We współczesnych drukarkach 3D typu FFF/FDM można spotkać się z ekstruderami typu bowden oraz direct drive. I chociaż oba rozwiązania pełnią taką samą rolę, to ich konstrukcja w naturalny sposób predysponuje je do nieco odmiennych zastosowań. Dlatego też dzisiaj przyjrzymy się różnicom pomiędzy oboma rodzajami ekstruderów i doradzimy Ci, który z nich najlepiej sprawdzi się w Twoim przypadku.
Co to jest ekstruder i za co odpowiada w drukarce 3D?
Ekstruder to jeden z najważniejszych elementów drukarki 3D, który umożliwia jej bezproblemową pracę oraz odpowiada za jakość wydruków. Jego podstawowym zadaniem jest dostarczanie precyzyjnie odmierzonej ilości materiału do głowicy drukarki 3D. Dodatkowo ekstruder posiada również funkcję biegu wstecznego, dzięki czemu możliwe jest cofanie filamentu, czyli retrakcja, co pozwala eliminować zjawisko powstawania charakterystycznych „pajęczynek”, które pogarszają jakość gotowego wydruku.
Zasada działania ekstrudera jest stosunkowo prosta – filament wkładany jest przez prowadnicę, która kieruje go w stronę metalowej zębatki i łożyska lub układu dwóch metalowych zębatek. Umożliwia to pewne chwycenie nitki filamentu, a także pozwala na precyzyjne podawanie go do głowicy drukującej.
Sercem ekstrudera drukarki 3D jest silnik krokowy napędzający mechanizm zębatkowy. Napęd może być przekazywany bezpośrednio na zębatkę lub poprzez przekładnię zwiększającą moment obrotowy, a co za tym idzie, siłę całego ekstrudera. Większa moc pozwala na dostarczanie większej ilości materiału, a zatem szybsze i pewniejsze drukowanie.
Pojedynek systemów Bowden i direct drive
Główna różnica pomiędzy poszczególnymi rozwiązaniami wynika z miejsca, w którym ekstruder zostanie umieszczony. Najprościej można przyrównać to do samochodu osobowego – napęd może być przekazywany na przednią lub tylną oś. Efekt jest taki sam, ale charakterystyka prowadzenia pojazdu znacząco się zmienia. Jak zatem wygląda to w przypadku ekstruderów?
Drukarki 3D direct drive
Ekstruder direct drive umieszczany jest bezpośrednio w głowicy drukarki 3D, tuż nad hotendem, dzięki czemu podawany filament od razu trafia do komory grzewczej.
Największą zaletą tego systemu jest krótka droga, którą musi pokonać materiał przed trafieniem do hotendu, a co za tym idzie, mniejszy opór. Praktycznie eliminuje to ryzyko podwinięcia lub zacięcia się filamentu, zapewniając wysoką niezawodność i powtarzalność procesu drukowania.
Bezpośrednie podawanie materiału do druku gwarantuje także niezwykle precyzyjną retrakcję, ponieważ ekstruder nie musi cofać filamentu „na zapas”, jak ma to miejsce w przypadku konkurencyjnego systemu wykorzystującego rurkę Bowdena.
No i ostatnia kwestia – drukarki 3D wyposażone w ekstruder direct drive nie mają sobie równych w kontekście druku z materiałów elastycznych. Umożliwiają drukowanie z filamentów o praktycznie każdym stopniu elastyczności i twardości, przy zachowaniu maksymalnej prędkości druku 3D.
W systemach direct drive możliwe jest także stosowanie materiałów przemysłowych wzbogacanych specjalnymi domieszkami, takich jak na przykład włókna szklane stosowane w BASF Ultrafuse PP GF30, które mogłyby porysować wnętrze teflonowej linki Bowdena.
System direct drive nie jest jednak pozbawiony wad. Największą z nich jest dodatkowe obciążenie głowicy drukującej, co zwiększa przeciążenia, z którymi musi sobie poradzić układ ruchu drukarki 3D. Przy większych prędkościach druku może powodować to powstawanie niepożądanych wibracji, które pogorszają jakość drukowanego elementu. Co prawda zjawisko to można nieco wyeliminować poprzez zastosowanie konstrukcji zbudowanej z wytrzymalszych materiałów, ale w przypadku elementów o skomplikowanej geometrii i tak zalecane jest zmniejszenie prędkości druku.
Drukarki 3D z systemem Bowdena
Ekstruder z systemem Bowdena wziął swoją nazwę od zastosowanej w nim rurki Bowdena, czyli specjalnego, elastycznego przewodu pokrytego w środku teflonem. To właśnie przez tą rurkę filament trafia do głowicy drukującej. Co się dzięki temu zyskuje?
Taki system umożliwia nam zamontowanie ekstrudera praktycznie w dowolnym miejscu drukarki 3D, a jego waga nie obciąża głowicy, dzięki czemu może ona poruszać się znacznie szybciej niż w przypadku konkurencyjnego systemu direct drive, bez ryzyka pogorszenia jakości wydruku.
Ze względu na montaż poza głowicą drukującą ekstruder w systemie Bowden’a ułatwia także prace konserwacyjne oraz serwisowe, a także zapewnia szybką i łatwą wymianę filamentu. Zatem, gdzie kryje się haczyk?
Ekstruder z linką Bowden’a wymaga zastosowania silnika o dużo większej mocy, ponieważ materiał podawany jest w zakrzywionym kanale. Co gorsza, elastyczny przewód utrudnia także precyzyjną retrakcję, czyli cofanie nitki filamentu podczas przemieszczania się głowicy drukującej.
No i największa bolączka Bowdenów – materiały specjalistyczne. Gdy korzystamy z drukarki 3D wyposażonej w taki typ ekstrudera, drukowanie z elastycznych filamentów może stanowić wyzwanie. Konieczne będzie zmniejszenie prędkości druku do poziomu 15 – 20 mm/s oraz dokładne skonfigurowanie parametrów retrakcji a i tak druk z najbardziej elastycznych filamentów będzie bardzo bardzo trudny. Powodem jest duża odległość pomiędzy zębatką napędową a głowicą drukującą. Filament elastyczny na takiej długości po prostu łatwo ulega ściskaniu i rozciąganiu co bardzo utrudnia precyzyjne sterowanie ilością podawanego materiału.
Nadal nie wiesz, jaką drukarkę 3D wybrać – skontaktuj się z naszymi ekspertami!
Zdajemy sobie sprawę z tego, że podjęcie ostatecznej decyzji związanej z systemem ekstruzji nie jest łatwym zadaniem. Dlatego też zachęcamy Cię do kontaktu by doradzić Ci, jaki sprzęt będzie dla Ciebie optymalnym wyborem.
Musisz być Zalogowany aby napisać komentarz.