Тепловая ползучесть 3D-принтера не должно быть нормой. Узнайте все о радиаторах для 3D-принтеров, чтобы предотвратить проблемы, связанные с нагревом!
Если вы когда-нибудь настраивали или работали с 3D-принтером, то, вероятно, знаете, сколько отдельных компонентов необходимо для правильной работы устройства. Многие из этих компонентов предназначены для обеспечения движения устройства по осям X, Y и Z.
Некоторые детали предназначены для хотенда, то есть узла принтера, где нить нагревается и выдавливается через сопло. Детали хотенда довольно маленькие и обычно включают в себя PTFE-муфту, термобарьер (горловину хотенда), нагревательный блок, сопло и другие элементы.
Важно отметить, что эти детали есть в большинстве «стандартных» хотендов 3D-принтеров, таких как Ender 3 и Prusa i3 MK3. Однако некоторые хотенды имеют немного другую конфигурацию, например, машины от XYZPrinting, в которых сопло, нагревательный блок и горловина являются одним основным компонентом.
Охлаждение
Одной из важнейших частей хотенда является радиатор. Радиатор — это конструкция, обычно изготовленная из металла, которая распределяет и рассеивает тепло в хотенде, предотвращая перегрев в определенных областях. Радиаторы имеют жизненно важное значение для хорошей работы хотенда, поскольку их отсутствие или неисправность может привести к замятиям.
Внешне большинство радиаторов имеют ряд тонких стенок, направленных в одном или двух направлениях, что часто приводит к образованию своего рода ребер. Однако некоторые более совершенные радиаторы имеют точные изменения направления или изгибы в стенках для повышения производительности. Радиаторы расположены на печатающей головке над соплом и нагревательным блоком, чтобы эффективно охлаждать область, где нить течет, прежде чем она достигает нагревательного блока.
В этой статье мы рассмотрим компонент радиатора в 3D-принтерах. Сначала, чтобы дать некоторую общую информацию, мы рассмотрим, как работает хотенд, а затем перейдем к роли радиатора; после этого мы рассмотрим некоторые проблемы, решения и примеры этой детали. Приятного чтения и оставайтесь прохладными!
Как Работает Хотенд
Для начала, изучение того, что такое хотенд и как он работает, может помочь вам понять важность радиатора. Если вы не знакомы с этим термином, «хотенд» относится к сборке компонентов, связанных с нагревом и филаментом, которые облегчают процесс плавления филамента.
Как и в моделях Ender 3 или Prusa i3 MK3S, стандартный хотенд состоит из множества деталей. Обычно к ним относятся трубка из PTFE (трубка Боудена), соединитель трубок, термобарьер (обычно с PTFE-покрытием), нагревательный блок, термистор, нагревательный картридж, сопло и, конечно же, радиатор.
Пройдя экструдер, филамент проходит по трубке из PTFE, которая соединяется с хотендом через соединитель трубки из PTFE. Трубка из PTFE фактически продолжает свой путь, проходя мимо соединителя и через термобарьер — металлическую трубку, обычно с PTFE-вкладышем (если у вас нет полностью металлического хотенда) для дополнительной теплоизоляции.
Термобарьер почти всегда окружен нашей частью, которая нас интересует — радиатором, который используется для пассивного охлаждения термобарьера и проходящей через него филамент. Продолжая процесс, термобарьер соединяется с верхней стороной нагревательного блока, где вставлены термистор и провода нагревательного картриджа. Путь трубки из ПТФЭ заканчивается, когда она касается основания сопла, которое ввинчено в нижнюю часть нагревательного блока.
Когда необходимо экструдировать филамент, нагревательный картридж нагревает нагревательный блок до достижения желаемой температуры. Затем экструдер (отдельный от хотенда) проталкивает филамент через трубку из ПТФЭ, мимо пневмофитинга и через термобарьер.
В идеале филамент остается (относительно) холодным в хотенде, когда он заключен в трубку из ПТФЭ, пока не выходит из трубки и не достигает сопла. Как только филамент достигает сопла, он плавится внутри и давление от проталкиваемого филамента выдавливает материал из сопла.
В месте соприкосновения филамента с соплом и ниже она достигает «зоны плавления», что означает, что она должна плавиться только в этой области. Если она плавится до этого момента, она может остыть и затвердеть, блокируя дальнейшую экструзию. Эта проблема известна как тепловая ползучесть и является одним из видов засоров хотенда.
Цельнометаллический Хотенд
Цельнометаллические хотеды — это особый тип хотенда, в котором термобарьер не имеет футеровки из ПТФЭ. Хотя этот тип хотенда может быть более подвержен тепловой текучестью и забивание хотенда, он может достигать более высоких температур сопла. Это связано с тем, что футеровка из ПТФЭ внутри теплового разъединителя может гореть, когда горячий конец становится слишком горячим, выделяя токсичные пары.
По этой причине радиатор еще более важен для цельнометаллических хотенда, поскольку дополнительный слой температурной изоляции для прутка, обеспечиваемый вентилятором, отсутствует. Итак, если у вас есть этот тип хотенда, убедитесь, что у вас есть радиатор и что он должным образом обеспечивает качественное охлаждение вашего теплового разрыва.
Радиатор
Радиаторы, как правило, представляют собой метод пассивного охлаждения, который отводит тепло от объекта, такого как видеокарта или чип процессора в компьютере. Радиатор будет поглощать тепло от объекта, к которому он прикреплен, без активного устройства, такого как вентилятор или устройство водяного охлаждения. Эффективность радиатора зависит от его размера: чем больше площадь поверхности радиатора, тем больше у него места для рассеивания тепла, что делает его более полезным.
Основная роль радиатора на хотенде — отвод тепла на пути филамента, когда он находится за пределами «зоны плавления». Как уже упоминалось, радиатор окружает теплоотвод, а его пассивное охлаждение помогает предотвратить застревание горячего конца из-за теплового потока. Без него филамент может достичь слишком высокой температуры до или во время термобарьера, что приведет к застреванию прутка.
Одна из проблем заключается в том, что радиатор и почти все остальные компоненты хотенда сделаны из металла, поэтому тепло проходит очень легко. По сути, решение для предотвращения ползучести тепла также является причиной проблемы, потому что тепло все еще может пройти. Несмотря на это, радиатор по-прежнему охлаждает филамент и в некоторой степени предотвращает тепловую деформацию — в большей степени, чем если бы вы его не использовали.
В большинстве конфигураций печатающих головок другая роль радиатора состоит в том, чтобы снабдить хотенд прочной конструкцией и соединить муфту из ПТФЭ с термобарьером, нагревательным блоком и соплом. Без радиатора потребовалась бы другая соединительная конструкция, чтобы можно было собрать все различные мелкие компоненты хотенда.
Другие факторы
Помимо площади поверхности и размера радиатора, другие факторы также могут играть роль, например, структура детали. Если стенки радиатора расположены точно под углом, чтобы перемещать тепло и поток воздуха определенным образом, это лучше охладит деталь. Вот почему такие компании, как E3D, продают специально разработанные радиаторы, которые работают лучше, чем более обычные, такие как радиаторы на принтерах Creality.
Чтобы более эффективно использовать радиатор, вам следует подумать об установке горячего вентилятора, который опирается на боковую часть радиатора так, чтобы воздушный поток был направлен в сторону теплоотвода. Это охладит хотенд, позволяя ему продолжать поглощать тепло от нагревателя. Вентилятор также будет напрямую охлаждать сам нагреватель, если поток воздуха достигнет его.
В целом, радиаторы являются жизненно важной частью хотенда любого 3D-принтера, главным образом потому, что они рассеивают тепло, предотвращая возникновение теплового потока. Однако это не единственная причина, по которой необходимы радиаторы, поскольку они также используются для соединения всех мелких частей хотэнда.
Проблемы и решения
Поскольку не все радиаторы идеальны и могут возникнуть проблемы, мы перечислили несколько распространенных проблем и их решения ниже:
- Ползучесть при нагревании: ползучесть при нагревании происходит, когда тепло поднимается вверх по хотенду (радиатор не блокирует его) и расплавляет материал до зоны плавления. Чтобы исправить это, вы можете добавить управляемый вентилятор к радиатору, чтобы активировать и пассивное охлаждение предотвращать тепловыделение.
- Пыльный радиатор: известно, что загрязненные радиаторы менее эффективны в пассивном охлаждении хотенда. Обязательно очищайте радиатор от пыли, грязи и сажи, чтобы он оставался максимально функциональным и эффективным.
- Несовместимость: Несовместимость радиаторов обычно возникает, когда радиатор не помещается на каретку печатающей головки принтера или такие элементы, как соединитель трубки Боудена или термобарьера, не прикручиваются должным образом. Чтобы решить эту проблему, вы можете либо изменить другое оборудование, чтобы оно подходило к вашему новому радиатору, либо получить другой совместимый радиатор.
Варианты
Радиаторы различаются по цене в зависимости от материала, из которого они сделаны, марки, размера и других факторов, но обычно они стоят от 1000 до 2000 рублей (в некоторых розничных магазинах эта сумма превышает вдвое больше). Ниже мы перечислили несколько примеров популярных радиаторов, которые вы можете использовать:
- Радиатор E3D Hemera
- Универсальный радиатор хотенда E3D V6
- Стандартный радиатор Creality
- Радиатор Slice Engineering с медной головкой
