Czym jest extruder?
Ekstruder to mechanizm, który przekazuje plastik ze szpuli do gorącej części mechanizmu grzejnego, zwanego hotendem. Od strony mechaniczej urządzenie składa się z silnika krokowego, na który założone jest tzw. radełko, którego funkcją jest wbijanie się w przepływający filament i przesuwanie go o określony dystans. W skład zestawu wchodzi jeszcze ramię z łożyskiem oraz regulowaną sprężyną, aby zapewnić odpowiedni docisk filamentu do radełka.
Budowę standardowego ekstrudera drukarki 3D przedstawiłem na rysunku poniżej. Na Brązowo zaznaczyłem radełko, na żółto sprężynę ustalającą siłę docisku filamentu do radełka, a na niebiesko ramię dociskowe wraz z łożyskiem.
Wyróżniamy 3 najpopularniejsze typy wytłaczarek w drukarkach 3D:
Ekstruder standardowy
jest najprostszym rozwiązaniem. Radełko zamontowane jest bezpośrednio na oś silnika. Najczęściej stosowany jako fabryczny element w prostszych konstrukcyjnie drukarkach. Stosunkowo mało dokładny, niezdolny do uzyskiwania wysokich prędkości wytłaczania ze względu na niską ilość kroków, posiadający mały moment obrotowy przepychanego filamentu – często powoduje to przeskakiwanie filamentu po zębach radełka. W szczególności w połączeniu z mało wydajnym hotendem. Budowa takiego typu ekstrduera uniemożliwia w standardowej formie drukowanie materiałów elastycznych. Dla standarowych ustawień ekstruder wykonuje około 100 kroków na milimetr przepchniętego filamentu.
Extruder z zębatką
Stosowany w wielu rozwiązaniach, takich jak E3D Titan i jego pochodnych. Na osi silnika zamiast radełka zamontowana jest zwykła zębatka, która połączona jest, najczęściej w przełożeniu 3:1 z kolejną zębatką, na której dopiero zamontowane jest radełko. Dzięki zastosowaniu przełożenia, możliwe jest zwiększenie momentu obrotowego, generowanego przez układ, dzięki czemu filament może zostać przepchnięty przez ekstruder w sposób bardziej stabilny oraz zmniejsza się ryzyko jego zablokowania w głowicy. Ekstruder w tej konfiguracji wykonuje około 400 kroków na każdy milimetr przepchniętego filamentu.
Ekstruder z podwójnym zazębieniem filamentu
Jest to chyba najdoskonalszy dostępny sposób przetłaczania plastiku do druku 3D. Ekstruder tego typu, podobnie jak ekstruder z zębatką, używa zębatki na osi silnika i przenosi siłę na drugą zębatkę, jednak zamiast łożyska, które jedynie podtrzymuje filament, znajduje się tutaj drugie radełko, połączone z pierwszym za pomocą kolejnej zębatki. Dzięki temu filament jest przepychany równocześnie z obu stron, efektywnie zwiększając dwukrotnie siłę ekstrudera, pozwalając na uzyskanie jeszcze lepszych efektów. Extruder z podwójnym zazębieniem jest wykorzystywany w wielu drukarkach, na przykład w Prusa i3 MK3. Podobnie jak w wersji z jedną zębatką w tej konfiguracji wykonuje około 400 kroków na każdy milimetr przepchniętego filamentu. Również E3D Hemera wykorzystuje taki sam układ do przeniesienia napędu.
Obecnie w świecie drukarek 3D wielu producentów prześciga się w projektowaniu rozwiązań mających na celu jak najprostsze użytkowanie i jak największe możliwości.Podane przeze mnie przykłady są jednak tylko kroplą w morzu istniejących na rynku rozwiązań. Wszystkie jednak opierają się na tej samej zasadzie działania. Każdy ekstruder w drukarce 3D jest jednym z 3 wymienionych tutaj typów. Extruder trzeba również odpowiednio skalibrować, aby odpowiednia ilość filamentu była wytłoczona.
A wy jaki ekstruder uważacie za najlepszy? Zapraszam do dyskusji.
