На пути к высокотемпературной печати, ч.1

Подписаться на 3Dtoday
xolodny
Идет загрузка
Загрузка
17.03.19
1390
31
Личные дневники
28
Статья относится к принтерам:
Tough-steel
Пока ожидается приход катушки филамента Ultem, тестирую печать менее требовательными пластиками. Тестирую печать на таком вот «малыше»:
bc83fbd3397a0f1646463693fadaf468.jpg
Его история была ранее описана в моем блоге.

Это инженерная версия компактного 3D-принтера для печати тугоплавкими и требовательными пластиками. Предположительно — данный принтер должен печатать филаментом из полиэфиримида, торговое название которого Ultem.
Так как от запасов пробника Ultem не осталось ничего, печатаю из прутка из литьевого поликарбоната.
Параметры печати:
  • температура экструзии — 290…305 °С;
  • температура греющего стола — 140 °С ;
  • фоновая температура рабочей камеры — 75…85 °С ;
  • сопло — 0.4 мм, печать стенок в 3 периметра;
  • заполнение детали — 100%;
  • адгезия к столу — была Ultrabase + 3D спрей для печати, почему была — попозже.
Печать начала «плыть», и это закономерно — обдув и держатель платы подключения печатной головки были сделаны из ZBS от ABS-maker. Держатель платы «поплыл» от близости к нагревательному кубику и от контакта с проводами (через стекло-силиконовый кембрик!) нагревателя.
e506673cae3a42304f8f197c54f990c4.jpg
Очевидно — детали крепления печатной головы должны быть из пластика классом не ниже, чем собираетесь печатать.
Прошлый опыт высокотемпературной печати можно рассмотреть на основе деталей от предшествующего «экспериментально-лабораторного» фанерного «кубика», а именно — модифицированного Titan Aero
9821716dae0c2e58d9727cc50442065b.jpg
От основного пластикового корпуса клона от Trianglelab за несколько месяцев эксплуатации не осталось ничего. Сначала был заменен корпус, потом «поплыл» рычаг прижима прутка, из которого в итоге была вырвана-выплавлена ось ролика прижима, детали были перепечатаны из ABS/PC:
cda04d1046fc02e4505c2c62e85e4329.jpg
В основном на том «кубике» печатался ABS/PC и ABS MAX, но разок пришлось поэкспериментировать с PEI и PEEK.
Результат можно видеть на фото — обожженные и подкопченые радиатор Titan Aero и корпус экструдера. И это все происходило при обдуве радиатора вентилятором 4020, из-за паразитных воздушных потоков которого при печати в открытом корпусе загибало пластик.
Еще из опыта эксплуатации — пруток из угленаполненного поликарбоната (15-30%) буквально «жрет» шестерню подачи. Примерно через 600-700 грамм такого прутка подающий вал/шестерня от Titan’а подлежит замене.
А на фото ниже показано, во что превратился обдув на Titan Aero от контакта с проводом нагревателя. Обдув тоже был сделан из более тугоплавкого (по сравнению с простым ABS) пластика ZBS от ABS-maker.
1c41f25cc8d98de0f583913739b5164d.jpg
Понимая, что с экспериментами для достижения устойчивой печати Ultem’ом придется повозиться, заранее изготовил несколько комплектов пластиковых деталей печатающей головки для «малыша»
4379a3d7a463ab9b345229a1d63c4a7b.jpg
07e4ee662db4cfe32545bc54684bcfcd.jpg
7ec0557a363091b175d15ace4047a711.jpg
Материал — литьевой поликарбонат. Термостойкость деталей из этого материала по параметру «размягчение по Вика при 50Н» составляет около 142 °С. Это на актуальный момент самый термостойкий из доступных мне филаментов.
Как видно — усадки нет, края ровные, не поднятые. И это при заполнении в 100%. Усадка при плавном охлаждении детали (около 3 ч суммарно) минимальна, для этого дописываю в конец G-code исполняемого файла следующие команды:

M190 S140
G4 S900
M190 S130
G4 S900
M190 S110
G4 S1800
M190 S90
G4 S1800
M190 S130
G4 S1800
M190 S90
G4 S1800
M190 S85
G4 S450
M190 S80
G4 S450
M190 S75
G4 S450
M190 S70
G4 S450

По своим свойствам детали из PC напоминают литые. Прочность и свариваемость — по ощущениям лучше PETG, но, в отличие от него, получаются намного более термостойкие детали, которые хорошо механически обрабатываются.
Кстати — отделяемые поддержки часто рвутся не по слоям. На изломе самих деталей — фактура литых, словно осколки стекла.
Очень жаль, что эта катушка заканчивается и не знаю, где брать подобную — производитель этого конкретного прутка пустил всю партию в переработку из-за непригодности к печати на обычных принтерах.

Теперь немного про почившую Ultrabase.
По мере насилия над этой адгезивной плитой ее свойства от работы на непроектных параметрах (>120 °С) начали ухудшаться. Сначала перестал липнуть PLA, потом для ABS’а пришлось поднимать температуру до 110 °С, после печати PC (поликарбонатом) начал печатать пластиковые уголки на верхнюю крышку принтера на фото из ZBS и поставил температуру платформы в 115 °С, в итоге — два уголка отошли вместе с покрытием.
Само покрытие, к слову, от греющего стола отделилось довольно легко — весь клейкий термоскотч под ним был коричневатого цвета.
Для дальнейших экспериментов был приобретен в OBI комплект из 4-ех зеркальных плиток 200х200 мм, одна из которых и заняла свое место в качестве рабочей поверхности.
2e7fa7252761fb46ebe81074c2eefd81.jpg
Теперь из наблюдашек и проблемок:
  • при парковке «в домик» по оси Z в положение Zmax ремень оси Z шириной в 10 мм ведет себя нормально. Повторяемость прихода столика в положение Z=0 составляет около 20 мкм. Проверял это подгонкой под прижим соплом листа тонкой писчей бумаги с помощью опции Marlin’а под названием Babystep;
  • при нагреве термокамеры под печать PC смещение стола по оси Z оказывает влияние на печать. В Z=0 столик приходит и не доходит до «холодного» положения примерно на 130 мкм (или 0.13 мм), что обусловлено, скорее всего, удлинением зубчатого ремня от нагрева. Проблему предвидел и в версии Tough-Steel v1.3 ремень подъема по оси Z был вынесен при проектировании в «холодную» зону из рабочей камеры;
  • дешевенькие термометры сопротивления (ТСП) типа Pt100 с китайской площадки от Fysetc (примерно как на фото ниже)
da652897d045181efd236b34fef7a912.png
не подходят. При нагревах выше 300 °С компаунд из гильзы выгорает и чувствительный элемент (ЧЭ) из нее может быть легко вытащен. Также начинается дрейф показаний (не пойму отчего — возможно, контакты на переходе от ЧЭ портятся) — откалиброванная поначалу по поверенному контактному термометру термопара сейчас периодически вместо 23 показывает то 34, то 43 и иногда до 70 °С;

  • контакты разъемов x2.54 на печатной головке для термопар/термометров сопротивления неприменимы ввиду недостаточной надежности — на высокой температуре принтер периодически «сваливается» в ошибку MAXTEMP (пропадает контакт на долю секунды). Заменил на винтовые клеммные соединения;
  • подкладки под балку оси X на каретки «рельс» — неправильно. При повышенной температуре они теряют свою жесткость, либо печатать их надо из того же материала, из которого изготовлена и печатная головка — вместо этого я сделал подкладки-стойки под сами рельсовые направляющие;
  • Marlin 2.0 глюковат. В моей конфигурации постоянные проблемы с чтением SD-карт — вплоть до внезапных перезагрузок. В релизной версии нужна будет более проверенная и стабильная плата. Скорее всего — от Duet3d.
Ну и куда ж без развлечений и детворы:
773a187797d1dc3790c994e654785d34.jpg
"Малыш" с первого фото позволяет печатать такие модели в сборе со 100% заполнением из ZBS. Без брима! И быстро. Да — Jerk по оси X составляет 30 мм/с, по оси Y — 20 мм/с и показатели были уменьшены по настоянию супруги с 40 и 30 мм/с соответственно, которая не могла привыкнуть к тому, что 15-ти килограммовая тумбочка «малыша» подпрыгивает, рычит, стучит и гудит.

Данная статья является дублем из моего личного блога на "tough-3f".
Подписаться на 3Dtoday
28
Комментарии к статье

Комментарии

17.03.19 в 21:00
0
у треугольников есть аэротитан полностью металлический, но с водянкой. Сорян, прижим тоже пластик.
18.03.19 в 01:57
0
Вот мне тоже кажется что без водянки не обойтись. И трубку подачи прутка в шубку одеть :)
18.03.19 в 04:30
0
В "титане" я несколько разочаровался. Даже в оригинальном. Слабый конструктивно узел редукторной шестерни подачи и самой подающей шестерни (вала? звездочки? колеса? как правильно эту зубчатую ерунду назвать то будет?), а конструктивный просчет в использовании в качестве оси рычага прижима самого вала двигателя - вообще что-то с чем-то.
18.03.19 в 23:02
0
Парни! Чё нарыл!!!!
17.03.19 в 23:12
0
Выглядит как принтер для работы на МКС.
18.03.19 в 04:31
0
тяжеловат для МКС ))) там какие-то космические сплавы нужны будут )))
17.03.19 в 23:18
2
По пластику. Если немного пообщаться с производителем, то окажется, скорее всего, что под тебя пару кило смогут сделать.
Ну а если там совсем адекватные товарищи, то и принтером обзаведутся и рекламу сделают.
:-)
18.03.19 в 00:25
3
Для себя сделал вывод, что детали принтера для высокотемпературной печати должны быть металлическими. А значит сначала надо сделать фрезер.
18.03.19 в 04:40
0
детали принтера для высокотемпературной печати должны быть металлическими.
Согласен. Но это уже в серии и там, где это действительно необходимо.

Также, PEEK на этом конкретно аппарате я "покорять" пока не собираюсь, а для рабочей температуры камеры в 85°С фиксатор крепления хотэнда (пока что установлен клон E3D v6) впоследствии постараюсь сделать из Ultem'а.

Дополнительно, для экспериментов, был заказан
2790a68637570e0344210c45e34ce57a.png


вот такой подсмотренный у товарищей хотэнд, на "ура" жующий-плюющий Ultran от Picaso.


сначала надо сделать фрезер
Прямо мои мысли повторяете. Ищу и рассматриваю открытые проекты небольшого фрезера с рабочим полем 150...200 на 200...220, способного пусть медленно, но верно, грызть цветные сплавы.
18.03.19 в 16:37
1
Вот станочек

Не очень быстро, но верно ( если под верно понимаем точно).
И поверьте, сделать самому такой вариант будет не дешевле.

А если смотреть на простые роутеры - то твм все печально :(, в маленьких размерах нет чугуна в основании = съем алюмишки по 0.3 мм за проход.
Но есть вариант еще - что-то типа WMD-16 с установкой на него ЧПУ самомтоятельно.

Доступ к плоскошлифу есть? Какие станки в доступности? как относитесь к полимербетону?
18.03.19 в 16:49
0
Не очень быстро, но верно ( если под верно понимаем точно).
И поверьте, сделать самому такой вариант будет не дешевле.
я как бы бюджет несколько (не в разы, примерно на 30%) скромнее планировал.
И рабочее поле 300х400 мне для моих нужд великовато. Вот что-нибудь по типу 150х200...200x250 да со шпинделем до 1.2 кВт....

А если смотреть на простые роутеры - то твм все печально , в маленьких размерах нет чугуна в основании = съем алюмишки по 0.3 мм за проход.
Минимально рассматривал бы на стальной сварной раме.
Доступ к плоскошлифу есть? Какие станки в доступности? как относитесь к полимербетону?
Теоретически доступ есть ко всему. Практически - все упирается во время и деньги.
18.03.19 в 17:11
1
Сразу по шпинделю - 2,2 кВт
И причина вот в чем, до этой мощности в китаяцах стоят спереди сдвоенные подшипники ( и то не во всех) сзади одиночки.
А вот в 2,2 в 80ых корпусах ( диаметр) уже 2 и там и там.
Так вот китайские полторашки живут очень не долго даже на мелких съемах. А сименсы и иже с ними в бюджет не лезут.

По стальной раме - варим, отпускам (термообработка), фрезеруем, шлифуем.

Я сейчас потихоньку пилю проект небольшого станка - надеюсь через месяца два допилю. Но это листовая 4ка, раскрой лазером, сварка аргоном, частичная заливка полимербетоном. И всеравно - + фрезеровка+ плоскошлиф.

А так - вот вариант хороший, только полгода назад он за 50-60 был доставаем, а теперь :(
Но имея доступ к плоскошлифу и ручному фрезеру - подобное можно сотворить и из проката.
18.03.19 в 01:53
1
В характеристиках ремней GT2 температура использования от -34 до +85.

Лердж продают термисторы HT-NTC100K до 350 градусов - уж не знаю туфту гонят, или нет.
18.03.19 в 04:46
1
В характеристиках ремней GT2 температура использования от -34 до +85.
По опыту - при +85°С ремень начинает "мазать" по роликам. Для экспериментов приобретен полиуретановый коричневый ремень.
Высокотемпературный ремень, отысканный на Ebay, заставляет плакать. >80$ за метр выходит. Может, проще будет после каждых 20-30 часов печати Ultem'ом менять ремень.

Лердж продают термисторы HT-NTC100K до 350 градусов - уж не знаю туфту гонят, или нет.
Продают. Не туфта. Проверял до +320°С на Lerdge же плате.
18.03.19 в 04:12
1
Помните что каретки до +80°С. У редких производителей до +85.

И переходите уже на металлические элементы коль хотети печатать повышенными температурами. А еще термокуб нужно заматывать или в силиконовую рубашку. Про водяное охлаждение Вам уже написали.


А выскотемпературные начинаются с печати от +320 и +120 — +150 в камере.
Тут и каретки ШВП Вам нужны для зоны с рабочей температурой выше +120°С.
Штуки не дешевые.

Отклонение по оси Z столе из-за его деформации при нагреве.
Даже при подогреве движения происходят. Если у Вас керамический ключ то там движение в 0.1мм это хороший результат.

И подобные измерения не бумагой проводят.
Хотя бы щуп используют.
18.03.19 в 05:03
0
Помните что каретки до +80°С. У редких производителей до +85.
Тут и каретки ШВП Вам нужны для зоны с рабочей температурой выше +120°С.
Штуки не дешевые.

На версии v1.3 рельсы осей YZ вынесены в "холодную" зону.
В рабочей зоне остались ось X и ремень XY.
Стоимость высокотемпературных кареток Bosch зашкаливает.
Представители Hiwin вообще, узнав, что надо всего несколько штук, потеряли интерес.
На Ali нашел условно бюджетные (примерно по $80) металлические каретки на 150°С для направляющих Mitsumi, но пока рассматриваю вопрос и нахожусь в поиске миниатюрных колесных (роликовых) кареток по типу SGR / OSGR, в составе которых нет пластиковых деталей, а уж в ролики набить более густой и термостойкой смазки в них проще.

термокуб нужно заматывать или в силиконовую рубашку.
Заматывать нужно. Но стекловолокно при температурах в 420°С может оплавиться, а силиконовый "носок" просто рассыпается уже при температурах около 280°С. Для таких температур надо смотреть уже что-то по типу асбестовых/базальтовых нитей.

Про водяное охлаждение Вам уже написали.
А выскотемпературные начинаются с печати от +320 и +120 — +150 в камере.

В отдаленных планах есть Delta для PEEK, по ней проработана как раз жидкостная система охлаждения. Для Ultem'а при температуре экструзии +380°С и фоновых температурах в районе +90°С есть возможность остаться в диапазоне воздушного охлаждения.

Отклонение по оси Z столе из-за его деформации при нагреве.
Тут именно вывод был сделан по средней величине в нескольких точках измерения и за несколько самих измерений. Т.к. стол вывешен на ремне по типу "полиспаст", считаю, что основной вклад вносит все-таки удлинение ремня. Вся поверхность не доходит до сопла в среднем на такую величину.

И подобные измерения не бумагой проводят.
Хотя бы щуп используют.
Горячо, щупом то :))) Столик то до 140°С разогрет. Вот и делаю бумагой - поднимаю столик в "0" по оси Z и подвожу до контакта (до прижима) бумаги с соплом с помощью "Babystep".
18.03.19 в 05:19
0
Холодной зоны в принтере для печати высокими температурами нет, а если Вы не закрываете верх то нет выполнения условий "температура камеры"

Если не продают у Вас автомобильный бюджетный селикон до +385°С, то путь к слюде.
18.03.19 в 05:30
0
Если не продают у Вас автомобильный бюджетный селикон до +385°С, то путь к слюде.
может, и правда - попробовать испытать? Зонный перегрев в 20-30°С насколько ему критичен будет?
Холодной зоны в принтере для печати высокими температурами нет
Говорю же - в версии v1.3 есть. Физически рельсы / ремни располагаются в вентилируемом отсеке, а рабочие органы (балка X, кронштейны подстолья Z) сообщаются с рабочей камерой через прорези в стенках.

а если Вы не закрываете верх то нет выполнения условий "температура камеры"
закрываю. На фото еще верхнее стекло не привинчено (умудрился потерять... где-то).
18.03.19 в 05:35
1
Прорези не помагают. При печати больше 30мин уже все прогревается.
Я уже убил фторопластовый подшипник. Моторы оказались мощнее чем клин.
18.03.19 в 06:53
1
Прорези не помагают
ну что ж все тайны то выдавать заставляете? Помогают. Просто "холодный" отсек должен вентилироваться, с поддержанием некоторого положительного давления по отношению к рабочей камере. Естественно - поступления холодного воздуха в рабочую камеру должны учитываться в ее тепловом балансе.

Помимо термостойкости кинематических элементов сейчас решаю вопрос поддержания теплового баланса камеры. В связи с увеличившейся областью печати и возросшими габаритами принтера, а также с паразитными потерями тепла от притоков из "холодных" зон возникла потребность в подогреве рабочего пространства. Пока остановился на варианте мощных резисторов на радиаторах, размещенных в нижней зоне на стенках рабочей камеры. Также, для выравнивания температурного поля, потребуется интенсивная конвекция камеры, которая тоже увеличит теплопотери.
18.03.19 в 07:10
1
Проходил и это.

Лабирит немного способствует, но при +100 и выше если вдруг откажет охлаждение очень быстро подшипники набирут температуру.
Дополнительная система контроля и оповищения конечно хорошо, но это уже не домашний уровень.

Плюс лабиринт создает дополнительные сложности при сборки.

Лабиритный элемент конечно же не составной, на составном забудьте про точность и скорости.


Локальное охлаждение тоже не домашний вариант.

В прошивки и контроллеры нужно добавлять контроль всего этого, а этим ни кто не хочет заниматься.

Чипы дорогие и т.д. и т.п. лишний цент затмевает перспективы подпитывая лень.
18.03.19 в 07:26
1
:)))))))))
не могу сдержаться и выдаю как под пытками
Дополнительная система контроля и оповищения конечно хорошо, но это уже не домашний уровень.
Проходил и это.
В прошивки и контроллеры нужно добавлять контроль всего этого, а этим ни кто не хочет заниматься.
Вариант Light - отдельные термопредохранители в защищаемом пространстве:
1) "Подвал" на +50°С
2) Кожух оси Y на +80°С
3) Кожух оси Z на +60°С
4) Рабочая камера на +105°С
5) Ищу маленький термопредохранитель в нагревательный кубик на +450°С. Но реализовывать придется скорее всего через дополнительную ТСП/термопару с отдельным промышленным преобразователем-термостатом.

По срабатыванию термопредохранителей - аппаратное обесточивание агрегата. На "дуньку" такие защиты вешать считаю опасным.

да и разрабатываемый принтер даже в случае выпуска в формате Kit'а для сборки - это будет уже далеко

не домашний уровень
Чипы дорогие и т.д. и т.п. лишний цент
Возможность аппаратного разогрева печатной головки выше температуры воспламенения ABS'а считаю достаточным основанием не экономить на безопасности.
18.03.19 в 05:28
0
18.03.19 в 14:52
1
Листанул тему не вчитываясь сильно. Вижу что от высоких t многое не сдюжило и поплавилось. Ну это понятно. А что мешает многие кронштейны, держатели и пр, то что греется, отпечатать из пла/кастов и отлить по технологии ЛВМ из люминя? В теории, мелочь можно тупо в микроволновке на кухне лить в гипс с кварцем. Ну или найти "теплое местечко" по этой теме.

Я себе ваяю принтер... Хороший. И что бы PEEk победить. И пришел я волей неволей к литью лвм. Как открыл для себя такое дело, так прям все процессы завертелись на качественно другом уровне. Единственное- рекомендации литейщиков- стараться стенки/не делать менее 2,5-2,8мм. Иначе геморно проливаются.

И в принципе при заказе деталей к принтеру, всякие натяжители хитрые, скобы и пр, что не смогли мне изготовить путем плазмы/гибки, все просто пошло в литье по лвм.

К примеру- не по теме конечно, но все же. Даже достаточно крупные объекты можно лить через печать. На фото модификация цевья от CG для Сайги 9. Перемоделировано, добавлено мясо, интегрирован передний взвод. Покрашено. Установлено взамен родного "угля".

Коэфф усадки при печати выловил правильный, поэтому детали даже сильно по посадочным не подгонял. обрезал литники, зашкурил, покрасил, собрал. К принтеру детали вообще минимум обработки. Прогнать/нарезать отверстия/резьбы и вперед покорять Цельсия.

7a1ffa62b1bba35cb2857a1e67555d3e.JPG
f3f16e764adb74ac0d20897f95db8602.JPG
18.03.19 в 15:33
1
SEM и PrintProduct делают поликарбонат.
18.03.19 в 17:16
0
Делают, но он немножко не такой - помягче, видимо - в угоду более лучшей экструзии. Пытался сегодня макро разломанной детали из этого конкретно PC сделать - не получается, не фокусируется на полупрозрачном пластике телефон, попробую зеркалкой. На изломе деталь просто "литая".
18.03.19 в 22:18
0
Расположите рядом контрастный объект на том же расстоянии, на него получится сфокусировать
18.03.19 в 17:00
0
- Высокотемпературная камера
- Пластиковые детали
GG
Еще скажите что у вас там проводка вся ПВХ проводами сделана внутри, прям ккккомбо будет.
18.03.19 в 17:14
0
Дабы успокоить - все провода от "головы" в PTFE изоляции, к нагревательному элементу - в силиконовой изоляции. К нагревательному столу - в мелованной ПВХ с термостойкостью 90 С. Предсказатель Вы так себе, если честно.

Да и с наблюдательностью тоже что-то делать надобно. Где Вы в данном конкретно проекте ВЫСОКОтемпературную камеру усмотрели?
Фоновые температуры в 85 С позволяют использовать PC сплавы с термостойкостью >130 C для элементов.

ккккомбо
как-то не получается, ну?
18.03.19 в 18:48
0
Я усмотрел в названии "высокотемпературная печать" вот и думал камеру до 120-130 разогнать смогли под ультем.
Рад что про проводку догадались.
18.03.19 в 18:55
0
под ультем
Печатаются небольшие детали (до 100 мм) при фоновых температурах +90 С, столе +160...+170 С.

Конечно - ультем ультему рознь. Есть у меня катушка китайского - так на нем температура печати указана +310 С. И сильно сомневаюсь, что это PEI. Хотя деталь из него до +150 С разогревал - не "плыла".

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Встречайте Ultimaker Cura 4.0

Спикеры Top 3D Expo 2019: Юсеф Хесуани из 3dbio - 3D-печать органов и тканей

Загрузчик, прошивка, BlTouch на Anet E10

Marlin на стероидах. Часть вторая, сборка, первый дым и работа над ошибками.

Применение большого фотополимерного принтера Liquid Crystal в бизнесе.

Самый точный фотополимер для LCD принтера. Осторожно, много фото-полимера!