Делаем сами пластик для 3d принтера. Экструдер для самостоятельного изготовления филамента. Точность на экструдере достаточно высокая

Небольшой отчет о покупке и установке комплекта экструдера для 3D принтера. Для тех, кто хочет добавить цветную печать в свой принтер.

Давно назрел апгрейд 3D принтер, особенно хотелось попробовать цветную печать - обзавестись двойным экструдером на принтере Tevo Tarantula. В свое время не было в наличии версии Large и Dual, взял просто Large, но с прицелом, что когда нибудь…

Но это когда-нибудь настало. Заранее были приобретены комплекты для апгрейда: (extruder coolend) с высокомоментным двигателем, а также «горячая» часть - с двумя каналами для двух цветов пластика. В комплекте были нужные провода, нагреватели, термодатчики.
Для доработки потребуется:
- высокомоментный двигатель. То есть шаговик, который будет крутиться не быстро, но точно. А момент нужен, чтобы «продавливать» пластик через сопло. И если сопло стоит 0,8 мм, то высокий момент не нужен, то для маленьких сопел с отверстием 0,3...0,2 мм нужен обязательно, момент возрастает в несколько раз. Как вариант - использование двигателя с редуктором.
- набор для механизма экструдера. Это прижимы, ролик, зубчатое колесо, пружина, фланцы.
- скоба крепления двигателя.
- провод подключения двигателя. Обычно правда сразу идет в комплекте с двигателем.
- если на плате отсутствует выход под второй (третий) двигатель экструдера, то необходимо будет купить разветвитель-адаптер 2-in-1 для установки драйвера нового двигателя.
- трубка подачи пластика (тефлоновая трубка OD=4/ID=2, то есть внешний диаметр 4 мм, внутренний 2 мм. трубки с внутренним диаметром 4 мм обычно идут не для 1,75 прутка, а для 3мм прутка) - трубка «боудена».

для «горячей части»:
- два радиатора Е3D или один двойной.
- два нагревательных блока
- нагревательные картриджи и термисторы.
- вентилятор обдува термобарьера.

Для сборки и настройки:
- прямые руки
- модифицированная прошивка
- настройка и калибровка. Учитывайте расстояние между соплами. Учитывайте, что по X и Y осям второй хотэнд чуть «съел» расстояние. Сопла должны быть на одном уровне (по высоте). Даже 0,1 мм имеет значение на итоговое качество печати. Для дельта принтера два сопла очень тяжело калибруются.

Несколько слов про популярные микширующие/двойные Хотэнды.
Это так называемые Химера и Циклоп.
- это глубокая модификация E3D хотэнда с плоским радиатором, двумя входами (фланцы) и двумя нагревательными блоками.

Циклоп (Ciclop) - аналог Химеры, тот же радиатор и два канала, но общий нагревательный блок и одно сопло.

Внутри блока два канала сводятся в один

Смена пластика происходит ретрактом одного прутка и подачей другого. Минус - пластики должны иметь близкую температуру плавления, так как нагреватель один, общий и общий термодатчик. То есть «подружить» PLA и, например, ABS не получится. А вот ABS и HIPS - вполне. Соответственно не подходит для печати поддержек PVA пластиком, так как PVA имеет низкую температуру плавления и при 200-210° С уже перегревается и получается пробка в канале.
Есть еще Diamond hotend, заострять внимание на нем не буду, так как кроме нестандартного сопла на 0,4мм за бешеные деньги они не могут ничего предложить.

Итак, решено было взять комплектом все, перестраховываясь от различных несовместимостей и дополнительного ожидания. Был заказан комплект механизм подачи+двигатель и отдельно комплект двойного экструдера.

Характеристики комплекта MK7/MK8 All Metal Remote Extruder Kit
Диаметр прутка - 1,75 мм
Материал механизма - анодированный алюминий («7075 авиационный» сплав)
Размещение: Слева, справа, по центру.
- 2 фитинга для PTFE трубки с диаметром 4 мм
- кабель подключения двигателя
- двигатель 17hd40005-22b
- U-ролик 624ZZ
- скоба крепления
- MK7 зубчатое колесо с проточкой
- шестигранник
- пружина
- комплект винтов.

Теперь чуть более подробно про купленный комплект. Пришло все в простом пакете и в пупырке. Посылка достаточно тяжелая.

Огромный плюс - фуллметалл, то есть отсутствие пластиковых деталей в механизме экструдера. Почему плюс - потому что в моей уже люфты (выработка), плюс повреждено пластиковое крепление. Перепечатывал, но не торт. Лучше пусть все будет металлическое.
Так что при доставке ничего не пострадало. Распаковываем смело!

Маркировка высокомоментного шагового двигателя.

Зубчатая шестеренка с проточкой.

Дополнительная информация для тех, кто хочет купить по отдельности комплект

Характеристики

Сравните с характеристиками «обычного»

Далее . Бывает трех видов: для установки слева, справа, по центру. Отличаются фрезеровкой на «ручке» - рычаге, на который нажимают при заправке пластика. Можно оценить, если знаете уже место расположения экструдера.

В этом комплекте идет прямая зубчатая шестерня, если брать , то это еще плюсом.

Можно взять вот

Хотэнд

И к нему

Плюс термистор, нагревательный картридж, фланцы для пластика, трубка.
Можно на радиатор установить не блок-циклоп, а обычные блоки типа volcano, две штуки. Только трубки-горловины нужны без резьбы.

Основное все. ИМХО, дешевле купить все в наборе, с нагревателями, термисторами и вентилятором.

Начинаем собирать комплект. Тут дело не хитрое.
Устанавливаем шестерню. Потребуется с шестигранник на 1,5.

Далее в таком порядке: скоба-основание-рычаг-пружина.
Естественно скоба сначала крепится на нужное место принтера, иначе у вас не будет возможности закрепить, так как пазы окажутся под корпусом двигателя. Для наглядности я соберу сначала без установки на принтер.

Обратите внимание на разную длину и диаметр винтов. Каждый предназначен для своего отверстия.

Далее устанавливаем рычаг и пружины
Получилось как то вот так.

Затем прикручиваем фланцы для прутка

Вот фотография комплекта до «примерки»

Примеряем к принтеру. На принтере сейчас штатно установлен простой экструдер с модифицированный E3D (который имеет трубку до самого сопла). Для установки хотэнда Циклоп потребуется заменить каретку оси Х.

Для окончательной установки мне еще предстоит напечатать крепление для экструдера, либо найти удобное положение скобы для крепления на профиль 2020.

Итак, несколько слов о модификации прошивки Tevo Tarantula.
Заходим в онлайн конструктор прошивки
И сразу же загружаем свой Configuration.h. Мы получаем возможность модифицировать заведомо рабочую прошивку своего принтера.

На четвертой вкладке «Tools» нажимаем «добавить экструдер». По умолчанию у нас только один, Extruder0.

Добавляем Extruder1.

И конфигурируем его. Указываем pin по необходимости.

Обратите внимание, что если у вас микширующий хотэнд с одним нагревателем и одним термистором, это тоже необходимо указать в прошивке.
Нагреватель0 и Темп0 для основного экструдера. Если отдельный блок нагревателя у второго - то указываем Нагреватель2 и Темп2 для второго экструдера. Далее сохраняем, заливаем в принтер и пробуем.

В управляющей программе либо с дисплея даем задание на подачу N мм прутка. Например, 100 мм. И затем измеряем результат: могло вылезти больше или меньше. Учитываем разницу, вводим поправочный коэффициент в прошивку и перепроверяем еще раз. Операцию лучше всего проводить со снятой трубкой боудена.
Вот сюда в файле Configuration.h в разделе «default settings» прописываем количество шагов DEFAULT_AXIS_STEPS_PER_UNIT для экструдера (четвертое значение, первые три - оси Х, У, Z).
#define DEFAULT_AXIS_STEPS_PER_UNIT {80,80,1600,100} // custom steps per unit for TEVO Tarantula

Высчитываем поправочный коэффициент и заносим. Например, выдавило больше чем надо, не 100, а 103 мм. Делим 100/103, полученный результат заносим в прошивку.
#define DEFAULT_AXIS_STEPS_PER_UNIT {80,80,1600,97.0874} // custom steps per unit for TEVO Tarantula

Сохраняем, компилируем, заливаем, проверяем.

Дополнительная информация - расчет количества шагов экструдера

Если что - расчет количества шагов экструдера DEFAULT_AXIS_STEPS_PER_UNIT считается по формуле:
steps per mm=micro steps per rev * gear ratio / (pinch wheel diameter * pi)
где micro steps per rev - количество микрошагов двигателя для 1 оборота = 3200, то есть 16 микрошагов на шаг, 200 шагов за оборот
- количество микрошагов двигателя для 1 оборота
gear ratio - соотношение количества зубьев в редукторе экструдера. В моем Тево редуктора нет, поэтому =1
pinch wheel diameter - диаметр впадины толкающего винта
После расчета всеравно проверять по указанной выше методике.

В группе FB есть некоторые публикации на

Любой из принтеров 3D обладает своими особенностями конструкции. Основным в таких устройствах является , его еще называют печатающей головкой. Роль головки в работе принтера предельно проста. Ее роль в выдавливании пластика через сопло, в следствии чего, складывается рисунок в трехмерном формате. Возникает закономерный вопрос: возможно ли сделать своими руками?

Какие особенности в этих устройствах

Во время работы принтера с использованием 3D технологий, как правило, используется нитевидный . Он есть разных видов, но для таких принтеров в основном берут PLA или ABS. Но, большой выбор исходного материала мало влияет на конструкцию печатающей головки, как правило, разными производителями они изготовляются по схожему типу. Вот какая конструкция экструдера у современного 3d принтера поступает в продажу:

Cool-end это блок подающий филамент. В его конструкции обязательно присутствуют несколько шестерней и электрический мотор. Пластиковую нить из соответственной катушки извлекают от процесса вращения шестерней, далее она проходит через нагревательный элемент, где на пластик воздействует высокая температура и он становится мягким. Это позволяет далее это вязкий пластик выдавливать посредством использования сопла и придавать ему необходимые очертания.
Другой hot-end блок это сопло со своим нагревательным элементом. При его изготовлении используют алюминиевые или латунные сплавы. Этому блоку присуща очень высокая тепло проводимость. В составе компонента нагревания встроена проволочная спираль, два резистора, и термопара для регулировки температуры нагревания прибора. При работе hot-end нагревается и тем самым, проходит процесс плавления пластика. Очень важным моментом в работе обеох блоков является охлаждение рабочих платформ. Это обеспечивает специальная термоизолирующая вставка между блоками.

Возможно ли сделать самодельный экструдер для 3d принтера

Если вы все-таки решились самостоятельно смастерить экструдер к 3d принтеру, необходимо выбрать двигатель. Но, здесь возможно применение и старых моторов от принтера или сканера (рабочий, естественно). Если вы не уверены, с каким именно мотором лучше всего будет работать самодельный экструдер для 3d принтера форум со специалистами, в этой области, поможет вам во всем разобраться. Чтобы закрепить двигатель, необходим корпус из подходящего материала, хот-энд, а так же ролик – его функция прижимание. Чтобы сделать сам корпус, могут быть использованы разные материалы, как и его форму, вы можете сделать по своему усмотрению. Для регулирования прижимного ролика обязательно использовать пружину, так как по толщине прутик не обязательно идеально соответствует требованиям. Материал обязательно сцепляется с подающим компонентом. Но оно так же нельзя делать тесным, так как в этом случае частички пластика могут отколоться в процессе печати.

Хот-энд вы можете приобрести, хотя это и не самое дешевое приобретение, в таком случае самодельный экструдер для 3д принтера станет неплохим вложением денег. Хотя вы можете найти и изучить его чертежи и сделать самому. Итак, из алюминиевого сплава создают радиаторы, он необходим для отведения теплого воздуха от ствола прибора. Тогда можно будет легко избежать чрезмерного перегрева устройства во время печати. Очень практично использование светодиодного радиатора, а охлаждение производить вентилятором. Для создания ствола хот-энда используется полая трубка из металла. Она соединяет радиатор с нагревательным элементом.

Для самостоятельного конструирования элемента нагревания в 3d-экструдере выбирается пластина из алюминиевых сплавов. В этой пластине сверлите дырку для того, чтобы закрепить хот-энд. После чего просверливаются отверстия для болтов крепления, резистора и терморезистора. Резистор нагревает пластину, а терморезистор, как раз эту температуру нагревания регулирует. Для создания сопла, как правило, используется гайка с закруглённым концом. Проще всего поддается обработке гайка из латунного или медного сплава. Болт закрепляется тисками, после чего накручиваете на него гайку и сверлите в центре отверстие. Это и есть способ не слишком хлопотного создания экструдера в домашних или полевых условиях.

Для некоторых моделей таких принтеров в оснащение входят два экструдера, это дает возможность печати изображения в двух цветах или создавать структуры из растворимого полимера. Но, если у вас получилось сделать один экструдер для 3d принтера своими руками то и двойной смастерить так же станет возможным.

Достаточно высокая стоимость расходных материалов для 3d принтеров все еще остается серьезной проблемой, как для производителей, так и для потребителей.

Принтеры, способные превращать трехмерные чертежи в физические предметы из или ряда других материалов становятся все доступнее. Готовых 3d-моделей, становиться все больше, но без доступа к действительно дешевым расходным материалам, бурного развития рынка 3d-печати, по мнению специалистов, ожидать не стоит.

Шаг на пути снижения стоимости расходных материалов сделала британская компания Noztek, представив свою последнюю разработку: экструдер для ABS / PLA нити Noztek Pro.
Как отмечают в компании, большинство выпускаемых сегодня экструдеров существую лишь в виде комплектов для сборки, и доступны только энтузиастам. В отличии от них, Noztek Pro это экструдер, готовый к работе через 15 минут после распаковки. Все, что необходимо, это засыпать специальные гранулы и выставить на панели управления необходимые параметры экструзии.

Аппарат позволяет производить 1кг пластиковой нити за 45 минут используя гранулы для производства ABS и PLA пластмасс. В зависимости от температуры экструзии и типа используемого пластика аппарат производит до 1 м метра нити диаметром 1,75 мм с допустимым отклонением не более 0,04 мм.

В Noztek считают, что экономия для конечного потребителя составит около 70%.

Тестирование прибора проводилось именно на ABS и PLA гранулах, но это не значит, что его возможности на этом ограничиваются. По заявлениям компании некоторые клиенты с успехом используют HDPE, HIPS, UPV материалы. Кроме того экструдер способен перерабатывать другие виды пластмасс и даже сами 3d-модели.

Еще одним плюсом использования экструдера является более свободный выбор цветов нитей, экспериментируя и смешивая гранулы различных цветов можно добиться интересных цветовых решений, недоступных в продаже.

Команда инженеров Noztek непрерывно работают над улучшением скорости экструзии и повышением уровней допуска. Аппарат оснащен модернизированным мотор-редуктором и возможностью изменять скорость экструзии, именно это позволяет настраивать его для экструзии различных видов пластика. Экструдер разработан с учетом возможности дальнейшей модернизации, это означает, что пользователи в скором времени смогут приобрести обновление для контроля всего процесса с помощью USB интерфейса. Кроме того, компания планирует оснастить следующее поколение Noztek Pro механизмом для автоматической намотки нити на бухту.

Мы надеемся, что люди будут иметь возможность печатать столько моделей, одежды, инструментов, игр и так далее, сколько захотят, не беспокоясь о стоимости материалов.
Стивен Форстер

Технические характеристики

Преобразует разнообразные пластиковые гранулы: (протестирован только на ABS и PLA) в нить толщиной 1.75mm или 3мм (Обе головки в комплекте)
Температура экструзии: 180-220 Цельсия
Допуски для нити: 1.75mm (+ 0,04 / — 0,04)
Полностью собран и готов к работе прямо из коробки (не сборочный комплект)
Производит до 1 метра нити в минуту (в зависимости от температуры экструзии и типа пластика)
Производительность: 1 кг за 45 мин

Цена на экструдер Noztek Pro составляет: £595 ($992, €723)

Мнение редакции:
Сегодня на рынке стоимость 1 кг ABS нити для 3d-принтеров составляет 30-60 долларов (производство КНР, Россия), цена на нить производства США может составлять более 100 долларов. Стоимость цветных гранул для производства ABS пластика варьируется в пределах 3-4 долларов. При использовании вторичное сырья цена может быть еще ниже. Поэтому экономия от применения экструдеров налицо, остается только вопрос с качеством производимой нити.
сайт

Видео рабочего процесса Noztek Pro

В настоящее время самая доступная цена на пластиковую нить для 3D принтеров составляет более 20$ за 1 кг, стоимость филамента от надежных производителей или с какими-либо особенными характеристиками (цвет, добавки) достигает 50$.

Таким образом, при печати 3D моделей, снижение расхода материала и его стоимости становятся ключевыми факторами повышения экономичности и, соответственно, доходности 3D печати.

Экструдер Лимана

Первым публичным шагом к этому стало объявленное в марте 2013 года изобретение с открытым источником – экструдер для самостоятельного создания пластиковой нити для 3D принтеров. Изобретатель Хью Лиман представил свою машину на конкурс и выиграл главный приз от фонда Кауфмана и Maker Faire. Одним из главных условий конкурса была цена устройства – не более 250$. Победивший экструдер позволяет выдавливать нить диаметром 1,75 или 3 мм с погрешностью в 0,01мм, причем это был уже второй вариант представленного устройства, первый не прошел по цене. Изобретение Лимана с открытым исходным кодом, что позволяет любому использовать и строить его.

С помощью самодельного экструдера, вы сможете экономить до 80%. Качественный филамент стоит около 50$ за 1 кг, тогда как покупка килограмма гранул обойдется только в 10$. А если вы покупаете упаковку гранул в 25 кг, то каждый килограмм обойдется всего в 5$.

Экструдер Фишера

Вдохновленный экструдером Лимана, Бен Фишлер из Сан-Диего (Калифорния) решил попробовать создать простую в использовании версию для пользователей. STRUdittle является ультра-компактным устройством и может делать нити из ABS пластика со скоростью экструзии 30-60 см в мин.

Точность на экструдере достаточно высокая:

Погрешность 0,05 мм при свободном выводе филамента;
Погрешность 0,03 мм при использовании автоматически сматывающей готовую нить катушки.

Проект Фишлера запущен на Kickstarter для того, чтобы сделать этот продукт доступным для масс. Необходимые средства уже собраны, и комплектное устройство предлагается участникам со финансирования по 385$. Причем, кроме полного комплекта, уже имеющим подобный экструдер также предлагается отдельно только механизм для автоматического сматывания филамента за 100$. А само устройство поставляется с размерами сопла по выбору заказчика, в том числе вообще без него – для изготовления материалов нестандартных размеров.

Всем добра. Так случилось что у меня появился 3д принтер. Побаловавшись им я понял что АБС нити для него в наших краях найти трудно или очень дорого. Кое где есть 1.75мм по заоблачной цене, 3мм нигде не нашел. Посмотрев статью, Лимана про его экструдер, решил сделать что то подобное. Заказал с мешок гранул. Пока он шел, из остатков пластика, который был в комплекте с принтером соорудил аппарат)))) благо Китай рядом. Термопара, нагреватель, драйвера мотора привезли за неделю примерно. Шнековую пару сделал из 2х частей. Горячая часть была заказана у местных токарей, которые за пару часов из цельного куска железа выточили мне ее. Термовставка из стеклотекстолита. Так называема часть была напечатана из остатков былой роскоши. Обычное сверло по дереву, пара подшипников простых, один упорный. Несколько дней пыхтел. В итоге вот что получилось. Килограмм гранул перерабатывается в нить 1.70-1.77мм за 3.5 часа.
Если есть вопросы или предложения, обращайтесь.
Аппарат находиться еще в стадии доводки до идеала.
В планах сделать охлаждение мотора, т.к. при длительной работе он разогревается до 100-120 градусов. Шестерни в редукторе пластиковые, боюсь что долго при такой температуру они не проживут.
автоматическую намотку, т.к. вручную намотать около 500 метров прутка на катушку очень трудно.
Да и хотелось бы чутка переделать "холодную" часть шнековой пары, получилась она немного неудачная.

PS: писать много текста не люблю и не умею, так что сильно не пинайте.