Изучите свои сопла для 3D-печати

Несмотря на то, что сопло 3D-принтера кажется маленьким и скромным, оно играет большую роль в успехе или провале задания печати FFF. 3D-принтеры FFF подают термопластичный материал через нагретое сопло на горизонтальную платформу. Принтер, загруженный ABS, PLA или другим полимерным материалом, формирует детали слой за слоем снизу-вверх.

FFF, часто называемая FDM (fused deposition modeling) - технология, запатентованная компанией Stratasys в 1989 году - является относительно недорогим и достаточно быстрым способом печати объектов. Эти характеристики делают FFF самым популярным типом 3D-принтера, особенно среди любителей и компаний с ограниченным бюджетом.

Каждый, кто использует принтер FFF, должен быть знаком с различными типами и диаметрами сопел, поскольку выбранное сопло оказывает огромное влияние на качество деталей, производительность и эксплуатационные расходы. Прежде всего, необходимо знать, что нити FFF бывают двух диаметров: 1,75 мм и 2,85 мм. Наряду с ABS и PLA, другие распространенные материалы включают нейлон, поликарбонат и TPU. Существует также множество добавок, которые могут быть смешаны с этими материалами, например, углеродное волокно, металл, дерево, красители и даже камень.

Что касается выбора сопла, Пол Бруцки, специалист по технической поддержке компании Micro Swiss LLC, Рэмси, штат Миннесота, говорит, что в первую очередь необходимо найти сопло, совместимое с используемым 3D-принтером. "Сопла имеют различные характеристики, такие как размер, длина и шаг резьбы, а также общая длина сопла и диаметр нити", - сказал он. Чтобы упростить процесс выбора, производители обычно указывают совместимые принтеры для каждого сопла в разделе "Подходящие сопла" в руководстве пользователя или на веб-сайте".

Еще один момент - материал сопла. Базовые нити, перечисленные ранее, не являются абразивными и будут хорошо работать с недорогим теплопроводящим латунным соплом. Однако добавки к филаментам, как правило, повышают абразивность материала, что требует использования сопла из более твердого металла.

И в этом случае предлагается широкий выбор материалов для сопел. Например, инструментальная сталь A2 обеспечивает хороший баланс износостойкости и теплопроводности, в то время как насадка из инструментальной стали M2 отличается высокой прочностью, но меньшей теплопроводностью.

Некоторые производители предлагают сопла из нержавеющей стали, которые следует использовать при печати пищевых продуктов или медицинских компонентов. Сопла из карбида вольфрама обеспечивают самый длительный срок службы, хотя и стоят дороже. В латунные сопла иногда добавляют рубиновые, сапфировые или алмазные наконечники, что значительно продлевает срок их службы, как и покрытие никелем или хромом.

Наконец, в продаже появляются гибридные сопла из меди со вставкой из твердого металла, а также сопла, в которых используется "технология нагрева сердцевины". Этот элемент конструкции, предлагаемый компанией Bondtech AB из Вярнамо, Швеция, ускоряет плавление материала за счет расщепления одной нити на несколько более тонких.

Менеджер по продукции компании Нуно Сантьяго предложил несколько рекомендаций по выбору сопла. "Учитывайте уровень детализации вашего проекта", - сказал он. "Вы собираетесь изготавливать очень детализированные детали или очень большие? Как быстро вам нужно изготовить эти детали, и каков минимальный размер самой мелкой детали? Например, сопло 0,4 мм не может создавать геометрические элементы меньше этого размера в плоскости X-Y, поэтому размер сопла имеет значение для уровня детализации".

Сантьяго считает, что механические требования и вес детали также играют роль при выборе сопла. Например, для изготовления более толстых и прочных стенок можно использовать небольшое сопло, но для заполнения заданной площади потребуется больше проходов. Такой подход позволяет материалу охлаждаться между каждым проходом, что снижает качество склеивания.

Кроме того, при уменьшении диаметра сопла принтер должен двигаться быстрее, чтобы поддерживать эквивалентный объемный поток. Часто лучше укладывать более толстые шарики с большим соплом, при условии, что "хотенд" принтера - часть принтера, расплавляющая материал, - имеет достаточно времени и тепла, чтобы расплавить материал должным образом, а геометрия детали и требования к точности позволяют использовать более низкий уровень детализации.

"Чтобы максимизировать скорость печати, необходимо произвести расчет, чтобы определить, какой размер сопла может обеспечить желаемую производительность, оставаясь при этом ниже порога максимальной скорости машины", - говорит Сантьяго. "Некоторые размеры сопел могут оказаться за пределами возможностей вашего принтера для получения качественных деталей при определенной скорости сборки. Они будут бесполезны".

Советуем вам прочитать статьи опубликованные в нашем блоге ранее: «‎Возможности 3D принтеров: 2-ух этажный дом, миллиметровая статуя Давида и веганский стейк»‎ и «‎Уникальный материал для 3D-печати на основе пыльцы».

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!