Лучшие Сопла Для 3D-принтера: Типы, Размеры и Материалы

Подберите оптимальное сопло для своего 3D-принтера, используя это подробное руководство по типам, размерам и материалам сопла.

Во время 3D-печати необходимо учитывать так много моментов, что это практически не поддается счету. Можно долго перечислять множество настроек, которые необходимо просмотреть еще до начала печати, не говоря уже о настройках, необходимых для достижения наилучшего качества отпечатков.

Одна из настроек, которую часто упускают из виду — это сопло. А между тем, являясь последним элементом, контактирующей с филаментом, оно оказывает существенное влияние на время и качество печати. Поэтому выбор правильного сопла является важным шагом в совершенствовании навыков 3D-печати.

Для того чтобы большинство из нас, пользователей 3D-печати, смогли оценить влияние различных сопел на общий процесс 3D-печати, достаточно знать их особенности. В этой статье мы рассмотрим различные варианты сопел, представленные на рынке и поможем вам определить, какие из них лучше всего подходят для вас.

Важность Сопла

Сопло — это механическая часть 3D-принтера, которая выдавливает филамент. Оно проводит тепловую энергию нагревательного картриджа и блока к филаменту расплавляя ее. Основываясь на этой информации, становится ясно, что три основные характеристики являются неотъемлемой частью конструкции сопла: его размер, материал и внутренний диаметр.

Чем больше сопло, тем больше масса и площадь поверхности доступны для передачи тепла филаменту, что делает этот процесс более эффективным и способным обеспечить более высокие скорости экструзии. Теплопроводность также связана с материалом сопла, поскольку каждый материал по-разному проводит энергию в зависимости от своих свойств.

Наконец, внутренний диаметр сопла влияет на количество экструдируемого пластика в секунду, свойство, известное как поток, которое также определяет максимальную скорость экструзии. Внутренний диаметр также влияет на точность конечной детали: меньшие диаметры позволяют печатать более тонкие слои и стенки.

Таким образом, все три характеристики сопла могут иметь большое влияние на то, сколько времени потребуется для печати вашей детали, а также на качество конечного объекта. Обычно приходится находить компромисс между этими двумя результатами. В следующих разделах мы подробно рассмотрим каждый из этих аспектов отдельно и представим несколько моделей, доступных на рынке.

Размер Сопла

Общий размер сопла определяет, насколько хорошо оно может плавить филамент во время экструзии. Под размером сопла подразумевается физическая масса и длина. Его не следует путать с диаметром отверстия, который является мерой внутреннего пространства, через которое подается расплавленный пластик.

Стандартные

На рынке доступно не так много размеров сопла, поскольку длина стержня сопла определяется типом и размером блока. Текущие стандартные размеры этих деталей соответствуют хотендам V6 и экструдерам MK8, при общей длине от острия до конца резьбы М6х1 от 12 до 13 мм.

Volcano

Так называемые хотенды Volcano специально разработаны для более высоких скоростей и температур и заявлено, что они перерабатывают как минимум в три раза больше пластика, чем обычные хотенды V6. По этим причинам для вулканов требуется более длинное сопло, обычно это 21 мм, чтобы обеспечить лучшую теплопроводность.

SuperVolcano

Третий вариант размера, который редко встречается в серийных 3D-принтерах, — это SuperVolcano . Как следует из названия, это еще более длинная версия сопла Volcano, длина которой составляет почти 50 мм. Чтобы справиться с такими огромными размерами, нагревательный элемент рассчитан на мощность 80 Вт и может достигать температуры 500 °C.

Материал сопла 3D-принтера

Все выпускаемые сегодня сопла изготавливаются из какого-либо металла из-за его относительно высокой теплопроводности и жестких допусков на изготовление. При этом для изготовления форсунок используются разные металлы. Каждый из них имеет уникальные свойства, которые по-разному влияют на процесс 3D-печати.

Латунь

Латунь на сегодняшний день является наиболее распространенным металлом, используемым для изготовления сопел 3D-принтеров. Этот медно-цинковый сплав обеспечивает отличную теплопередачу при относительно низкой стоимости. Однако, несмотря на то, что эти сопла, как правило недороги, латунь не является самым прочным материалом и очень уязвима к износу.

Латунные сопла могут портиться из-за каждого удара или царапины, которые могут произойти в процессе 3D-печати. Несмотря на то, что это не сразу заметно, износ медленно накапливается с течением времени, что действительно может поставить под угрозу важные внешние размеры сопла.

Специальные материалы для 3D-печати, такие как углеродное волокно и филаменты с металлическим наполнителем, содержат абразивные частицы, которые при регулярном использовании могут повредить внутренние поверхности сопла. Поврежденное внутреннее отверстие может ухудшить качество печати, и проблема в том, что эту эрозию практически невозможно обнаружить и диагностировать. По этой причине латунные сопла лучше использовать для печати неабразивными материалами.

• Максимальная температура: 300 °C
• Лучше всего использовать с: неабразивными филаментами, такими как PLA, ABS, PETG, нейлон и TPE.

Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь — еще один популярный материал, используемый в соплах, так как она обеспечивает немного лучшую износостойкость, чем ее аналоги из латуни. Они также в некоторой степени предотвращают прилипание расплавленного пластика к его поверхностям, сохраняя его более аккуратным.

Эти сопла не загрязняют печать свинцом, что может произойти с латунными соплами. Поэтому сопла из нержавеющей стали теоретически подходят для пищевых материалов.

Нержавеющая сталь позволяет использовать более широкий спектр филаментов, но все же не рекомендуется для интенсивного использования абразивных материалов. Он также менее теплопроводен по сравнению с латунью.

• Максимальная температура: 500 °C
• Лучше всего использовать с: неабразивными филаментами и легким использованием абразивных материалов, таких как NylonX, углеродное волокно, светящиеся в темноте, металлизированные, древесные и керамические филаменты.

Закаленная сталь

Сопла из закаленной стали являются серьезной модернизацией, так как они достаточно прочны для частого использования абразивных материалов и могут служить буквально годы без замены. Однако этот материал имеет еще более низкую теплопроводность, чем два предыдущих материала, и для достижения заданной температуры требуется больше времени.

Из-за такого твердого металла обработка отверстий этих форсунок также проблематична. Некоторые утверждают, что его внутренняя поверхность не такая гладкая, как у других «более мягких» материалов, что может привести к более низкому качеству печати. Пожалуйста, примите во внимание все вышеперечисленное, прежде чем покупать эти насадки, так как они также дороже, чем обычные.

• Максимальная температура: 500 °C
• Лучше всего использовать с: всеми материалами, включая интенсивное использование абразивных материалов.

Сборное сопло

Сборное сопло состоят из двух отдельных частей, соединенных вместе, каждая из которых изготовлена ​​из разных материалов, чтобы использовать лучшие свойства каждой из них. Мы уже видели, что некоторые материалы — например закаленная сталь — имеют меньшую теплопроводность, несмотря на то, что они очень долговечны.

Собранные сопла обычно имеют сыпучий материал, который обладает отличными свойствами теплопередачи, а внутренняя часть, контактирующая с филаментом, обладает прочными и устойчивыми к истиранию свойствами. Идея состоит в том, чтобы объединить лучшее из лучших.

Эти специальные сопла особенно рекомендуются для высокотемпературных применений и материалов, таких как PEEK и углеродное волокно. Как мы увидим позже, некоторые из этих насадок изготовлены из высококачественных материалов, таких как рубин. Само собой разумеется, собранные сопла намного дороже, чем обычные варианты из латуни и нержавеющей стали.

• Максимальная температура: высокие температуры, но точная максимальная температура зависит от модели.
• Лучше всего использовать: со всеми материалами, включая интенсивное использование абразивных материалов и инженерных пластиков, таких как PEEK и Ultem.

Диаметр сопла

Последней и возможно наиболее деликатной характеристикой сопла, которую следует учитывать, является диаметр отверстия. Диаметр сопла обычно варьируется от 0,1 мм до 1,0 мм. Это дает пользователю 3D-принтера большую степень гибкости.

Все дело в балансе между тем, сколько филамента экструдируется и как быстро. Абсолютным стандартом в 3D-принтерах сегодня является сопло диаметром 0,4 мм, которое есть почти во всех популярных машинах. Этот диаметр обеспечивает отличный баланс между скоростью и точностью.

Стоит отметить, что рекомендуемый диапазон высоты слоя несколько зависит от диаметра сопла. Как правило, максимальные значения высоты слоя не должны превышать 80 % диаметра сопла. Например, для сопла диаметром 0,4 мм рекомендуемая максимальная высота слоя составляет 0,32 мм.

Само собой разумеется, что сопла большего размера выдавливают больше материала, обеспечивая большую высоту и ширину слоя. С другой стороны, сопла меньшего размера (менее 0,4 мм) позволяют получать удивительно детализированные отпечатки с едва заметными следами от слоев. К сожалению, при этом снижается скорость печати и повышается вероятность засорения сопла, поскольку диаметр отверстия так мал.

БОЛЬШИЕ СОПЛА (> 0,4 ​​ММ)

• Сокращение времени печати
• Меньше ошибок печати, связанных с соплами
• Рекомендуется для абразивных материалов (менее подвержен засорению)

МАЛЕНЬКИЕ СОПЛА (< 0,4 ММ)

• Более высокая точность
• Свесы более высокого качества
• Поддержки легче удалить

Популярные сопла

Мы рассмотрели наиболее важные аспекты конструкций, давайте рассмотрим некоторые известные сопла, доступные сегодня на рынке.

E3D

E3D производитель хотендов и других деталей для 3D-принтеров, работает как компания с открытым исходным кодом, что в свою очередь «вдохновляет» большинство других производителей следовать их разработкам, включая сопла.

На сегодняшний день E3D предлагает сопла для хотендов V6 , Volcano и SuperVolcano из следующих материалов: латунь, нержавеющая сталь, закаленная сталь, медь с покрытием и закаленная инструментальная сталь с никелированным покрытием. Последний из них продается как Nozzle X. Размеры внутреннего диаметра отверстия варьируются от 0,25 до 0,8 мм.

MatterHackers

Еще одна крупная компания в сфере 3D-печати — MatterHackers, имеет собственную линейку так называемых насадок CleanTip . Эти сопла изготавливаются из латуни и нержавеющей стали с покрытием из дисульфида вольфрама для уменьшения трения и облегчения очистки. Размеры различаются, охватывая большинство хотендов и 3D-принтеров с вариантами внутреннего диаметра от 0,25 до 1,20 мм.

Micro Swiss

Micro Swiss — еще одна популярная компания по 3D-печати, расположенная в США. Чего большинство людей не знает, так это того, что они начинали как производитель латунных форсунок.

В настоящее время американская компания работает с тремя различными материалами: латунью и закаленной инструментальной сталью — оба со специальным износостойким покрытием — и соплом с покрытием из быстрорежущей стали , рассчитанным на стойкость к истиранию при высоких температурах. Размеры варьируются в зависимости от материала и модели, но обычно находятся в диапазоне от 0,2 до 1,2 мм.

Slice Engineering

Slice Engineering в основном известна своими сложными конструкциями хотендов, такими как Mosquito и совсем недавно Copperhead . Их ванадиевое сопло изготовлено из легированной ванадием быстрорежущей стали для большей стойкости к истиранию и печати при высоких температурах. Это сопло доступно только в короткой версии (например в стиле V6) с диаметром отверстия от 0,2 мм до невероятных 1,8 мм.

Trianglelab Ruby

Известное сопло которое можно считать украшением: Trianglelab MK8 Ruby. Основным материалом сопла является латунь, но оно имеет рубиновый наконечник для дополнительной износостойкости. Компания также предлагает высокотемпературную версию этого сопла из медного сплава, выдерживающую до 500 °C. Сопла бывают разных размеров и с диаметром отверстия 0,4 мм, 0,6 мм и 0,8 мм. При цене ~ 90 долларов за штуку это действительно жемчужина.

Какое сопло лучше?

Как видите — очень важно серьезно подумать о том, какое сопло вы используете. Понимание преимуществ и недостатков различных конструкций сопел и материалов может значительно повысить производительность вашей машины и качество ваших отпечатков.

Какое сопло лучше? Это вам решать. Все зависит от вашей конкретной настройки печати, набора материалов с которыми вы печатаете и от того, хотите ли вы пойти на компромисс в отношении качества или скорости.