Встречайте шоколадный экструдер. Обзор

Подписаться на 3Dtoday
chocol3d
Идет загрузка
Загрузка
11.04.18
8019
45
печатает на Anet A8
Обзоры
73
Статья относится к принтерам:
Anet A8
PREVIEW
Приветствую всех любителей фдм технологии. Пришло то время, когда я всё же решился открыть часть технической информации по экструдеру для печати шоколадом.

Но сперва не большая предистория:

Первый раз я услышал о 3д принтерах в 2013 году и сразу же загорелся мыслью о покупке. Но проанализировав их возможности и сопоставив с ценой на эти устройства, я понял что покупать пока не стоит. Второй причиной было отсутствие свободного времени, потому что я работал управляющим компании по ремонту японской строительной спец техники (экскаваторы, погрузчики, катки, амфибии и тд...). Основная работа занимала практически всё моё время потому, что во первых мне это было интересно, а во вторых даже сейчас в свободном доступе не найти достаточной нужной литературы и информации для полноценного изучения. В связи с этим приходилось самостоятельно выискивать информацию, методом проб и ошибок познавать сложные механические и гидравлические схемы и устройства.

В марте 2017 года я понял что поток новой информации прекратился (я выучил всё что мне было необходимо для работы, а новой техники и новых задач не появлялось). А раз я всё выучил, то стало не интересно выполнять одни и те же действия. Перспектив роста на 2017 год в компании прописано никаких не было и именно по этому я ушёл с работы в поисках новых знаний и стремлений.

Уйдя с работы я решил что менять нужно всё глобально, а не локально и забрав семью переехал из Харькова в Одессу.

И тут по воле случая, почти сосед продавал свой Анет А8 за смешные деньги. Он его купил, но ладу дать не смог. Я естественно купил у него принтер и разобрался с 3д печатью пластиком. Больше печатал АБС-ом и даже успел найти себе клиентов на различные детали декораций для квест комнат и подобных вещей. Изучив свой принтер вдоль и поперёк снова пришло время двигаться дальше.

Изучив поле фдм технологий, мне понравилась идея печати шоколадом. Я даже задумал открыть кафе с 3д печатными шоколадными фигурами. Но концепция должна быть простой и быстрой - человек приходит, делает заказ и максимум за 20 минут получает готовое изделие. Например ребёнок может заказать своего любимого героя из мультфильма, или просто имя той или того с кем пришёл. Ну и всё в таком духе.

Прикинул по деньгам только на 3д принтеры (которые стоят от 2к $) получается не слабо. А скорости такой они не дают. В итоге решил сделать свой экструдер для печати шоколадом, главным критерием которого должно стать превосходство уже имеющихся на рынке в: цене, скорости печати, простоте, разрешении печати.

Тут то мне и пригодился опыт и знания полученные на прошлой моей работе. В основу экструдера лёг насос шестерёнчатого типа. Ничто не даётся нам в этой жизни просто так ))

Первые чертежи и наброски появились в октябре 2017 года.

Первая тестовая модель была собрана в декабре того же года.
После этого последовал ряд модификаций и в итоге сейчас в производстве находится n-я версия, которая как я думаю сможет быть выведена на рынок.

Ну а теперь несколько слов про сам экструдер:
03cfd9a1df52bc2b3d5b97299b2f69d7.JPG
Здесь представлены основные составляющие моего экструдера. Название он получил ChocoL3D.

Вот видео сборки-разборки в 3д графике:
Принцип работы:

Корпус выполнен из алюминия с последующем покрытием тефлоном. Алюминий сам по себе является пищевым сплавом, тем более при температурах не выше 40 градусов цельсия. Но конечный вариант (который сейчас находится в производстве будет покрыт тефлоновым покрытием.)
Алюминий хороший проводник тепла, так что нагреватель размещён в корпусе, а стакан с шоколадом прогревается пассивно и температура распределяется равномерно. Также в процессе печати в стакан догружается твёрдый шоколад и самостоятельно там плавится. Нет необходимости сначала плавить шоколад, а потом загружать в экструдер.

Шаговый двигатель приводит в движение ведущую шестерню, она в свою очередь движет ведомую шестерню и происходит нагнетание шоколадной массы в выходное сопло.

Всё просто.

Примеры работ я выкладываю в соцсети и прошу тех кому интересно подписаться

Примерная стоимость полностью готового комплекта обошлась в районе 350$

К сожалению, на данный момент я не располагаю средствами для производства партии и продажи готовых устройств. Но готов обсудить все вопросы в личных сообщениях или по почте. Пишите.

Всем удачной печати!

Ну и пару примеров работ.
*всё выполнено из шоколадной глазури
3ec8b53dbf89d1d297ecd8dce3456d5a.JPG
ece0be4bc35eb56ffaf819b063c35bc7.jpg
0b1eddc7f9f054c5ad1d579c5a4cbe28.jpg
8974ebb4dd38f2ba7432c9b0712e2646.jpg
19ff95cd4b5e59625ff87fd9ff51bee6.jpg
e31d07ae5d0c1ad3c3a512e092e7f56d.jpg
83ae8c3b97b4345cdb19e7a987fb64c0.jpg
Подписаться на 3Dtoday
73
Комментарии к статье

Комментарии

11.04.18 в 17:14
1
Павел просто красавчик) Я еще в декабре месяце увидел твой экструдер, долго думал о принципе работы,к сожалению не имею того багажа знаний который есть у тебя, но в феврале всё таки понял что используется принцип маслянного насоса, а иначе как выполнить прокачку густой смеси в столь малом корпусе, но пока за неимением такого опыта в механике и гидравлике всё осталось на бумаге в зарисовках и прочем. Хотя принцип реально простой, вся проблема как я понял заключается в подборе нужных габаритах устройства.
11.04.18 в 17:26
4
Да, совершенно верно. Есть рамки в которые нужно вписаться:
слишком большое устройство будет тяжёлым и громоздким для стандартного принтера
а слишком малое не даст нужную производительность. Также нужна высокая точность
при изготовлении всех деталей, или не получим стабильный поток.
В общем нюансов много, всё методом проб и ошибок.
Спасибо
11.04.18 в 17:33
0
Какие прокладки использовали? Сопла медные ? Не дают ли реакцию (окисление). И как насчёт обдува, нужен ли он или этот вопрос пока не изучен?
11.04.18 в 17:42
1
Сопла испытывал трёх видов:
- латунь
- медь
- нержавейка
Ни одно сопло не дало реакцию по причине того, что там нет воды.
Только жиры и они же защищают всё от окисления.
Ведь для консервации металлов применяют жирные консерванты
(масло, сало и тд...)
По обдуву - при печати нескольких изделий на столе всё успевает остывать.
Обдувать можно, я пробовал, но мне не очень понравилось. Большие детали немного крутит при обдуве
11.04.18 в 17:35
0
Интересно, какой диаметр сопла наиболее часто используется ?
11.04.18 в 17:38
0
самое удобное 0,8.
Большинство напечатано именно им.
Толщина слоя 0,2-0,3
11.04.18 в 19:43
0
От ёмкости с разогретым шоколадом до сопла достаточно большая дистанция.
Не будет ли, при определённых условиях, шоколад застывать раньше, чем выйдет из экструдера?
Насосную часть, я полагаю, Вы не подогреваете?
11.04.18 в 20:23
0
Вы правы, но полностью наоборот ))
Нагревательный элемент установлен в корпусе экструдера, а уже стакан и сопло прогреваются пассивно.
Таким образом можно обойтись одним нагревателем (это важно потому что если бы их было больше то некуда втыкать на плате терморезисторы для контроля температуры)
12.04.18 в 00:03
0
Ага... Ну тогда понятно!
12.04.18 в 03:32
0
А почему шестеренчатый насос? Тоже интересуюсь этой темой, но для опытов рассматриваю шестеренчатый с тремя округлыми лопастями, серповидный, геротор и короткий шнек. От инженерии и насосов далек, но на сколько понимаю, все эти виды насосов применяются в промышленном перекачивании вязких жидкостей, являются самовсасывающими и работают на низких оборотах. Правда, у меня пока все сильно затягивается из-за слабых навыков 3D проектирования.
12.04.18 в 08:57
0
Лопастей у шестеренчатого насоса должно быть как можно больше, но и чтоб не переборщить с размером зуба. Слишком мелкие зубья будут сопротивляться при прокачивании шоколада (высокая вязкость шоколада). А если это будут 3 лопасти, то подача материала из сопла будет пульсациями. Низкие обороты в этих насосах подразумевают от 300 об/мин хотя бы. А в экструдере (я не считал) но на вскидку 5-10 об/мин.
Геротор устроен так, что между рабочим ротором и корпусом есть постоянный контакт (масло и тд. легко выдавливается при приближении ротора к корпусу) а вот в случае с шоколадом будет моментальный клин. Крутящего момента у шаговика практически нет, ну и консистенция шоколада опять стоит на пути.
Для вязких жидкостей (так называемые грязевые насосы) применяют центробежные насосы с большим шагом крыльчатки. Но для них нужны большие обороты.
Шнек можно применить, но тогда нужно городить угловой редуктор чтоб конструкция получилось компактной (шнек должен быть установлен вертикально). И сложность такой конструкции не внушает доверия и надёжности
12.04.18 в 09:16
0
Про шнек думал именно о горизонтальном положении. Конструкция с 1-2 камерами на коротком шнеке, не знаю как грамотно описать, в общем, полость, в которой постоянно будет находиться перегоняемое вещество. Если будет все равно великоват, то можно повернуть поперек оси Х. Промышленные насосы, которые видел, имели перпендикулярные шнеку трубы входа и выхода. Думаю, должно сработать, но это лишь теория, нужный шнек найти не получается, а спроектировать сам пока не могу.

Двигатель экструдера с такими оборотами не перегревается? У меня во время обычной печати пластиком на скорости от 80 мм/с более 2 часов, двигатель Х становится невыносимо горячим, у экструдера немного холоднее, но все равно прикрепил радиатор.
И на другом ресурсе, не помню точно каком, случаем не ваши начинания были? Встречал давнюю статью про создание шоколадного экструдера так же шестеренчатого типа, но там брали готовый масляный насос от мопеда. Эксперимент тот вроде как не удался.
12.04.18 в 09:32
1
Нет, это был не я. И не встречал такую статью - быть может по этому всё и получилось )) Я использовал принцип шестерёнчатого насоса, но по факту у них очень много различий с заводским насосом. Именно по этому всё и работает
09.07.18 в 20:14
0
На ютьюбе есть видео этих шутников с шуруповертом. Я вообще сильно удивился, если бы у них что-нибудь получилось. Там чистое шоу.
12.04.18 в 08:13
0
Спасибо за раскрытие секретов!
Идея использовать шестеренный насос для дозирования - супер!
12.04.18 в 08:50
1
Пожалуйста и спасибо! ))
12.04.18 в 15:10
0
А ретракт работает ?
12.04.18 в 15:28
0
да, ретракт работает без проблем, на любую длину и скорость (в пределах двигателя)
12.04.18 в 17:57
0
дурацкие вопросы от лени ходить по ссылкам
Какова скорость печати, сколько по времени бодяжились та башенка или ракета (характерной высотой единицы-10 сантиметров, я так понимаю) ?
Они внутри пустые или есть % infill?
12.04.18 в 22:00
1
На такие вопросы есть лёгкий ответ - скорость печати в граммах от 10 до 25 грамм в час. Всё зависит от толщины слоя, скорости и тд.
Ракета печатается 4-5 часов (а весит 25 грамм) а всё потому что на верхушку симплифай снижает скорость печати. Если печатать достаточное количество одновременно то можно сделать и за 1,5 часа/шт
12.04.18 в 19:52
0
только одно сомнение - а полезнее ли подогреваемый тефлон аллюминия?
конечно, температура не 200 градусов, но оксид аллюминия почти инертен, а вот соединения фтора почему-то канцирогенны.
12.04.18 в 20:16
0
Тефлон не образует окислов. Алюминий как всем известно покрывается оксидной плёнкой практически моментально.
Тефлон же сохраняет свои свойства вплоть до 200+ градусов.
Я бы с большим удовольствием делал это всё из нержавейки, но теплопроводности не хватает. А тефлон хорош как внешне, так и по свойствам.
Также у тефлона практически отсутствует трение. Это позитивно сказывается на износе трущихся деталей, на легкости течения шоколада и тд... вобщем у тефлона одни плюсы. Да и получить пищевой сертификат в Европе или США будет гораздо проще. Они как известно признали алюминиевую посуду вредной для здоровья
12.04.18 в 21:42
0
Чую покрытие тефлоном самая затратная статья в вашем изделии.
12.04.18 в 21:54
0
однозначно одна из))
время работы чпу станка тоже не дёшево обходится
Так для информации детали корпуса фрезеруются из листа алюминия А5 (сплав такой) толщиной 25 мм
13.04.18 в 02:14
0
тефлон окислов не образует - он выделяет фториды. понемногу. всё время. ему при этом даже нагреваться не надо = это "остаточный мономер".
оксидная плёнка на аллюминии образуется один раз - и навсегда там остаётся. если её убрать - аллюминий вступает в реакцию с супом, и образует неизвестные соединения.
тефлон сохраняет свои своиства до 200+ градусов - после 400 одной сковородкой можно неплохо отравить сотню человек.
аллюминий сохраняет свои свойства до 650 градусов, после 660 - нужно очень постараться, чтобы нанести кому-то ожог.
Они как известно признали алюминиевую посуду вредной для здоровья
трамп всё изменит скоро - пошлины уже введены.
12.04.18 в 20:18
0
И давайте не забывать что яишницу и суп мы готовим ежедневно на тефлоне.
И кто не знал оборудование на пищевых заводах покрывается тоже тефлоном он же PTFE у буржуев
13.04.18 в 02:17
1
это не значит, что тефлон - полезнее аллюминия.
это всего лишь значит, что компании ДЮПОН удалось скрыть самые серьёзные результаты внутренних исследований. доказывать безвредность тефлона при этом они даже не собирались.
14.04.18 в 01:37
0
Проблема номер раз это вес экструдера с шоколадом.
Посему есть идея подавать уже плавленный шоколад по трубке. Как при этом не дать загустеть ему в самой трубке?
Идея проста, надо саму трубку обвить нихромовой спиралью или подобной и пропустить через неё ток необходимый для поддержания температуры шоколада.
09.07.18 в 20:00
1
840eed604a96b3efd99373576420c1fc.png

И почти готовый клон.
09.07.18 в 20:11
0
симпатично, кто автор?
09.07.18 в 20:21
0
Я так понял что вы. Исполнителя угадайте.
09.07.18 в 21:04
0
ну я имел ввиду не автора идеи а исполнения)) Если вы, то интересно узнать есть ли результаты печати?
Или судя по словам "почти" готовый - тесты ещё не проводились?
09.07.18 в 21:16
0
Проводились, но пока не на принтере. Вы же не дали чертежи. :) Сделал пару комплектов шестеренок. Одну на 4-ой оси, Другую фрезой по контуру. И оба не очень удачные. Одна заедает, другая тонкая 10 мм, а корпус получился 10.7. Не переделывать же. Это очень большой зазор. Сейчас как раз черчу новые шестеренки с зазорами 0.1 мм. Пока нерешенная проблема сальники на 5мм. :) Сопло выточил. Была идея поставить два нагревателя, но похоже это перебор ненужный. Сделал два стакана побольше и поменьше. Соединяю через Ф-разъем. Движется потихоньку.
Хоть и клон, а проблемы все те же как и у вас.
09.07.18 в 21:35
0
ну извините за шестерёнки )) да и остальных чертежей вроде тоже не выкладывал. По фотографиям удалось скопировать достаточно не плохо.
По сальникам я использую о-ринги и что самое главное движки изготовленные на заказ с круглым валом. А проточка под шестерню делается уже вручную под нужную глубину.
Второй нагреватель однозначно лишний.
по поводу " Хоть и клон, а проблемы все те же как и у вас." есть хорошее выражение "глупо делать то же самое и ждать другого результата".
По шестерням - для тестов можете печатать на 3д принтере. Если принтер более-менее точный то покатит. После того как определитесь с размером уже выточите абсолютно ровные
09.07.18 в 22:14
0
Что-то я раньше собирался их напечатать а потом решил что тут нет проблем и выточил из капролона. Завтра напечатаю. Печатает идеально, но стоит АБС.
Стало понятно про моторы. А то никак концы с концами по размерам не сходились.
Шестеренки нарисовал. Размеры очень близкие к вашим.
А вообще-то хочется и шнек из латуни выточить. Под сахар. Вроде все есть, и трубка, и заготовка, но станок с 4-ой осью по латуни не очень. Хиловат.
09.07.18 в 22:22
0
а, ну тогда понятно... капролон вообще не годится для этих дел. Абс и тот лучше.
Капролон впитывает жидкость и высыхает. Когда точите - один размер, после контакта с маслом или водой размер увеличивается. Из-за этого может клинить и не только.

По шнеку - это не ко мне, хватает забот сейчас и без него )))

Я честно сказать рад что есть попытки повторить. Всю информацию и секреты раскрывать не буду - лишь они то тут и ценны)) Но если будет нужен совет, не стесняйтесь спросить, может и подскажу, ну или направлю в нужном направлении
09.07.18 в 22:52
0
Ну если только открытую информацию. Марку глазури и температуру. С остальным вроде разобрался. Даже зазоры сегодня посмотрел на масляном насосе Ваз2101. Напыление пока не повторить. Под заказ делать не собираюсь - муторно.
Я просмотрел практически все варианты экструдеров и ваш показался самым удачным.
Напечатал пробную шестеренку. Форму зуба держит отлично, но с размерами на пару десяток врет. Завтра добью. Смысла точить нет.
10.07.18 в 09:18
0
По марке глазури говорить безсмысленно потому что у вас её может не быть.
По температуре - я вижу что нагреватель у вас установлен на том же месте где и у меня, так что температура в пределах 36-38 градусов будет ок.
По шестерням: в насосах используют шестерни с формой зуба имеющей угол смещения (зубы бочкообразной формы). Такие зубы лучше перекачивают жидкости. Также необходимо учесть что перекачивать вы будете не масло, а шоколад. Кроме разной консистенции, нужно учитывать наличие крупных частиц в шоколаде. Зазор у вас должен быть однозначно больше чем в маслянном насосе. Какой именно прийдется подобать самому. Если зазор между шестернями и торцевыми стенками будет слишком плотный - клин вам гарантирован.
10.07.18 в 09:30
0
Вот вам ссылка на мотор с круглым валом.
Я на таком собирал и впринцыпе не плохо, только вал коротковат.
http://ali.ski/DTqDjR
Всё же лучше чем стандартный, и уплотнится можно
10.07.18 в 09:50
0
Это стандартный эпсоновский моторчик. У меня таких штук пятнадцать в различных устройствах крутятся. Слабоват. Меня пока сальник не очень беспокоит потому что отверстие в оргстекле для вала настолько точное что там ничего не просачивается.
Сегодня буду в Москве, закуплюсь глазурью и начну греть. Похоже мои первые шестеренки то что надо. Не клинили. Надо только стеночку переделать с выступом на 0.5 мм.
10.07.18 в 09:56
0
Ну успехов в таком случае! Интересно будет посмотреть на результат, ну а по уплотнению вам всё станет понятно после первой нормальной печати
10.07.18 в 10:59
0
Не сомневаюсь, но мне под сальник одну простую деталь переделать. У меня корпус из 4х частей.
14.07.18 в 12:02
0
Сальники нашел из фтор-каучука по 2 рубля.
Шестеренки вчера как-то удачно напечатал. Подточил надфилем и они пошли. При 34 градусах нитка идет как из пластика но с трудом. Пропускает шаги. Теперь принтер разбирать и пробовать печатать но это через неделю.
15.07.18 в 21:39
0
Завтра уезжаю на недельку но не удержался и немного попечатал.
1. Мой стакан не годится или требует дополнительного обогрева. Очень тонкие стенки да еще и пластик внутри. Грел феном.
2. Сопло сделал слишком большое. Сейчас выточу переходник и уменьшу, как раз получил 10 штук 0.3 и 0.4.
3. Сначала заливало, потом стало печатать пунктиром. Но слой был 0.5 мм так что не показатель.
4. Прошивку пока не трогал. Вроде бы видел где-то вашу инструкцию по настройке принтера. На досуге поищу. Прошивку сохранил так что теперь можно ее менять под шоколад.
16.07.18 в 09:11
0
1. Стакан и корпус не с проста делались из алюминия, если у вас нержавейка (судя по фото), то теплопроводности не хватит, или же возможно после полного расплавления шоколада общая теплоёмкость будет более менее достаточной. Нужно пробовать с большим количеством шоколада.
2. Сопла в наборе у меня 0.6 0.8 и 1.0. Меньше чем 0.6 уже забивается, бывает что и 0.6 с некоторыми видами шоколада несовместимо.
3. Для сопла 0.8 слой я делаю максимум 0.4. Дальше из-за текучести выходит линия широкая, но не достаточная по высоте.
4. Прошивку я вообще не трогал. Все настройки делаются в слайсере.

писали выше что при 34 градусах пропускает шаги - температуру делайте выше, также увеличивайте зазор шестерня - корпус.(примерно до 0,2-0,3 мм). И смотрите на результат.

Как раз есть о чём недельку поразмыслить ))

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Branch Technology возвела огромный 3D-печатный павильон в Нэшвилле

Конкурс #хештегов от компании IMPRINTA за июнь 2018 *ОБНОВЛЕН*

Летне-осенние тренды в мире 3D-печати по версии 3D Hubs

Подставка для катушки на Anet и не только

Робо сапиенс: европейские ученые применяют 3D-печать в разработке эволюционирующих роботов

Давайте знакомиться!