Компоненты FDM-принтера — корпус, экструдер, стол.

В прошлой статье мы говорили о популярных технологиях 3D-печати. В этой статье мы рассмотрим строение FDM-принтеров.

Из чего состоит?

Обычный 3D-принтер состоит из корпуса, двигателей, экструдера, стола и электроники. Каждый их этих компонентов является неотъемлемой частью любой FDM-машины. И если с электроникой все очень сложно ввиду ее вариативности, то с корпусом, экструдером и столом все несколько проще. О них и пойдет речь. 3D printer printing: Anycubic I3 Mega 3D Drucker

На фотографии можно видеть экструдер, стол и часть корпуса

Корпус

Корпус — это каркас 3D-машины, именно на нем держатся все компоненты. Он может быть либо открытыми, либо закрытыми. Несмотря на то, что принтеры с закрытым корпусом дороже, они имеют ряд преимуществ:

  • Шумоизоляция.
  • Изоляция механики от грязи, пыли, волос, шерсти животных.
  • Изоляция механики от детей.
  • Защита от сквозняков и перепадов температур (они страшны для инженерных пластиков).
  • Едкий запах пластиков (ABS) не распространяется на всю комнату.
  • Более качественная печать инженерными пластиками (ABS, Nylon, HIPS).

Flashforge Finder (360° turntable view)

3D-принтер Flashforge с закрытым корпусом

Однако, несмотря на перевес в сторону принтеров с закрытым корпусом, не стоит забывать про то, что иметь открытый принтер не критично. Более того некоторые умельцы изготавливают корпус самостоятельно.

Кинематика

Абсолютно каждый FDM-принтер имеет подвижные детали и платформы, которые действуют по кинематической схеме устройства; каждый тип сильно отличается от других.

Картезианская/Декартова

Самая популярная схема кинематики среди FDM-машин, осуществляется на основе трех Декартовых осей — X, Y, Z. Чаще всего экструдер передвигается по одной горизонтальной оси и одной вертикальной, а платформа двигается по другой горизонтальной оси. Тем не менее, существуют и альтернативные конфигурации перемещения.

3D-принтер Prusa с картезианской кинематикой

Картезианская система имеет множество преимуществ, именно поэтому она является самой распространенной среди любителей объемной печати. А именно:

  • Популярность. Так как принтеры этой системы самые распространенные, то найти информацию, запчасти или же какие-то гайды на русском языке не составит труда.

  • Простота сборки. Обычно собранные 3D-принтеры стоят дороже, из-за чего есть смысл покупать наборы для самостоятельной сборки. Со сборкой/ремонтом принтера картезианской системы может справиться даже новичок.

  • Стабильность результатов. По сравнению с другими системами кинематики, эти принтеры имеют отличные показатели точности и качества печати.

Дельта

Данный тип кинематики подразумевает неподвижный стол для печати и экструдер, имеющий три точки крепления и передвижения, что дает определенные положительные и отрицательные стороны.

3D-принтер Monoprice с дельта кинематикой

Достоинства:

  • Компактность. Принтеры данной системы зачастую занимают мало места в длину и ширину, но могут быть высокими.

  • Печать высоких деталей. Несмотря на то, что печать длинных и широких моделей затруднительна, принтеры системы дельта идеально подходят для печати высоких моделей (вазы, стаканы, башни и др.).

  • Некоторые модели принтеров можно самостоятельно удлинить.

  • Более высокая скорость печати по сравнению с картезианской системой.

Недостатки:

  • Неточность. Из-за специфики системы кинематики, дельта принтерам свойственно делать множество ошибок при печати.
  • Сложность конструкции. Сложность конструкции типа дельта намного выше картезианской, что дает массу неудобств, а именно сложность в самостоятельной сборке и ремонте.
  • ПО и электроника. Так как система работы с координатами сильно отличается и довольно сложна, то нужна более мощная, а значит и дорогая электроника. Это же касается и ПО.

Экструдер

Экструдер — неотъемлемый элемент любого 3D-принтера. Этот инструмент предназначен для расплавления пластиковой нити и выдавливания ее на стол. Есть два типа подачи материала через экструдер.

Прямая подача

Подача осуществляется шаговым двигателем напрямую в экструдер, двигатель находится на самой каретке.

hUBDSC_6801-min.JPG

Экструдер с прямой подачей

Плюсы:

  • Быстрая замена пластика.
  • Для подачи материала не нужен мощный двигатель.
  • Минимальная погрешность в подаче пластика.
  • Можно печатать гибкими материалами.

Минусы:

  • Сложная конструкция создает проблемы при сборке и ремонте.
  • Увеличивается масса каретки за счет подающего двигателя.
  • Из-за большой массы увеличивается инерция, что может привести к неточностям.
Боуден подача

В данном случае двигатель, подающий материал, расположен на корпусе принтера, а не на самой каретке. Материал проходит по PTFE-трубке в экструдер.

Prusa i3 改遠端送料

Экструдер с боуден подачей через PTFE-трубку

Плюсы:

  • Уменьшенная нагрузка на каретку.
  • Упрощенная конструкция.
  • Выше точность по сравнению с прямой подачей.
  • Выше скорость.

Минусы:

  • Крайне тяжело печатать гибкими материалами.
  • Увеличивается погрешность в подаче пластика.
  • Долгая заменя пластика.
  • Необходим мощный двигатель для подачи материала в экструдер.

Стол

Стол для печати в большинстве своем — это подогреваемая поверхность, на которую осуществляется выдавливание расплавленного материала экструдером. Задача каждого стола — удерживать модель на одном месте. Разные покрытия справляются по-разному с этой задачей.

PEI

Пленка из полиэфиримида используется на многих принтерах с завода. Такой вид покрытия отлично подходит для новичков, так как требует минимальных усилий для печати.

DSC_6803-min-(1).JPG

PEI-пленка на столе 3D-принтера Prusa

Плюсы:

  • Имеет хорошую адгезию с пластиком (ABS, PLA, PETG, TPU).
  • Термостойкая.
  • Довольно крепкая.

Минусы:

  • Цена.
  • Необходимо каждый раз обезжиривать поверхность.
  • Имеет плохую адгезию, если печатать без подогрева стола.
Стекло/зеркало

Стекло также распространено среди 3D-принтеров. Стекло может быть обычным оконным, зеркальным, боросиликатным, фосфатным, силикатно-известковым и другим.

Зеркало, закрепленное к столу 3D-принтера

Плюсы:

  • Цена.
  • Легко установить.
  • Легко добиться хорошей адгезии.

Минусы:

  • Хрупкость.
  • При попытке отделить модель от стекла можно порезаться, если треснет стекло
  • Низкая термостойкость (но не у всех типов).
Магнитная поверхность

Еще один тип покрытия стола. Имеет шершавую поверхность, сделанную из магнитного материала. Отлично подходит для новичков, как и PEI-пленка.

Магнитная подложка Creozone

Плюсы:

  • Гибкость.
  • Цена.
  • Отличная адгезия.

Минусы:

  • Необходимо обезжиривать через каждые 3-4 принта.
  • Иногда адгезия излишне сильная и отодрать модель очень тяжело.
  • Со временем адгезивные свойства деградируют.

Итог

Несмотря на все плюсы и минусы всего описанного, не существует чего-то абсолютно универсального, что работало бы замечательно и не имело бы нареканий. Так или иначе для знакомства с 3D-печатью отлично подойдет любой 3Д притер, ведь большинство FDM-принтеров легко улучшать самому. Захотел закрытый корпус? Сделай сам! Нужно изменить тип крепления экструдера? Пожалуйста! Ну а менять покрытие стола вообще дело нескольких минут.