ПЫЛЬ В ГОРЯЧЕЙ ГОЛОВЕ

Не секрет, что до сих пор эксплуатация 3D принтера имеет множество «подводных камней». Один из них, на первый взгляд самый незаметный, – бытовая пыль. Я имел «счастливую» возможность убедится в этом на личном опыте.

Из газа и пыли была рождена

Вселенная наша, планета Земля…

Но газовой пылью забилось сопло

“Темп. убегания»… Printing zero

(Шуткующий стихоплёт)

В результате глобальной индустриализации и техногенного развития человеческой цивилизации количество пыли на Земле увеличивается. Это факт. Накоплению пыли в атмосфере планеты так же способствуют климатические изменения, эрозия почвы, извержения вулканов, урбанизация и другие неблагоприятные факторы. Учёные и практики по всему миру активно занимаются изучением проблем пылевого загрязнения атмосферы. Например, доказано, что пыль собирается даже в тех квартирах, в которых хорошо заперты окна и двери. Так, в ходе проведенного исследователями эксперимента, в тестируемой квартире за 14 дней накопилось более 12 тысяч пылевых частиц на каждом квадратном сантиметре поверхностей. Данных по пылевому накоплению в офисных и производственных помещениях мне найти не удалось, но можно с уверенностью предположить, что параметры будут в разы больше.

Аппараты объемной печати, работающие по FDM (FFF) технологии – высокоточные устройства, в конструкции которых используются прецизионные детали. Например, линейные модули, состоящие из кареток и рельсовых направляющих, шаговые двигатели, зубчатые шкивы, линейные и радиальные подшипники, направляющие ролики, механизмы экструдеров и пр. Как правило, серийные образцы 3D принтеров имеют защитный кожух, который иногда является несущим корпусом. Это обстоятельство в некоторой степени снижает оседание пыли на движущихся узлах и агрегатах устройств. Но технология печати требует вентиляции внутреннего пространства принтера, и куллеры эффективно доставляют воздух рабочего помещения во все закоулки наших печатающих устройств. С этими воздушными массами внутрь попадает и вездесущая пыль.

Активно способствует накоплению пыли и статическое электричество, возникающее при непрерывном перемещении металлических узлов, а также при работе электронных компонентов. Незаметно оседая на рельсах, каретках, валах, на катушках филамента, забиваясь в радиаторы и подшипники, пыль делает своё грязное дело.

Наиболее беззащитны от воздействия мелкодисперсионных частиц открытые конструкции РепРап (RepRap) принтеров без защитного кожуха. А если вы всё же предусмотрительно изготовили внешнюю защиту механики, то, скорее всего, места для катушки с филаментом в ней не нашлось, и её, как зайчика из известной сказки про теремок, оставили пылиться на «улице». Тогда вам не стоит удивляться, что через некоторое время у вас возникнут те же сложности, с которыми столкнулся я.

А произошло следующее. В процессе построения и эксплуатации своего прототипа принтера мне не единожды приходилось наблюдать необъяснимое уменьшение экструзии при длительной работе или после долгого простоя. Эмпирическим путем я пришел в выводу, что причина кроется в недостаточном объеме подаваемого филамента. Как правило, проблема решалась прочисткой канала термобарьера и прокаливанием сопла. Порой из его «утробы» приходилось извлекать эдакие цементноподобные сгустки явно инопланетного содержания. Но в чем причина его периодического засорения? Некачественный филамент?

И вот однажды, на просторах «тудейного» портала, случайно, встретилась мне заметка о фильтре для прутка. Автора поста я, к сожалению, запамятовал, но всё равно большое ему спасибо. Внутренний голос, именуемый в народе «чуйка», перспективно забухтел… Возможно где-то здесь «собака порылась»…

Решил проверить весь филаментный тракт на предмет присутствия инородных пылевых отложений. И попал в «десяточку». Из фторопластовой трубы подачи филамента было выдуто-вымыто изрядное количество ворсо-пылевой субстанции. Почти полный напёрсток набрался. А это не мало, учитывая, что в спрессованном состоянии такая смесь из пыли, песка и мелкого ворса похожа на абразивную тёрку, и способна оказывать значительное трение в узкой фторопластовой трубе подачи филамента.

В итоге суммарное трение в тракте подачи, вкупе с засорением сопла, спечёнными в горячем хотэнде до состояния бетона, сгустками частиц мелкого песка, пыли, ворса и расплавленного филамента, увеличивается настолько, что ШД экструдера начинает пропускать шаги или буксуя, тарахтеть шестернёй по нити.

С накоплением опыта и увеличением количества публикаций на эту тему, многие пользователи, и я в их числе, пришли к выводу, что не стоит пренебрегать правилами хранения и эксплуатации расходных материалов. А для надёжной стабильной печати к экструдеру 3D принтера необходимо обеспечить подачу совершенно чистого сухого прутка.

Простое и недорогое решение – установка пылесборника, т.е. фильтра филамента. Его имеет смысл устанавливать на входе в филаментный тракт. Задача пылесборника – снимать с внешней поверхности филамента частицы пыли, волосы и прочие инородные предметы.

Среди готовых моделей в интернете есть много вариантов дизайна фильтров и «очистителей филамента». Однако ни одна из предложенных конструкций по разным причинам меня не устроила. Не будем разбирать их плюсы и минусы. Предложу свою версию.

'Отлитая' в PLA первая тестовая версия фильтра филамента. Печать: сопло 0,2 мм, филамент от FD plast.

средняя скорость 90 мм/с, обдув 20%.

Отпечатанный корпус фильтра филамента без финишной обработки в разобранном состоянии. Вид 1.

Отпечатанный корпус фильтра филамента без финишной обработки в разобранном состоянии. Вид 2.

Как известно, очистка филамента достигается путем пропускания нити сквозь поролоновую губку. Некоторые пользователи предлагают смачивать её минеральным или синтетическим маслом, но я не пробовал. К тому же есть опасение - как поведут себя остатки масла в горячем хотэнде? Даже если использовать протирочную войлочную шайбу, на установленную выходе из фильтра, наверняка что-то туда доберётся. Надо экспериментировать…

Пара слов о конструкции, которую я себе разработал. Она состоит из трёх частей.

Первая (синяя) - корпус цилиндрической формы, с отверстием диаметром 1,9 мм со стороны подачи филамента.

Вторая (красная) - крышка с резьбовым креплением и ложементами под войлочную протирочную прокладку и гайку под винт М4.

Третья (желтая) – фиксирующая накладка для независимого произвольного крепления фильтра к удобной поверхности (например, при помощи уголка) и углублением для установки фитинга фторопластовой трубки путём его вкручивания в пластик.Говоря откровенно, изначально использование третьей части в конструкции фильтра не предусматривалось. Фитинг крепился на плоскость корпуса, а с другой стороны поверхности устанавливался фильтр. Но это подходило лишь для моей конструкции принтера. Доработанная конструкция фильтра более универсальна.Сборка фильтра проста. Смачиваем (в разумных пределах или не смачиваем совсем) подходящую по размеру поролоновую губку минеральным или синтетическим маслом и помещаем её в колпачок фильтра (Part 1). Навинчиваем колпачок на держатель фильтра (Part 2). Проделав тонким шилом отверстие в войлочной вставке, закладываем её в ложемент и соединяем вместе держатель и накладку крепления фитинга (Part 3).

Затем снизу вверх (от синей к жёлтой) пропускаем нить филамента. Возможно, у вас возникнут трудности с первоначальным прохождением нити в отверстие войлочной шайбы. Тогда лучше сначала надеть войлочную прокладку на нить пропущенную через Part 1 и Part 2, затем вложить шайбу в ложемент и лишь потом пропускать филамент через Part 3.Дизайн корпуса выполнен с учетом герметичности внутреннего объема и не позволяет вытекать излишкам смазочной жидкости наружу в случае её применения. Поэтому фильтр может быть закреплён в любом положении. Однако, вертикальное расположение фильтра является оптимальным.

Фильтр можно использовать и «в сухую».

Вставку из поролона легко изготовить из губки для мытья посуды. Войлочную шайбу-прокладку – из мебельных накладок под мебельные ножки.Детали фильтра в STL тут.

Конструктивные предложения по доработке конструкции благожелательно принимаются.

Граждане печатники! Не допускайте попадания пыли в зону расплава филамента!

Прошу у физиков за лирику прощения.

Хоть время – деньги, а слово не порок.