Нужен ли direct (директ) экструдер на Ender-3?

Кому не интересны рассуждения и доводы – выводы в конце поста.

Тут не будут рассматриваться двухэкструдерные варианты.

Периодически наталкиваюсь в комментариях на людей, которые утверждают, о ненужности или вредности директ экструдера на Ender-3. После очередного такого спора решил написать данный пост, чтобы давать на него ссылку в случае возникновения подобных споров вновь.

На днях перебирал свой Ender-3 и раздобыл необходимый материал для данного поста.

Собственно какие плюсы есть у директ экструдера можно почитать на портале. Но если коротко, то вот:

1. Более надежный в плане подачи пластика.

2. Требует меньших ретрактов.

3. Легче получить достойное качество печати при скоростях ниже 60 мм/с.

4. Проще печатать различными гибкими видами пластика (Flex, TPU и т.д.).

Минусы тоже есть:

1. Уменьшение зоны печати.

2. Необходимость оборудовать второй винт оси "z".

3. Меньше допустимые ускорения (из-за увеличенной массы "головы").

Если с плюсами всё и так понятно, то вот с минусами все не так однозначно:

1. Уменьшение зоны печати.

У пациента зона печати «по паспорту» 220х220х250. Если поставить директ экструдер, то высота зоны печати скорее всего уменьшится. Попадались проекты с уменьшением высоты зоны печати до 200 мм. Думаю что при переходе на директ зону печати можно сохранить, но сам не проверял. У меня на принтере зона печати при использовании директ экструдера составляет 220 мм, но такой высоты детали я ни разу не печатал.

Сильный ли это минус, и перевешивает ли он плюсы каждый решает сам.

2. Необходимость оборудовать второй винт оси "z".

Это дополнительные траты. Однако при покупке запчастей на алиэкспресс можно уложится в 10-15 $. Плюс расходы на крепеж и пластик.

Некоторые владельцы Ender-3 не ставят второй винт оси "z" при переходе на директ и нормально печатают. Поэтому необходимость данного улучшения можно оставить под вопросом. 

3. Меньше допустимые ускорения (из-за увеличенной массы головы).

Чаще всего именно этот единственный минус указывают противники директ экструдера на Ender-3. Однако для данного принтера он не применим. Это я постараюсь показать далее.

Так как на осях "x" и "y" установлены одинаковые шаговые двигатели, и ускорения на этих осях одинаковые, то при переходе на директ лучше чтобы масса «головы» не была выше массы стола (будем считать стол без детали на нем). Исходя из этого тезиса, предлагаю рассуждать.

Далее на фото представлена каретка оси "x". Как видно масса каретки составляет около 90 грамм.

Фото стола с кареткой оси "y" (далее стол). Как видно масса стола составляет около 780 грамм. (Масса стола 450 грамм и масса каретки 330 грамм)

Стекло от Creality (типа ультрабаза) весит около 500 грамм. Однако некоторые граждане предлагают печатать без стекла. Пойдем им на встречу, и при расчетах не будем учитывать, также, и массу стекла на столе. Фото.

Исходя из простой логики вес директ экструдера (фидер, радиатор, вентиляторы, нагревательный блок и прочее) не должен превышать 690 грамм (вес стола 780 грамм минус вес каретки оси "х" 90 грамм равно 690 грамм).

Ниже положил на весы максимальный состав оборудования головы директ экструдера (ИМХО). А именно:

1. Радиатор E3D с нагревательным блоком Volcano.

2. Термистор.

3. Нагреватель

4. Вентилятор 4020 для радиатора.

5. Улитка 5015 – 2 шт.

6. Движок Nema17, 40 мм.

7. Подающие шестерни BMG.

Итого масса 445 грамм.

Для того чтобы сравняться с весом стола печатные части "головы" должны весить 245 грамм. Это очень много. В большинстве случаев вес печатных деталей "головы", включая печатный фидер, не будет превышать 120 грамм.

Думаю нужно отдельно раскрыть почему можно на осях "х" и "у" делать одинаковые массы. Так как на Ender-3 на осях "х" и "у" установлены одинаковые шаговые двигатели, то и моменты на валу у них одинаковые. Так как шкивы на моторах одинаковые, то максимальные усилия на ремне будут равны на обеих осях. "Все" со школьного курса помнят простую формулу F=m*a. В нашем случае F - сила на ремне, m - масса стола или "головы", a - установленные ускорения. Исходя из этой формулы одинаковые двигатели смогут "таскать" одинаковые массы с одинаковым ускорением.

Так как при переводе Ender-3 на директ экструдер сложно превысить массу стола, то снижать ускорения нет необходимости. Следовательно снижения скорости не происходит. А значит указанный недостаток не применим для Ender-3.

Выводы:

1. При установке директ экструдера на Ender-3 может уменьшиться допустимая высота печати. Кому важна высота 250 мм, директ экструдер скорее всего не подойдет. Можно спроектировать "голову" без данного недостатка, но такой конструкции в открытом доступе не нашел.

2. Возможно потребуется второй винт оси "z". Стоимость: 10-15$.

3. В виду большой массы стола (780 грамм) сложно сделать "голову" больше по массе, а значит снижать ускорения нет необходимости. Снижения скорости печати не происходит.

4. При сокращении длины ретрактов происходит увеличение скорости печати за счет меньшего времени ретракта.

5. Появляется возможность печатать гибкими пластиками без "танцев с бубном"

На мой взгляд указанных аргументов достаточно для перевода Ender-3 на директ, но каждый решает сам. 

Разумеется все это ИМХО.