Компоненты FDM-принтера — корпус, экструдер, стол.
В прошлой статье мы говорили о популярных технологиях 3D-печати. В этой статье мы рассмотрим строение FDM-принтеров.
Из чего состоит?
Обычный 3D-принтер состоит из корпуса, двигателей, экструдера, стола и электроники. Каждый их этих компонентов является неотъемлемой частью любой FDM-машины. И если с электроникой все очень сложно ввиду ее вариативности, то с корпусом, экструдером и столом все несколько проще. О них и пойдет речь.
На фотографии можно видеть экструдер, стол и часть корпуса
Корпус
Корпус — это каркас 3D-машины, именно на нем держатся все компоненты. Он может быть либо открытыми, либо закрытыми. Несмотря на то, что принтеры с закрытым корпусом дороже, они имеют ряд преимуществ:
- Шумоизоляция.
- Изоляция механики от грязи, пыли, волос, шерсти животных.
- Изоляция механики от детей.
- Защита от сквозняков и перепадов температур (они страшны для инженерных пластиков).
- Едкий запах пластиков (ABS) не распространяется на всю комнату.
- Более качественная печать инженерными пластиками (ABS, Nylon, HIPS).
3D-принтер Flashforge с закрытым корпусом
Однако, несмотря на перевес в сторону принтеров с закрытым корпусом, не стоит забывать про то, что иметь открытый принтер не критично. Более того некоторые умельцы изготавливают корпус самостоятельно.
Кинематика
Абсолютно каждый FDM-принтер имеет подвижные детали и платформы, которые действуют по кинематической схеме устройства; каждый тип сильно отличается от других.
Картезианская/Декартова
Самая популярная схема кинематики среди FDM-машин, осуществляется на основе трех Декартовых осей — X, Y, Z. Чаще всего экструдер передвигается по одной горизонтальной оси и одной вертикальной, а платформа двигается по другой горизонтальной оси. Тем не менее, существуют и альтернативные конфигурации перемещения.
3D-принтер Prusa с картезианской кинематикой
Картезианская система имеет множество преимуществ, именно поэтому она является самой распространенной среди любителей объемной печати. А именно:
- Популярность. Так как принтеры этой системы самые распространенные, то найти информацию, запчасти или же какие-то гайды на русском языке не составит труда.
- Простота сборки. Обычно собранные 3D-принтеры стоят дороже, из-за чего есть смысл покупать наборы для самостоятельной сборки. Со сборкой/ремонтом принтера картезианской системы может справиться даже новичок.
- Стабильность результатов. По сравнению с другими системами кинематики, эти принтеры имеют отличные показатели точности и качества печати.
Дельта
Данный тип кинематики подразумевает неподвижный стол для печати и экструдер, имеющий три точки крепления и передвижения, что дает определенные положительные и отрицательные стороны.
3D-принтер Monoprice с дельта кинематикой
Достоинства:
- Компактность. Принтеры данной системы зачастую занимают мало места в длину и ширину, но могут быть высокими.
- Печать высоких деталей. Несмотря на то, что печать длинных и широких моделей затруднительна, принтеры системы дельта идеально подходят для печати высоких моделей (вазы, стаканы, башни и др.).
- Некоторые модели принтеров можно самостоятельно удлинить.
- Более высокая скорость печати по сравнению с картезианской системой.
Недостатки:
- Неточность. Из-за специфики системы кинематики, дельта принтерам свойственно делать множество ошибок при печати.
- Сложность конструкции. Сложность конструкции типа дельта намного выше картезианской, что дает массу неудобств, а именно сложность в самостоятельной сборке и ремонте.
- ПО и электроника. Так как система работы с координатами сильно отличается и довольно сложна, то нужна более мощная, а значит и дорогая электроника. Это же касается и ПО.
Экструдер
Экструдер — неотъемлемый элемент любого 3D-принтера. Этот инструмент предназначен для расплавления пластиковой нити и выдавливания ее на стол. Есть два типа подачи материала через экструдер.
Прямая подача
Подача осуществляется шаговым двигателем напрямую в экструдер, двигатель находится на самой каретке.
Экструдер с прямой подачей
Плюсы:
- Быстрая замена пластика.
- Для подачи материала не нужен мощный двигатель.
- Минимальная погрешность в подаче пластика.
- Можно печатать гибкими материалами.
Минусы:
- Сложная конструкция создает проблемы при сборке и ремонте.
- Увеличивается масса каретки за счет подающего двигателя.
- Из-за большой массы увеличивается инерция, что может привести к неточностям.
Боуден подача
В данном случае двигатель, подающий материал, расположен на корпусе принтера, а не на самой каретке. Материал проходит по PTFE-трубке в экструдер.
Экструдер с боуден подачей через PTFE-трубку
Плюсы:
- Уменьшенная нагрузка на каретку.
- Упрощенная конструкция.
- Выше точность по сравнению с прямой подачей.
- Выше скорость.
Минусы:
- Крайне тяжело печатать гибкими материалами.
- Увеличивается погрешность в подаче пластика.
- Долгая заменя пластика.
- Необходим мощный двигатель для подачи материала в экструдер.
Стол
Стол для печати в большинстве своем — это подогреваемая поверхность, на которую осуществляется выдавливание расплавленного материала экструдером. Задача каждого стола — удерживать модель на одном месте. Разные покрытия справляются по-разному с этой задачей.
PEI
Пленка из полиэфиримида используется на многих принтерах с завода. Такой вид покрытия отлично подходит для новичков, так как требует минимальных усилий для печати.
PEI-пленка на столе 3D-принтера Prusa
Плюсы:
- Имеет хорошую адгезию с пластиком (ABS, PLA, PETG, TPU).
- Термостойкая.
- Довольно крепкая.
Минусы:
- Цена.
- Необходимо каждый раз обезжиривать поверхность.
- Имеет плохую адгезию, если печатать без подогрева стола.
Стекло/зеркало
Стекло также распространено среди 3D-принтеров. Стекло может быть обычным оконным, зеркальным, боросиликатным, фосфатным, силикатно-известковым и другим.
Зеркало, закрепленное к столу 3D-принтера
Плюсы:
- Цена.
- Легко установить.
- Легко добиться хорошей адгезии.
Минусы:
- Хрупкость.
- При попытке отделить модель от стекла можно порезаться, если треснет стекло
- Низкая термостойкость (но не у всех типов).
Магнитная поверхность
Еще один тип покрытия стола. Имеет шершавую поверхность, сделанную из магнитного материала. Отлично подходит для новичков, как и PEI-пленка.
Магнитная подложка Creozone
Плюсы:
- Гибкость.
- Цена.
- Отличная адгезия.
Минусы:
- Необходимо обезжиривать через каждые 3-4 принта.
- Иногда адгезия излишне сильная и отодрать модель очень тяжело.
- Со временем адгезивные свойства деградируют.
Итог
Несмотря на все плюсы и минусы всего описанного, не существует чего-то абсолютно универсального, что работало бы замечательно и не имело бы нареканий. Так или иначе для знакомства с 3D-печатью отлично подойдет любой 3Д притер, ведь большинство FDM-принтеров легко улучшать самому. Захотел закрытый корпус? Сделай сам! Нужно изменить тип крепления экструдера? Пожалуйста! Ну а менять покрытие стола вообще дело нескольких минут.