Как устроен FFF(FDM) 3d принтер? Часть 2.

Первую часть статьи читайте по ссылке.

Система обратной тяги

Специальная система отвода, применяющаяся в 3d принтерах, позволяет удалить лишний материал, который ранее был использован. Во время всасывания, система подачи начинает работать в обратном направлении. Сам процесс можно сравнить с ситуацией, когда вы выдавили лишнюю зубную пасту на щётку и собираете её обратно в тюбик.

Во время печати, большая часть пластика подаётся непрерывно, кроме тех моментов, когда нужно создать какие-либо зазоры в изделии, или для того, чтобы перескакивать через ранее распечатанные зазоры.

Термопластик во время печати не становится полностью жидким, а в зазорах могут образовываться остатки, которые нужно будет удалить. Эти остатки напоминают паутину, а иногда их количество просто зашкаливает, соответственно переводится некоторое количество самого печатного материала. Пускай в единичных случаях количество отходов будет небольшое, но что если дело касается производства промышленных масштабов? Собственно, для того, чтобы не возникало этих остатков как раз и была создана система втягивания нити.

Двойной экструдер

Некоторые FFF 3d принтеры комплектуются двумя экструдерами. Основное преимущество двойного экструдирования заключается в возможности использования двух пластиковых нитей (или других материалов), различающихся по цвету и типу. Именно использование парного печатного элемента, стало своеобразным технологичным прорывом. К тому же пришлось изрядно поработать с программным обеспечением, которое отвечает за перемещение самих печатающих механизмов, так как каждый из них должен работать по собственному алгоритму и, одновременно, учитывать движение своего «напарника».

Хотя за 3d принтерами будущее, но научить создавать изделия или некоторые их элементы прямо в воздухе, получится нескоро. Чтобы решить эту проблему, как раз-таки и используется две накаляющиеся головки, на каждую из которых может подаваться материал не только различный по цвету, но и по своей структуре.
На практике довольно часто применяется комбинация из PLA (или ABS) нити и поливиниловый спирт (PVA). В то время как из PLA нити укладывается основной контур, PVA выполняет опорную функцию для «висячих» элементов. Почему поливиниловый спирт? Потому что он обладает необходимыми для печати характеристиками (пластичность), а также растворяется в воде. Последнее также очень важно, так как поддерживающие конструкции можно будет просто поместить на некоторое время в воду и они растворятся.

Если же на оба экструдера подавать одинаковые материалы, то отделение опорных элементов может вызывать некоторое затруднение, к тому же гораздо повысится шанс на повреждение изделия во время очистки.

Помимо PVA, можно использовать ударопрочный полистирол (междунар. HIPS), который растворяется в специальной жидкости под названием лимонен, применяющейся, помимо трёхмерной печати, в изготовлении различных парфюмерных изделий, так как имеет специфический цитрусовый запах.

Преимущество полистирола перед PVA заключается в том, что он не поглощает влагу из воздуха, которая может деформировать изделие до момента его полного затвердевания. Изделия же из PVA необходимо хранить в специальном герметичном пространстве, защищенное от воздействия окружающей среды, и где будет расположен специальный наполнитель, который поглотит то минимальное количество влаги, находящееся в воздухе.

Нагревающие элементы

Нагревающий элемент, как правило, состоит из алюминия и имеет квадратную или же цилиндрическую форму. Он отвечает за разогрев материала и в процессе печати его температура достигает 250 градусов Цельсия. Такие температуры требуют дополнительной теплоизоляции, чтобы предотвратить термическое повреждение других составляющих 3d принтера. Несмотря на такие температуры, шансы на самовозгорание устройства очень низки, поэтому устройство можно считать полностью безопасным.

Накаляющий элемент – это часть экструдера и одним из его элементов является непосредственно сопло, через которое подаётся печатный материал. Температура накаливания контролируется термодатчиком.

Диаметр сопла может варьироваться от 0,2 до 0,5 мм и именно от него зависит максимальное разрешение, в котором будет создаваться объект. Чем меньше сопло, тем мельче могут быть размеры изделия, которое печатается. Но маленький диаметр сопла также влияет на скорость печати. Если вы планируете быстро печатать простые изделия – остановите свой выбор на сопле с диаметром 0,5 мм.

Термодатчик также является очень важной частью конструкции, так как разные виды пластика требуют определённых температур и их нужно постоянно контролировать.
Теперь, когда вы знаете об основных элементах, которые отвечают за работу с материалом, можно легко представить часть процесса создания 3d объекта.

Термопластиковая нить отматывается от катушки и продвигается в сторону нагревающих элементов. Далее, она попадает под воздействие нагревающего блока и становится полужидкой, после чего проталкивается через сопло наружу. По мере передвижения печатающей головки, расплавленный пластик укладывается по заданным координатам на специальную платформу. После того как пластик ложится на нужное место, он практически сразу остывает и затвердевает. Этот цикл повторяется до тех пор, пока изделие не будет полностью готовым.

Продолжение читайте в третьей части статьи.