Титан vs Латунь | Сравнение износостойкости сопел при помощи угленаполненного композита | Аддитивный ликбез

Всем привет! Вы на канале аддитивная кухня, меня зовут Артём Соломников, перед вами красавчик Hercules G2 и сегодня мы будем уничтожать сопла.

Как вы знаете, сопла делаются из разных материалов: латунь, медь, сталь, титан, различные драгоценные камни, но все они нужны для того, чтобы выдавливать пластик.  

Да, это именно так, сопло является неотъемлемой частью экструдера.  

Сопло - это расходный материал, через него продавливается расплавленная масса пластика. По сути это элемент, который имеет свойство изнашиваться. 

Композитные материалы (угленаполненные ABS, стеклонаполненный полиамид) , которые чем-то наполнены, сопла изнашивают быстрее. Я не слышал таких историй, когда сопло при печати, например, PLA пластиком, подверглось сильному износу, чаще всего оно просто загрязняется. 

Сколько же нужно продавить композитного материала, чтобы сопло износилось? 

Ответа на этот вопрос нет, потому что на износ влияет сам материал (сколько у него угля или стекла, какие у него волокна), с какой скоростью вы печатаете, сколько ретрактов у вас в печати, скорость ретракта, высота слоя, то есть всё индивидуально и ответа на этот вопрос нет. 

Не стоит пытаться копаться в глубинах экструзионного композитного бытия, давайте лучше разберёмся с простыми вопросами. 

Вопросы на которые мы ответим: 

• Насколько латунное сопло менее износостойкое, чем титановое? 
• Как влияет на печать износ сопла?

У нас есть два сопла: латунное и титановое. Эти два сопла имеют чёткие отверстия.  

Для того чтобы доказать, что отверстия 0,5 мм, я использовал два сверла 0,5 мм и 0,6 мм.  

Доказывать буду таким образом, сверло 0,5 мм входит в сопло, а вот 0,6 мм уже не входит, а значит отверстие четкое, ровное и аккуратное. 

Я напечатал кубик, соплом 0,5 мм. Напечатан он в один периметр, два нижних слоя, верхушка убрана, для печати использовал материал Formax от компании REC. Если измерить толщину стенки кубика, то она будет равняться диаметру сопла (0,5 мм). 

Почему так ровно получилось?  

Потому что у нас есть ровное выходное отверстие. Под давлением из него выходит материал. За счет расчета слайсером необходимого количества материала, это количество и подается. Прямой канал формирует строгую экструзию и это все влияет на нашу ровную стенку. 

Например, если вы попробуете взять сопло 1 мм и на нём печатать настройками сопла 0,5 мм, вы увидите, как там будут выпадать всякие ошметки, это из-за несоответствия настроек и фактического сопла. 

Теперь, что я собираюсь делать: 

У меня есть примерно 8,5 килограмм угленаполненного материала, который нам для нашего эксперимента предоставила компания REC 3D.   

Я не стал ничего печатать, то есть брать одну модель и интенсивно печатать её, потому что, как я уже сказал, на износ сопла влияет большое количество факторов. Я просто взял этот материал и прогнал его через сопла. 

Многие, кому я уже рассказал об этом опыте, сказали, что это самый бессмысленный и непонятный эксперимент, который они видели в отношении износостойкости сопла. 

На первый взгляд так и есть. Сразу возникает вопрос о достоверности этих данных, ведь мы печатаем, а не экструдируем. Я с вами согласен, но, я ещё раз повторюсь, мы не сможем ответить на сколько хватит сопла в печати, потому что на это влияет множество факторов. Но мы сможем узнать примерный износ относительно друг друга, то есть латунного, относительно титанового. 

Я немного недооценил работу простого экструдирования, не рассчитал место под экструдером и вот, что из этого получилось: 

Но в дальнейшем я подложил наклонную бумагу и с нее всё скатывалось вниз. Вот, что получилось по окончанию: 

Что же мы получили по завершению нашего опыта: 

Латунное сопло 0,5 мм, я смог уничтожить примерно за 2 килограмма холостого экструдирования. 

В него начало входить сверло 0,6 мм, но на самую малость, я не смог его вставить до конца. 

В процессе экструдирования я увидел, что нить уже начала выходить широкая, раздутая (0,7-0,8 мм).

Титановое сопло хватило на 6,5 килограмм, но в него я даже на немного не смог вставить сверло 0,6 мм. Точнее, на 6,5 кг у меня закончился материал. Скорее всего, мне понадобилось бы килограмм 20, для того, чтобы расточить это сопло до 0,6 мм. 

Мне кажется, предоставленных данных достаточно для того, чтобы понять, что латунное сопло менее износостойкое, в сравнении с титановым более, чем в три раза. 

Для того, чтобы понять, насколько существенным оказались 2 килограмма для латунного сопла и насколько несущественные оказались 6,5 килограмм для титанового - я напечатал кубики, такие же как печатал до этого. 

Во первых, что мы видим при печати кубика раздолбанным 0,5 латунным соплом. Уже в процессе печати видно, что стенка бахрамистая, из сопла как будто идёт не стабильная экструзия. Когда мы этот кубик подержим в руках, мы увидим, что он выглядит отстойно. 

У него из-за измененного канала экструзия стала не чёткой и за счет этого вы видите какая получилась стенка и размер стенки за пределами нашего допуска (0,7 мм). 

Когда мы тот же самый кубик напечатаем титановым соплом, после 6,5 килограмм, мы увидим, что у него с экструзией всё в порядке. 

Мы видим то, что у него экструзия стабильная, четкая. Мы держим его в руках и видим насколько он красивый и ровный.  

При измерении стенки у него с шириной экструзии всё в порядке (0,5 мм), а это значит, что на его выходной канал ничего не повлияло. 

У меня были попытки, посмотреть сопла под лупой и даже здесь видно насколько сильно отличается выходное отверстие латунного сопла от титанового. 

Мы видим, что в латунном сопле пошли уже микротрещинки по сторонам. 

А в титановом сопле диаметр четкий, отверстие четкое, как будто он через себя 6,5 килограмм и не пропускал. 

Я думаю, что некоторые хотели бы увидеть сопла с обратной стороны, распилить, увидеть, что там внутри, но я ещё в начале эксперимента сказал, что это не обязательно. 

Мы напечатали и увидели есть разница или нет, мы измерили стенку. 

То есть мы можем сделать два вывода, что изношенное сопло : 

• Во-первых, влияет на размер детали  
• Во-вторых, влияет на внешний вид

Нам никакой микроскоп не нужен, чтобы понять то, что изношенным соплом печатать нельзя.  

Демонстрация такой печати - это один из примеров как может повлиять изношенное сопло на качество печати. Я уверен, что и проблемы с ретрактами начались бы и было бы много, много подтеканий в процессе печати. 

Вывод один:  

Не стоит печатать изношенными соплами.

Вывод два:  

Надо использовать точно не латунные сопла для того, чтобы печатать композитами.

Я думаю, что данная информация может с легкостью оправдать экономическую целесообразность использования титанового сопла, а не латунного, для печати угленаполненными композитами, тем более я уверен, что 6,5 килограмм для титана - это вообще не предел. 

Кто-то бы из вас хотел получить ответ на вопрос: “а как же нержавеющая сталь?”, то есть сравнить титан или латунь с нержавеющей сталью. 

Я бы с радостью, но такова ситуацию, что у нас нет сопел из нержавеющей стали, мы делаем сопла из титана. 

Сразу скажу, что данный эксперимент нельзя ставить в качестве определяющего для определения ресурса сопла. Как я уже сказал печать и экструдирование не равны одному и тому же, и ресурс сопел на конкретную печать вам никто не даст, это только если вы печатаете одинаковые детали ещё можно как-то одно к другому подвести.  Но теперь вы знаете, что титановое сопло более, чем в три раза более износостойкое, чем латунное.

Спасибо, что дочитали до конца. Переходите по ссылке, смотрите видео с экспериментом, подписывайтесь на канал, оставляйте свои комментарии.

Удачной печати. Пока.