Сделав собственную бокс для сушки филамента, можно сэкономить деньги, высушить несколько катушек одновременно и подобрать нужные настройки. Ознакомьтесь с инструкцией ниже, чтобы узнать, как это сделать!
В 3D-печати поддержание качества филамента очень важно для получения ровных и качественных отпечатков. Многие типы филаментов, особенно нейлон, TPU и поликарбонат, очень гигроскопичны, то есть они быстро впитывают влагу из воздуха. Хотя PLA, ABS и PETG не так быстро впитывают влагу, как нейлон, они все равно могут намокать во влажной среде и время от времени нуждаются в сушке.
Наполненные влагой филаменты могут привести к проблемам 3D-печати и некачественным отпечаткам. Чтобы предотвратить эти проблемы, основным инструментом для создателей становится сушилка для филамента. Вы можете легко купить такую сушилку, но у коммерческих сушилок есть свои ограничения, особенно если вам нужно управлять несколькими катушками. В этой статье мы рассмотрим, почему разработка и создание собственной сушилки может стать экономически эффективным и выгодным решением.
На примере проекта сушилки для филамента AeroDry расскажем вам о наиболее важных аспектах создания собственной сушилки для филамента, начиная с советов по моделированию в САПР и заканчивая сборкой компонентов.
Зачем нужна сушилка?
Сушилка для филамента — это специализированное устройство, используемое для удаления влаги из филаментов для 3D-печати. Принцип работы относительно прост: Он нагревает филамент настолько, чтобы испарить влагу, не превышая температуру стеклования филамента, при которой материал размягчается или деформируется.
Например, PLA лучше всего сохнет при температуре 40-50 °C (104-122 °F), а нейлон требует более высоких температур, около 80-90 °C (176-194 °F). Этим устройствам обычно требуется от 4 до 6 часов для сушки филамента, в зависимости от содержания влаги и филамента.
Когда филамент впитывает влагу, его диаметр может увеличиться на 20-40 микрон, что приводит к неравномерной экструзии и засорению сопла, делая печать ненадежной. Кроме того, влажный филамент при нагревании выделяет пар, образуя пузырьки, которые ослабляют печать, нарушая ее структурную целостность. Кроме того, вы можете заметить такие дефекты, как паутина и слабое сцепление слоев.
Сушилки для филамента крайне важны, поскольку они помогают уменьшить эти проблемы, гарантируя, что отпечатки получаются чистыми, прочными и без дефектов поверхности. Хотя некоторые люди предпочитают использовать для сушки филамента такие приборы, как дегидраторы для пищевых продуктов, специализированные сушилки для филамента предназначены для более точного регулирования температуры, что очень важно для предотвращения повреждения филамента.
Зачем создавать свой собственный проект?
Создание собственной сушилки для филаментов — это экономически эффективная и гибкая альтернатива, особенно по сравнению с коммерческими сушилками, которые могут достигать высоких температур, необходимых для чувствительных к влаге филаментов, таких как нейлон и поликарбонат. Эти материалы необходимо сушить при температуре около 70 °C (158 °F), чего не могут достичь многие недорогие коммерческие сушилки.
Для высокопроизводительной сушки этих современных материалов лучше подходят такие устройства, как Creality Space Pi и SUNLU S4. Сушилка Creality Space Pi, которая стоит около 7000 рублей, обеспечивает контроль температуры до 70 °C, что делает ее идеальной для таких материалов, как нейлон. Другой вариант — SUNLU S4 по цене около 14000 рублей, который также достигает более высоких температур, подходящих для более прочных филаментов.
Одной из основных причин для разработки и создания собственной сушилки для филаментов является экономия средств. Самодельная сушилка, например, с использованием пищевого дегидратора, может стоить всего 3000 рублей, что значительно дешевле коммерческих сушилок для нитей, о которых говорилось выше.
Персонализация — еще одно ключевое преимущество создания собственной сушилки. При изготовлении сушилки «сделай сам» вы можете сконструировать ее таким образом, чтобы она вмещала несколько катушек с филаментом или включала дополнительные функции, например датчики влажности или тефлоновые трубки для подачи филамента непосредственно в принтер. Такая гибкость позволяет адаптировать сушилку к конкретным условиям печати и потребностям.
Помимо финансовой выгоды, проектирование и создание собственной сушилки для филамента имеет и образовательную ценность. В процессе создания сушилки вы получите практический опыт работы с 3D-моделированием, электроникой и решением проблем. Такое обучение поможет вам лучше понять технологии и материалы 3D-печати. Кроме того, вы получите огромное удовлетворение от создания функционального, индивидуального оборудования, которое еще больше укрепит ваши навыки.
Однако самостоятельная работа не лишена опасностей. Самодельные сушилки могут потребовать больше проб и ошибок для точной настройки; неправильная настройка может привести к перегреву или несовместимым результатам сушки. Коммерческие сушилки обеспечивают точный контроль температуры, более быстрое время сушки и часто могут сушить филамент во время печати, чего трудно добиться при использовании самодельного решения.
AeroDry
Когда мы приступили к разработке AeroDry, нашей главной целью было создание 3D-печатной сушилки для филамента, которая могла бы составить достойную конкуренцию изысканным коммерческим сушилкам, но при этом стоила бы значительно дешевле. Мы знали, что многим 3D-печатным сушилкам не хватает производительности коммерческих вариантов, особенно в плане эффективности сушки и общей мощности. И хотели решить эту проблему, предложив решение, которое не только хорошо работает, но и доступно для разработчиков, как с точки зрения доступности, так и простоты использования.
Одной из первых проблем, которую нужно решить, была производительность. Многие сушилки для филаментов, представленные на рынке, ограничиваются сушкой одной катушки за раз. Для тех из нас, кто работает с несколькими филаментами и нуждается в их подготовке для различных проектов, это просто неэффективно. Именно поэтому мы разработали AeroDry, способный одновременно вмещать до трех катушек филамента весом 1 кг. Это позволяет готовить несколько филаментов одновременно, экономя время и избегая задержек, связанных с постоянной сменой катушек. Кроме того, AeroDry имеет три отверстия для подачи филамента, что позволяет подавать все три филамента непосредственно в принтер, не вынимая их из сушилки.
Для повышения эффективности сушки включили в конструкцию два вентилятора 5015. Они расположены рядом с нагревательным элементом, который представляет собой RepRap MK2B — стандартный нагревательный элемент 3D-принтера, эффективно циркулирующий горячий воздух из нижней части сушильной камеры в верхнюю через внутренние вентиляционные отверстия. Постоянный поток воздуха обеспечивает равномерное высыхание филамента, предотвращая проблемы, связанные с влажностью, которые часто приводят к неудачным отпечаткам.
Электроника проста, но надежна. Благодаря таким компонентам, как блок питания Meanwell, ПИД-регулятор Rex C100 и твердотельное реле (SSR), AeroDry обеспечивает точный и надежный контроль над процессом сушки, гарантируя стабильную температуру. Хотя коммерческие сушилки также предлагают аналогичные функции, AeroDry обеспечивает эти возможности за меньшую стоимость.
В дополнение к активным компонентам сушки необходима пассивная сушка, поскольку можно хранить филамент в сушилке без активной сушки. По этой причине мы разработали карманы в AeroDry, в которых хранятся пакеты с влагопоглотителем. Это позволяет сушилке работать в качестве сухого бокса, когда она не используется, сохраняя филаменты без влаги даже без работающих вентиляторов и нагревательного элемента.
Проектирование сушилки для филамента
Как уже говорилось выше, одним из самых значительных преимуществ создания сушилки для филамента с 3D-печатью является возможность ее настройки. Благодаря свободе проектирования и печати собственного сушильного устройства вы можете адаптировать его к различным размерам катушек, типам филамента и дополнительным функциям. Вы можете адаптировать конструкцию под конкретные нужды, такие как управление воздушным потоком, контроль температуры или даже двойное назначение (например, объединение сушилки и ящика для хранения).
С точки зрения экономичности, путь «сделай сам» позволяет сэкономить деньги. Поскольку коммерческие сушилки для филамента стоят до 15000 рублей, создание собственной может значительно сократить эти расходы. Кроме того, самостоятельная разработка сушилки означает, что со временем вы сможете модернизировать или модифицировать ее, не покупая новую систему.
В следующих разделах расскажем вам о некоторых наиболее важных моментах, которые следует учитывать при создании собственной сушилки для филамента.
Материалы и оборудование
Для корпуса сушилки необходимо использовать термостойкие материалы, такие как ABS или PETG. Эти материалы могут выдерживать более высокие температуры, что необходимо при сушке таких типов нитей, как нейлон или поликарбонат. ABS особенно хорош своей жесткостью и термостойкостью, в то время как PETG предпочитают за простоту использования и устойчивость к деформации.
Что касается оборудования, то необходимо несколько ключевых компонентов:
- Нагревательный элемент: Вы можете использовать PTC-нагреватель для контролируемого, последовательного нагрева или даже нагревательную билд-пластину для 3D-принтера (например, RepRap MK2B) для экономичного решения проблемы нагрева. Нагреватель должен поддерживать температуру в диапазоне от 40 °C до 120 °C, охватывая диапазон сушки для всех типов филаментов.
- ПИД-регулятор температуры: Для обеспечения точного контроля температуры сушки необходим ПИД-регулятор. Он позволяет регулировать нагрев с помощью SSR, обеспечивая стабильные условия сушки без перегрева. Он может работать с полным диапазоном температур сушки филаментов.
- Пакеты с влагопоглотителем: В дополнение к активной сушке необходимо использовать влагопоглотители для поглощения остаточной влаги при выключенном нагревателе. Их можно поместить в карманы внутри сушилки, чтобы обеспечить пассивный контроль влажности, сохраняя филаменты сухими в течение длительного времени.
- Вентиляторы: использование вентиляторов обеспечивает равномерную циркуляцию нагретого воздуха по всей камере, создавая одинаковые условия для сушки всех катушек. Их расположение рядом с источником тепла помогает улучшить воздушный поток.
- Модуль датчика влажности: Включение датчика влажности позволяет контролировать уровень влажности в камере. Это очень важно для обеспечения достаточной сухости филамента перед использованием и позволяет точно регулировать процесс сушки.
Основные детали корпуса
Проектирование эффективной сушилки для 3D-печати требует тщательного рассмотрения нескольких критических элементов для обеспечения функциональности, долговечности и простоты использования. Вот несколько важных аспектов, на которых следует сосредоточиться при проектировании:
- Герметичный корпус: поддержание герметичности очень важно для предотвращения попадания влаги. Использование термостойкого силиконового герметика по краям корпуса гарантирует отсутствие зазоров, не позволяя влаге проникать внутрь. Если конструкция модульная, убедитесь, что детали надежно прикручены друг к другу, чтобы сохранить герметичность.
- Держатели катушек и направляющие для филамента: Настраиваемые держатели катушек необходимы для поддержки катушек разных размеров, независимо от того, используете ли вы катушки с нитью весом 1 кг или 3 кг. Их конструкция позволяет использовать катушки различных диаметров, что обеспечивает одновременную сушку различных типов нитей. Кроме того, можно встроить направляющие для нити, чтобы плавно подавать ее в 3D-принтер, пока она остается в сушилке.
- Крепления для электроники: Планирование пространства для электронных компонентов (нагревательный элемент, ПИД-регулятор, вентиляторы и т. п.) необходимо для того, чтобы все аккуратно разместилось в сушилке. Крепления для этой электроники должны обеспечивать достаточную вентиляцию, чтобы избежать перегрева, но при этом быть достаточно компактными, чтобы не мешать укладке филамента.
3D-моделирование
Успех проектирования сушилки для 3D-печати во многом зависит от выбранного вами программного обеспечения для моделирования. Продвинутые инструменты проектирования, такие как Fusion 360 или SolidWorks, идеально подходят для создания точных и сложных моделей. Эти платформы предлагают такие функции, как параметрическое моделирование, которое позволяет вносить коррективы без потери точности. Это позволяет разрабатывать более сложные детали, такие как держатели катушек, внутренние вентиляционные системы и места крепления электроники.
Хотя инструменты начального уровня, такие как Tinkercad, отлично подходят для новичков, им может не хватить функциональности, необходимой для проектирования очень сложных моделей, таких как сушилка для филаментов. Например, для создания внутренних каналов воздушных потоков, оптимизации пространства для компонентов или добавления таких функций, как контроль влажности, часто требуются более продвинутые функции, как в Fusion 360 или SolidWorks.
Одним из первых моментов при проектировании сушилки для филамента является сборка. Убедитесь, что сушилку можно легко собрать и разобрать, особенно если она состоит из нескольких частей.
Для соединения деталей очень важно предусмотреть правильные отверстия для винтов. Убедитесь, что отверстия немного больше (обычно зазор составляет 0,2-0,4 мм), чтобы учесть усадку во время печати и обеспечить плавное прохождение болтов. Это также относится к 3D-печатной резьбе. Использование соответствующих допусков обеспечивает плотное, но не слишком плотное прилегание винтов и гаек.
Также важно предусмотреть отсеки для электроники. Эти отсеки должны быть изолированы, чтобы избежать прямого воздействия тепла из сушильной камеры, которое может повлиять на работу или срок службы электроники. Включение таких элементов, как вентиляционные отверстия или каналы для прокладки кабелей, поможет сохранить электронику холодной, сохраняя ее функциональность.
Наконец, правильная подгонка и допуски всех деталей — ключевой момент в обеспечении надежной и герметичной сушилки для нитей. Правильные допуски помогут избежать таких проблем, как зазоры, которые могут пропускать влагу, или детали, которые плохо прилегают друг к другу.
Печать и сборка
Настройки печати
При печати деталей для сушилки для филамента достижение баланса между прочностью и детализацией имеет решающее значение. Чтобы детали были прочными, особенно те, которые будут выдерживать тепло и вес (например, держатели катушек или структурные компоненты), рекомендуется использовать плотность заполнения не менее 30 %.
Такой уровень заполнения обеспечивает достаточную прочность, не делая отпечатки излишне тяжелыми и не отнимая много времени. Возможно, вам также стоит рассмотреть возможность использования сильного рисунка заполнения.
Помимо параметров заполнения, вам потребуется увеличить количество стенок для внешних компонентов. Например, использование трех стенок для внешней оболочки повышает общую жесткость и долговечность деталей, особенно в тех местах, которые регулярно подвергаются нагрузкам при транспортировке или сборке.
Сборка
После того как все детали напечатаны, начинается процесс сборки. Вот общий обзор примера процесса сборки:
- Соберите раму: Начните с соединения основных компонентов корпуса. Если сушилка состоит из частей, убедитесь, что каждая деталь плотно прилегает к корпусу, используя предварительно разработанные отверстия для винтов. Используйте винты M3 или M4 и гайки, чтобы закрепить детали вместе. Отверстия увеличенного размера (с учетом допуска 0,2-0,4 мм) должны обеспечить плавное прохождение винтов, а затягивание гаек создаст прочное, герметичное уплотнение.
- Установите электронику: Далее займитесь отсеком электроники. Вставьте нагревательный элемент — будь то PTC-нагреватель или нагревательный элемент 3D-принтера — и закрепите его на месте. Подключите ПИД-регулятор и SSR для контроля температуры, обеспечив их установку в изолированном, хорошо проветриваемом месте, чтобы избежать перегрева. Прокладка кабелей — ключевой момент, чтобы избежать беспорядка и обеспечить безопасность работы.
- Добавьте вентиляторы и систему воздушного потока: Установите вентиляторы в отведенных для них местах рядом с источником тепла. Убедитесь, что они совмещены с внутренними каналами воздушного потока, чтобы равномерно распределить горячий воздух по катушкам. Вентиляторы будут эффективно циркулировать теплый воздух, предотвращая образование очагов влажности.
- Загерметизируйте корпус: После того как основные компоненты установлены, убедитесь, что все детали надежно запечатаны с помощью термостойкого силиконового герметика. Этот шаг необходим для обеспечения герметичности внутренней камеры и предотвращения попадания влаги внутрь. Обязательно проверьте, нет ли зазоров, через которые может происходить утечка воздуха или влаги.
- Установите держатели катушек и направляющую для филамента: Установите держатели катушек внутри сушилки. Они должны быть рассчитаны на катушки разных размеров. Прикрепите направляющие трубки для филамента, идущие от держателей катушек, к внешним отверстиям подачи. Это позволит вам печатать прямо из сушилки, не вынимая нить.
- Тестирование и калибровка: После сборки включите сушилку и установите температуру с помощью ПИД-регулятора. Дайте вентиляторам циркулировать воздух и следите за датчиком влажности, чтобы убедиться, что все работает правильно. При необходимости отрегулируйте любые настройки в зависимости от типа высушиваемого филамента.
