двигатель с разъёмом, то лучше этот разъём не использовать , а припаять провода напрямую к двигателю (только нужно иметь навык пайки, чтоб двигатель не испортить или иметь запасной двигатель , на всякий случай). Подводяшие провода лучше использовать медные российского производства - обычные провода на 220 вольт 0,75 кв.мм .

А также я припаял дополнительные керамические конденсаторы на силовой вход питания драйвера - 2 штуки по 4,7 мкф.

При работе на экструдер 'Титан' работает чуть более шумно - 'пикает' при ретракте. А при работе прямо приводного двигателя шума двигателя не слышно, его 'забивает' шум самого механизма подачи прутка.

Общий вывод:

Для работы с тефлоновой BOWDEN трубкой с шаговым стандартным двигателем( тип 4401) или менее мощным - лучше редукторный Титан экструдер. Если имеется возможность поставить мощный двигатель, с шагом 0,9 градуса, лучше поставить 'прямо приводной' экструдер.

Ставил оба экструдера. Двигатель на экструдере 17Н4401. Впечатления такие - если ставить комплектацию прямо из коробки, со штатными проводами и не доработанными драйверами, то обычный экструдер с тефлоновой трубкой показывает лучшее качество печати, за счет меньшего количества 'прыщей' и 'ямок'. Но если сделать вышеописанные доработки принтера и правильно настроить слайсер - то с 'Титаном' печать лучше. На данный момент у меня стоит экструдер 'Титан'.