Экструдер HeatCore Unibody: пламенное сердце вашего 3D-принтера

Доброго утра!Прежде чем рассказать больше о нашем HeatCore Unibody (или о его ремонте, когда это необходимо), мы хотим поговорить в целом о различных типах хотэндов, которые мы можем увидеть в продаже и установить на свой 3D-принтер.

Идеальный хотэнд

На наш взгляд, воображаемый идеальный экструдер должен иметь следующие характеристики:

• Трубка хотэнда и филамент должны иметь одинаковые внутренние диаметры, чтобы обеспечить идеальную передачу усилия проталкивания нити;
• Отсутствие какого-либо трения между филаментом и внутренней стенкой хотэнда;
• Температура псевдоожижения должна достигаться филаментом в нагревательном блоке (как правило, при 200 С), а также должна существовать некоторая “тепловая отсечка”, условная линия, дальше которой нагрев не идёт;
  
  

К сожалению, по ряду причин это недостижимо:

• И филамент, и хотэнд имеют допуски на диаметр и, следовательно, между их диаметрами должно быть некоторое пространство, чтобы предотвратить заклинивание. К примеру, для нити 1.75 мм у хотэндов как правило внутренний диаметр бывает от 1.9 мм до 2.0 мм
• Очевидно, что нулевое трение невозможно. Но использование различных материалов способно его минимизировать;
• “Температурная отсечка” в определённой точке тоже мало возможна. Но остановить распространение тепла по экструдеру помогают как различные изоляционные материалы, так и вентиляторы вместе с радиаторами
  
  

Семейства хотэндов

Условно, все существующие типы хотэнда можно разделить на следующие:

• Традиционные хотэнды, состоящие из нескольких элементов и тефлоновой трубки (или аналогичного материала) внутри;
• 100% металлические хотэнды, которые также состоят из нескольких элементов и известны как цельнометаллические хотэнды. Как правило, тефлона в их конструкции нет;
• Цельный экструдер, представленный пока только HeatCore UniBody;
  
  

Последние два типа могут быть объединены, но мы пока не встречали других цельных хотэндов

Традиционные хотэнды.

У традиционных хотэндов есть две ключевых особенности:

• Модульность. В случае поломки вам нужно менять не весть хотэнд, а только отдельный его элемент. К тому же, вы можете улучшать текущую конструкцию. К примеру, заменить сопло 0.4 на 0.3.
• Использование нескольких элементов позволяет вам модифицировать хотэнд так, чтобы добиться принципиально другого результата печати. К примеру, вы можете использовать материалы, которые быстрее нагреваются или, например, термобарьеры с тефлоновой вставкой, существенно уменьшающей трение.
  
  

Однако у такой конструкции есть существенный минус - пластик, проходя через хотэнд, скапливается в местах соединения разных элементов. В перспективе это грозит забитием экструдера (да-да, тот пресловутый нагар). Эта неприятная проблема наиболее актуальна для PLA-пластиков, которые более “текучи”, нежели ABS.

Внутренняя трубка из фторопласта.

Многие наверняка видели в продаже некие “трубки с PTFE”. PTFE - это полимер, который больше знаком нам по названию тефлон или фторопласт. В 3D-печати чаще всего исользуется внутри термобарьера.

Цель установки такого термобарьера - это минимизация сил трения между филаментом и внутренней поверхностью хотэнда, что хорошо сказывается на экструзии.

Однако у тефлона есть существенный минус - при температурах выше 240 С он начинает активно деформироваться, что ограничивает ряд используемых материалов. К тому же, тефлоновая вставка испытывает большую “усталость”, чем металл, что только ускоряет износ такой трубки.

Самые популярные экструдеры традицонной конструкции - j-head и Budaschnozzle. Оба этих хотэнда комбинируют в себе различные материалы, чтобы достигнуть оптимальной теплопроводности разных участков экструдера, но не могут печатать выше 240 С и могут иметь проблемы с выходом экструдируемого материала через неплотные соединения различных частей хотэнда.

Цельнометаллические хотэнды

Цельнометаллические хотэнды, что логично, изготавливаются полностью из металла. Главным преимуществом такой конструкции является то, что она позволяет очень сильно нагревать экструдер и печатать такими материалами как, например, нейлон. Однако из-за высокой теплопроводности металла, несмотря на различные сплавы, такой хотэнд всегда будет нагреваться куда сильнее, чем хотэнд традиционной конструкции. Поэтому для предотвращения нагрева тех участков экструдера, где это не нужно, применяют обдувающие вентиляторы и радиаторы. В таких хотэндах для уменьшения трения используют электрополировку внутренней поверхности. Однако такой подход менее эффективен, чем использование тефлоновой трубки.

Самым популярным хотэндом этого типа является E3D. Он позволяет работать с широким спектром материалов, но из-за отсутствия тефлона в термобарьере и возникают вопросы о его работе с такими материалами как флекс. Также этот хотэнд состоит из нескольких элементов, что в перспективе чревато теми же проблемами, что и у традиционных - утечка материала через щели в соединениях, риск образования “пробок”.

HeatCore UniBody

Цельнометаллические Unibody-хотэнды изготавливаются единым элементом. Самым большим преимуществом этой конструкции является то, что в нём уж точно не произойдёт утечки материала даже при высоких температурах - ведь у него нет соединений. Помимо этого, расположение радиатора на самом хотэнде позитивно сказывается на его работе. Самая большая проблема в такой конструкции - достижение точки “температурной отсечки”. То, что хотэнд сделан единым элементом, сильно усложняет задачу.

Огромным преимуществом этого хотэнда является то, что внутри термобарьера установлена тефлоновая трубка. О её преимуществах мы уже говорили выше. HeatCore Unibody без проблем печатают флекс-филаментом и не испытывают никаких проблем с фрикцией материала внутри термобарьера.

На видео ниже испанцы показывают в чём отличие Unibody-хотэнда от хотэнда из нескольких частей:

Обслуживание хотэнда HeatCore Unibody

Глобально, у хотэнда есть два типа обслуживания:

• Чистка хотэнда. Продлевает срок жизни тефлоновой трубки, а также позволяет убедиться, что внутри нет заломов и каких-либо посторонних вещей.
• Замена тефлоновой трубки.
  
  

Очистка хотэнда.

Для очистки внутренней поверхности хотэнда используются акупунктурные иглы диаметром 0.4 мм. Такими иглами укомплектованы и витбокс, и гефестос. Процесс очистки хорошо показан на видео:

Замена тефлоновой трубки.

В случае неаккуратного использования 3D-принтера или эксплуатации его при очень высоких температурах (более 240-260 С), вам может потребоваться заменить тефлоновую трубку. Верным признаком проблемы с трубкой является прекращение экструзии или недостаточно плотный поток экструзированного пластика. Для замены вам потребуются следующие инструменты:

• Тиски
• Шестигранный ключ на 1.5 мм
• Шестигранный ключ на 2.5 мм
• Тефлоновая трубка
• Саморез 3х16
• Плоскогубцы
• Отвертка
  
  

Не забудьте перед началом операции выгрузить нить филамента из экструдера.

Шаг 1.

Тефлоновая трубка находится внутри хотэнда. Поэтом сначала снимите экструдер с каретки.

Шаг 2.

С помощью шестигранника 1.5 мм ослабьте винты, удерживающие блок хотэнда. Делайте это аккуратно - удерживающие винты достаточно хрупкие.

Шаг 3.

Достав блок хотэнда и с помощью плоскогубцев снимите с него пробку с резьбой, приложив немного силы.

Шаг 4.

Теперь закрепите свой хотэнд в тисках. Обязательно убедитесь, что он оттуда никуда не выпадет и не станет причиной чьей-нибудь травмы или порчи имущества. Сделать это следует хотя бы потому что следующий наш шаг - нагрев!

Подключите хотэнд назад к принтеру. Для этого вам нужно снова соединить провода термистора и нагревающего картриджа. С помощью ЖК-экрана Гефестоса выберите Preheat. Зачем нам нужно нагревать экструдер? Из-за заломов или состояния тефлоновой трубки да и вообще эксплуатации принтера внутри хотэнда могла остаться нить филамента. Наша задача - извлечь её. На это может потребоваться время или некоторая сноровка, так что придётся запастись терпением.

Шаг 5.

Теперь пришло время извлечь старую тефлоновую трубку. Для этого ввинтите по самую шляпку заранее приготовленный саморез. Рекомендуется использовать саморез с диаметром 3 мм и длиной 16 мм. Очевидно, что если саморез длиннее, то ввинчивать его по самую шляпку не нужно. Также помните, что хотэнд сейчас находится в нагретом состоянии.После того ка вы ввинтили саморез, аккуратно возьмите его за шляпку плоскогубцами и выньте тефлоновую трубку.Шаг 6.

После удаления тефлоновой трубки вам нужно установить новую. Она должна иметь следующие параметры:

• Внешний диаметр 4 мм;
• Внутренний диаметр 2 мм;
• Длина 19,4±0,2 мм;
  
  

Протолкните её вовнутрь термобарьера. При желании вы можете помочь себе резьбовой пробкой, которую вы снимали с хотэнда в третьем шаге.

Шаг 7.

После того как вы заменили тефлоновую трубку, соберите экструдер и верните и снова установите его на ваш Гефестос или Витбокс.Если какие-то шаги или действия вам оказались непонятны, вы всегда можете ознакомиться с видео-инструкцией:

Всем удачного дня,

Всегда ваша команда Witbox Russia