3д печать
тел.: +7 903 310 0081

Экструдеры пасты, часть 2

2. Direct Air Pressure Extruder (DAPE)

Часть первая — шприцевые экструдеры с шаговым двигателем.

Экструдеры с прямым давлением воздуха, сокращенно DAPE, почти полная противоположность шприцевого насоса с шаговым двигателем. Вместо механического привода для продавливания поршня используется давление воздуха напосредственно на материал. Эта конструкция экструдера радикально проще и легче, чем описанная ранее. На верхнюю часть шприца накручивают крышку с трубкой, которая присоединена к воздушному компрессору. Включение/выключение воздушного давления контроллируется соленоидным клапаном.
С помощью данного метода начало и конец экструзии происходит почти мгновенно. Конструкция экструдера получается легкой, но требует дополнительно воздушного компрессора. К сожаленью, еще не все дома оборудованы центральным распределением воздушного давления (Бельгия), поэтому компрессор должен быть установлен где-то рядом.

Этот подход впервые был предложен Заком Хокеном для Makerbot Frostruder MK2, но если снова покопаться в истории RepRap, то Эндрианом Бойером еще в 2007 году был предложен «сырой» по конструкции экструдер, использующий воздушный шарик наполненный пастой внутри 1,5 л PET-бутылки. Давление в PET-бутылке накачивалось обычным велосипедным насосом.

В Unfold мы все еще используем DAPE из-за относительной простоты реализации. Мы разработали пару вариантов для 3д принтера «Rapman», который стал очень популярным с экспериментальным экструдером пасты поскольку его печатный стол двигается только по оси Z. По слову «Claystruder» вы можете найти эти проекты на thingiverse.com.
Британский керамист Джонат Кип, для примера, продемонстрировал свой DAPE с 310 мл пищевым шприцом, который установлен непосредственно на каретку DeltaBot XYZ. Как и следовало ожидать, у DAPE есть проблемы с управляемостью, предсказуемостью экструзии и совместимостью с reprap-электроникой и существующими слайсерами. Первая проблема в том, что есть множество переменных участвующих в получении предсказуемого и повторяемого потока. Наиболее очевидные — это воздушное давление и вязкость материала, совокупность которых должна дать определенный поток. Затем нам нужно учесть еще и трение поршня, изменение объема материала в шприце и пр.
Небольшие изменения вязкости материала можно компенсировать поднимая или опуская давление воздуха. Постоянное непрерывное давление воздуха дает большой разброс скорости потока, в зависимости от типа материала. Сравните это с SDSP, где постоянная скорость шагового двигателя обеспечивает постоянную скорость истечения материала, слабо завися от его типа и вязкости.
Есть множество идей для устранения хаотичности в системе. Устранение некоторых известных эффектов и работа с параметрами системы воздушного давления можно внести непосредственно в прошивку. Но это может потребовать замену шприца для каждой новой печати, поскольку в использованном шприце поршень работает по разному, и вообще консистенция никогда не бывает одинаковой для каждой печати и изменяется на протяжении всего процесса. Сегодня мы можем контроллировать эти параметры только на уровне железа, но не в reprap стиле.
Одно из решений — это создать обратную связь с помощью электронно-управляемого клапана с мониторингом потока проходящего через сопло, и регулировкой давления для достижения желаемого расхода. Такие компоненты есть, но они отнюдь не дешевые. В качестве альтернативы можно попробовать динамически контроллировать скорость печати на основе расхода в разумном «работоспособном» диапазоне скоростей, не слишком быстро и не слишком медленно.
К сожаленью, дешевые способы измерения скорости потока материала с высокой вязкостью, не препятствующие истечению, пока не найдены. Большинство из нас, активно печатающих керамикой, пользуются очень простым экструдером с прямым давлением воздуха, но так как принтер не имеет возможности узнать сколько материала выходит из его сопла в любой момент времени, то мы все должны нянчиться со своими машинами и постоянно их подстраивать. Процесс становится больше похож на ремесло, чем на 3д печать.

Также сохраняется проблема с несовместимостью DAPE с существующей электроникой, прошивками и слайсерами. Шаговых двигателей нет, только электронные клапана и датчики расхода. Но это и не важно, потому что сама идея управления экструдером с помощью подачи давления и его прекращении весьма слаба. Каждый раз, когда на шприце было сброшено давление и его надо быстро вернуть к предыдущему значению, скорость потока может быть разной, повторяемость будет низкой. Одним из решений было бы поддержание постоянного уровня давления и дросселирование потока проходящий через сопло. Для таких задач существуют различные промышленные клапаны и их легко можно воспроизвести. F@H использовала такой промышленный клапан между шприцом и соплом. Старинный RepRap Support Extruder 1.0 использует подобный метод.

Честно говоря, большинство людей использующих DAPE (в основном для печати керамикой) в конце концов перестали использовать электронные клапана и сосредоточили свои усилия на создании объектов которые можно напечатать непрерывным потоком, без необходимости перещать экструдер в холостую. Давление подается в начале процесса и выключается по окончании печати. Как и в случае с SDSP, если вы не возражаете против ручного управления экструзией, DAPE отличный способ для знакомства с керамической печатью и создании крупных объектов.

В третьей части будет Positive Displacement Extruders.

1 комментарий
Добавить комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться.