Компания Bambu Lab готовит 3D-принтер с тулченджером

Премьера 3D-принтера Bambu Lab H2C состоится ближе к концу текущего года, а саму систему автоматической смены рабочего инструмента под названием Vortek, причем довольно необычную, можно будет установить на уже выпущенные 3D-принтеры H2D и H2S.

Bambu Lab безусловно стала игроком, задающим темпы развития современного рынка настольной FDM 3D-печати. Один из трендов — системы автоматической смены филамента (AMS), позволяющие печатать многоцветные модели и работать с разными видами полимеров одновременно. AMS — не полностью своя разработка: основные решения позаимствованы у компании Prusa Research, что уже привело к критике Bambu Lab, активно патентующей чужие идеи, хоть и с доработками. Тем не менее, именно Bambu Lab сделала эту технологию популярной и широко копируемой.

За последний год ряд конкурентов Bambu Lab выкатили аналогичные решения, и теперь намечается поворот в другую сторону — к тулченджерам. Это тоже достаточно старая идея, широко применяемая на промышленных обрабатывающих станках с ЧПУ. В мире настольных 3D-принтеров тулченджерами занимались, либо все еще занимаются E3D, Voron, та же Prusa Research. Буквально на днях 3D-принтер с системой автоматической смены инструмента анонсировала компания Snapmaker.

Snapmaker U1 с системой автоматической смены инструмента

Как оказалось, Bambu Lab исследует это направление уже около трех лет и почти готова выкатить собственное предложение — 3D-принтер под индексом H2C. Очевидно, построен он на той же платформе, что и новая флагманская линейка — двухэкструдерный H2D и анонсированный буквально пару дней назад «бюджетный» одноэкструдерный вариант H2S.

Чтобы понять эту эволюцию, необходимо сравнить преимущества и недостатки систем автоматической смены филамента и систем автоматической смены инструмента. Первые конструктивно проще, дешевле и позволяют подключать множество модулей параллельно. Как правило, каждый модуль вмещает четыре катушки — этого объема придерживается и Bambu Lab, и конкуренты. В то же время AMS и обновленная версия AMS 2 Pro допускают подключение до четырех модулей, а это дает одновременный доступ сразу к шестнадцати материалам. Модули устанавливаются снаружи, не занимая полезный объем.

Проблема же в том, что переключение с одного материала на другой занимает много времени и выливается в значительные объемы отходов: так как AMS подключаются к одному экструдеру, при смене филамента остатки расплава приходится прогонять через хотэнд во избежание загрязнения нового материала старым. При частом переключении в мусор зачастую отправляется не меньше пластика, чем уходит на сами изделия, а это сильно бьет по кошельку.

Текущий флагман Bambu Lab — двухэкструдерный H2D в комплекте с системой автоматической смены филамента AMS 2 Pro и сушилкой AMS HT на втором экструдере

Отчасти эта проблема решается в H2D. Здесь конструкторы Bambu Lab сохранили совместимость с AMS, но добавили старое, проверенное решение — второй экструдер. Это не панацея, но такая схема хотя бы позволяет использовать дорогостоящие комбинации инженерных термопластов или композитов и водорастворимых опорных материалов без лишних отходов. Заодно достигается и значительная экономия времени: каждый хотэнд отвечает за свой материал, так что переключение с одного филамента на другой занимает секунды вместо минут. Вдобавок, каждых из хотэндов можно настроить под индивидуальные температурные параметры расходных материалов, ведь температуры экструзии могут быть разными. Это, опять-таки, дает экономию времени.

Если несколько экструдеров дают явные преимущества, почему бы не навесить побольше экструдеров? Здесь возникают свои проблемы, связанные как с массой головок, нагружающих кинематику, так и ограничениями по габаритам, не говоря уже о повышенной стоимости. В истории аддитивной отрасли есть примеры многоэкструдерных систем, но в наши дни на каретку обычно устанавливаются одна или две головки. Как вариант, применяется кинематика IDEX c независимым позиционированием головок по оси X, но она тоже ограничена двумя экструдерами, уже конструктивно.

Тулченджер на 3D-принтере Snapmaker U1

И здесь мы, наконец, приходим к тулченджерам. Если постоянно прогонять расплав для очистки хотэндов слишком затратно по времени и материалам, а навешивать кучу головок на каретку непрактично из-за ограниченного объема и нагрузок на систему позиционирования, можно сделать сами головки быстросменными, то есть реализовать ту саму автоматическую смену инструмента с парковой головок где-нибудь на задней панели. Да, стоимость вырастет, зато каждая из головок будет подключена к своему филаменту, а значит не будет проблем ни с прочисткой, ни с температурными режимами.

Главной проблемой в таком решении остается стоимость: все-таки, четыре или больше экструдеров со своими собственными механизмами подачи, хотэндами, термоблоками, термисторами и вентиляторами — дорогое удовольствие. Можно ли ее как-то снизить? Можно, если менять только загрязненные части, то есть сами хотэнды.

Тулченджер Vortek на 3D-принтере Bambu Lab H2C

В этом суть нового предложения от Bambu Lab: вместо целых головок 3D-принтеры H2C будут жонглировать только хотэндами — модулями, состоящими из трубки с термобарьером, сопла, термистора и компактной электронной платы. Каждый такой модуль будет весить всего десять грамм, а габариты будут составлять 20х15х56 мм. Механизмы подачи филаментов, радиаторы, вентиляторы — все это будет общим и зафиксированным на каретках.

Звучит просто, на на самом деле для реализации такой схемы необходимо решить несколько задач. Как, например, быть с быстрым и стабильным нагревом хотэнда без жесткого, плотного соединения с фиксированным на головке, несъемным термоблоком? Решение — бесконтактный индукционный нагрев. Для измерений температуры и управления нагревом команда сконструировала специальный датчик с беспроводной передачей данных. Помимо этого потребовалось решить проблему с точной установкой хотэндов, ведь допустимые погрешности при нанесении слоев измеряются в микрометрах.

Наконец, потребовалось проработать и программную сторону, ведь весь этот функционал должен поддерживаться прошивкой и слайсером. Как поясняют разработчики, аппаратная составляющая достигла готовности еще несколько месяцев назад, а доработка программного обеспечения завершается только сейчас, но они уверены, что сумеют вывести новую систему на рынок до конца 2025 года.

Последний и один из самых важных вопросов: можно ли будет модернизировать уже имеющиеся 3D-принтеры? Да, можно, хотя разработчики сразу предупреждают, что пользователям придется повозиться с установкой довольно сложных апгрейдов. Брать ли новые H2D и H2S сейчас или дождаться появления H2C — это уже на усмотрение покупателей.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.