Выбор сопел — ставим жирную точку, или физика — безжалостная сука.

Выбор сопла — предмет множества споров, в которых у каждого есть своё «единственно правильное мнение».

Самая известная попытка внести хоть какую-то ясность в нашем сегменте сети была предпринята Дмитрием Соркиным, за что ему огромное человеческое СПАСИБО.

Однако эта попытка имеет один маленький изъян — эксперимент должен ставиться с целью подтвердить или опровергнуть гипотезу. А вот гипотезы не было. Да и цель была сформулирована «на троечку».

Этим текстом я постараюсь досадные упущения.

Итак — цель — получить наилучшее качество печати, по возможности увеличив скорость печати.

Методика — расчет теплового потока через материал сопла по элементарным формулам.

Исходные данные:

• Сопло: V6, MK10 или аналогичные, материалы — медь, латунь, закаленная сталь.
• Подводимая мощность: от 2 до 20Вт (10% и 100% от половины мощности нагревателя 40Вт )
• Температура хитбока поддерживается стабильной.

Искать мы будем температуру поверхности канала сопла (а точнее падение температуры относительно хитблока) — именно то, что померить корректно на практике не представляется возможным. А уже из этих данных можно понять, что происходит с температурой пластика при реальной печати.

Расчет будет оценочный, поэтому не ищите «блох» - наша задача разобраться, а не запутаться в расчетах.

 Для расчета принимаем упрощение — теплоперенос идет от внешней стенки втулки (сопла) к внутренней. Внешний диаметр 6мм, внутренний — 2 мм, длина втулки — 5мм.

И упрощаем еще раз — втулку заменяем её разверткой по средней линии — диаметру 4мм

Итого — эквивалент — прямоугольная пластина 5мм х 12,57мм толщиной 2мм

Медное сопло:

Теплопроводность 330 Вт/ (м * Гр. К)

Падение температуры для 20Вт составит 20Вт*0,002м/(330 Вт/ (м * Гр. К) * 0,005м *0,01257м) = 1,93 Гр. К

Падение температуры для 2Вт составит 2Вт*0,002м/(330 Вт/ (м * Гр. К) * 0,005м *0,01257м) = 0,193 Гр. К

Итого: при типовом изменении расхода во время печати температура внутри сопла (а с ним и экструдируемого пластика) будет колебаться примерно на 1,7 градуса - вполне приемлемое значение.

Латунное сопло:

Теплопроводность 105 Вт/ (м * Гр. К)

Падение температуры для 20Вт составит 20Вт*0,002м/(105 Вт/ (м * Гр. К) * 0,005м *0,01257м) = 6,06 Гр. К

Падение температуры для 2Вт составит 2Вт*0,002м/(105 Вт/ (м * Гр. К) * 0,005м *0,01257м) = 0,606 Гр. К

Итого: при типовом изменении расхода во время печати температура внутри сопла (а с ним и экструдируемого пластика) будет колебаться примерно на 5,4 градуса — терпимо, но уже повод задуматься.

Закаленное стальное сопло:

Теплопроводность от 22 до 40 Вт/ (м * Гр. К) (считаем худший случай)

Падение температуры для 20Вт составит 20Вт*0,002м/(22 Вт/ (м * Гр. К) * 0,005м *0,01257м) = 28,93 Гр. К

Падение температуры для 2Вт составит 2Вт*0,002м/(22 Вт/ (м * Гр. К) * 0,005м *0,01257м) = 2,893 Гр. К

Итого: при типовом изменении расхода во время печати температура внутри сопла (а с ним и экструдируемого пластика) будет колебаться примерно на 26 градусов (даже в самом удачном случае колебания будут порядка 13 градусов ) — никуда не годится.

Подводя итоги, можно сказать, что для качественной и быстрой печати лучший выбор — никелированные медные сопла, для композитов — медь со вставкой из карбида вольфрама.

Закаленные стальные сопла можно рассматривать только от безысходности и только вулкан.

Титан, нержавейку и прочие изыски - просто на помойку.

Теперь мои личные наблюдения: в режиме 24/7 латунное сопло без снижения качества печати живет неделю, никелированная медь — полгода как минимум. Можете посчитать экономию.