3Д печать воском - WaxL3D

Эволюция- естественный процесс развития, который останавливается лишь после смерти. При чём не важно говорим мы о живых организмах, или о технологиях. 

Именно этим словом я бы назвал появление новой версии экструдера. Для многих до сих пор является не понятным само название первой шоколадной версии.

Так вот, оно складывается из слова и аббревиатуры Choco и L3D.

Choco - подразумевает под собой использование в качестве рабочего материала шоколад.

L3D - расшифровывается как "Liquid 3d", что означает использование материала в жидком виде, а не в виде прутка, если мы рассматривает технологию послойного выдавливания.

То есть экструдер был разработан для работы с жидкими материалами. Жидкими они могут становиться в следствии нагрева, либо изначально находящиеся в этом состоянии.

Соответственно думаю теперь стало понятно название новой версии WaxL3D

Практически сразу после запуска производства шоколадных экструдеров, стало понятно что у технологии есть потенциал с другими материалами схожими по консистенции. Проблемой являлась лишь температура. 

Как многим известно - стандартный шаговый двигатель имеет в своей конструкции не только обмотки из проводов залитых лаком, которые боятся перегрева, но и ротор с неодимовыми магнитами, которые теряют свои свойства при нагреве выше определённого предела. В литературе сказано что шаговый двигатель может выдерживать нагрев до 80 градусов, а после начнётся процесс деградации магнитов. 

Конструкция экструдера использует прямой привод от мотора. То есть мотор входит прямо в насосную нагреваемую часть и приводит в движение ведущую шестерню. Соответственно вал имеет такую же температуру, как и корпус экструдера. 

Сначала мы пытались убрать так называемы "мостики тепла" между экструдером и мотором. 

Вал мотора, а также площадка при помощи которой  экструдер крепится к принтеру были изготовлены из инженерного материала PEEK. Попытка была достаточно затратной, но результата увы не дала. Пластик хоть и переваривает высокую температуру без проблем, но проводит тепло достаточно хорошо. В итоге мотор начинал перегреваться, а пластиковый вал не обеспечивал идеальной жесткости, что порой приводило к пропуску шагов.

Также были испробованы другие материалы в качестве термоизоляторов и ничего не подошло. Либо конструкция вырастала до неприличных размеров, для отдаления мотор от экструдера настолько, чтоб материал между ними не проводил тепло. 

В итоге появилась концепция активного охлаждения вала двигателя, ведь он и был самым слабым звеном. Вал нагреваясь до температуры плавления воска (110-130) градусов нагревал магниты закреплённые на нём. И когда корпус мотора был всего 60 градусов, на валу уже было 100+ на входе в мотор.

В итоге рабочей оказалась версия с активным охлаждением вала.

Идея активного охлаждения заключается в том, чтобы обдувать вал и переднюю часть мотора в процессе работы, но таким образом чтоб не остужать сам экструдер. 

Крепёжную площадку (между мотором и экструдером) выфрезеровали на чпу в форме туннеля, а нагнетает в неё воздух вентилятор, который закреплён с задней части мотора. Таким образом, даже не смотря на то что вал мотора выполнен из нержавейки и мотор прикручен жестко к экструдеру нержавеющими винтами М3 - температура мотора не превышает 60 градусов при печати на 130 градусах на протяжении 15 часов (на ночь пока эту сборку не оставляем).

Сама площадка выполнена из полиамида, который тоже с легкостью выдерживает такие температуры и проводит тепло достаточно слабо.

Теперь давайте перейдём к самому материалу - воску. Сразу скажу что пока работаем только с ювелирным воском, который продаётся практически во всех странах и который купить в случае необходимости не составит труда. Его разделяют на модельный и инжекторный. Отличия в температуре плавления, твёрдости и вязкости в расплавленном виде. 

Инжекторный воск размягчается при 68-70 градусах, а при 90 он уже почти как вода. 

Модельный воск более твёрдый, размягчается при 100-105 градусах, а при 115-125 имеет консистенцию жидкого мёда, что позволяет печатать мосты и нависающие части.

Пример печати модельным воском с использованием поддержек.

По итогу на сегодняшний день могу сказать следующее:

- печатать можно и инжекторным и модельным воском, но надо понимать что инжекторный воск более текуч и меньше способен создавать нависающие элементы.

- качественный воск спокойно проходит через сопло 0,25 мм (меньше пока просто нет для тестов)

- ретракт работает с модельным воском, с инжекторным всё же даёт перелив при возврате. Но даже при ретракте остаются небольшие нити. Возможно установка обдува сопла сможет помочь в этом вопросе.

Ну и несколько фотографий напоследок, всех благодарю за внимание

С ув.  Павел Чернышов

P.S. Все образцы напечатаны на Анет А8, который уже несколько лет вообще без обслуживания несёт доблестную службу...