Za co odpowiada ekstruder w drukarce 3D

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Czas czytania: 3 min.

Czerpanie radości z druku 3D nie wymaga szczegółowej znajomości budowy drukarek 3D od ich użytkowników. Warto jednak poznać przynajmniej podstawy i odczarować nieco wszystkie te tajemnicze elementy, które znajdują się w tych maszynach. Dziś ekstruder, czyli małe serce drukarki 3D. Przyjrzyjmy się temu, za co odpowiada i do czego służy. 

Jak drukuje się w 3D?

Dla większości twórców i hobbystów druk 3D kojarzy się w jeden sposób: widzą stacjonarne maszyny, najczęściej wcale nie takie wielkie,  które wykorzystują proces technologii wytwarzania przyrostowego znany jako Fused Deposition Modeling (FDM) lub Fused Filament Fabrication (FFF) – w zależności od tego, kogo pytamy, bo te dwa skrótowce oznaczają praktycznie to samo.

W telegraficznym skrócie – metoda FDM polega na wprowadzeniu nitki tworzywa sztucznego (filamentu) do gorącego bloku metalu z dyszą. Włókno topi się, a ruchy drukarki umieszczają je w pożądanym kształcie. Ścieżka ta jest powtarzana i układana stopniowo, aż powstanie pełny obiekt 3D. Ale o tym wiedzą wszyscy czytelnicy bloga Botland i posiadacze drukarek 3D.

Drukowanie 3D
Druk 3D

Jak działa ekstruder w drukarce 3D?

Operowanie materiałem – topienie i “wypluwanie” go, aby stworzył pożądany model – odbywa się w zespole części, które dla niektórych znane są pod wspólną nazwą ekstrudera. Bez niego wykonywanie wydruków nie byłoby możliwe. I choć mechanicznie nie jest to aż tak skomplikowane, to warto wiedzieć, że drukarka 3D ma jeszcze inne części, które umożliwiają wytłaczanie filamentu.

Przykład ekstrudera

Na początek – są dwie szkoły. Według jednych ekstruder to wyłącznie silnik i związane z nim części, które popychają i ciągną filament. Inni za ekstruder uznają cały zespół elementów, łącznie z gorącą końcówką, gdzie następuje topienie i osadzanie filamentu do druku 3D.

Spójrzmy na ekstruder kompleksowo – jak na zestaw, czy też zespół wyspecjalizowanych elementów drukarki 3D.  Wyjaśnienie działania ekstrudera wymaga dokładnego przyjrzenia się dwóm kluczowym częściom określanym powszechnie jako hot end (spotykane zapisy: hotend, hot-end) i cold end. To gorący i zimny koniec.

Wiedza na chłodno. Ekstruder i cold end

Zimny koniec odnosi się do górnej części systemu ekstrudera drukarki 3D, gdzie filament jest podawany i przekazywany do gorącego końca (dolnej części systemu ekstrudera) w celu stopienia i wytłoczenia filamentu, aby ten mógł trafić na print bed – to podstawa dla naszej konstrukcji, czyli pole robocze drukarki 3D. 

Ten element ekstrudera drukarki 3D składa się zazwyczaj z:

  • silnika krokowego, dzięki któremu możliwy jest ruch filamentu,
  • śruby z łbem walcowym lub zębatej przekładni zamontowanej na wale silnika, która przenosi ruch, 
  • sprężynowego koła zębatego, które utrzymuje nacisk na filament,
  • rurki z PTFE, która prowadzi filament do miejsca przeznaczenia.

Faktyczne rozmieszczenie i pozycja zależy od tego, z jakim typem ekstrudera mamy do czynienia, a dokładniej: czy jest to ekstruder bezpośredni (direct), czy ekstruder Bowdena. Cold end może posiadać przekładnie zamontowane albo do ramy drukarki, albo do samej głowicy drukującej – znów w zależności od rodzaju ekstrudera. Dodatkowo w ekstruderze mogą znajdować się wspomniane rurki PTFE prowadzące filament do hot endu (w przypadku ekstrudera Bowdena, który montuje się na ramie drukarki).

Ważna część w druku 3D - silnik krokowy

To dobre miejsce na przerywnik, zanim przejdziemy do hotendu. Skromnie wspomniany silnik krokowy napędza ruch i ekstruzję filamentu w większości, jeśli nie we wszystkich nowoczesnych drukarkach 3D. Nie ma sensu się powtarzać – szczotkowe i bezszczotkowe silniki krokowe opisaliśmy dla Was szerzej w tym artykule. Polecamy zapoznać się z tym, jak działają, bo zrozumienie silników krokowych to nie tylko absolutne podstawy druku 3D, ale także fundament wiedzy z dziedziny elektroniki montażowej, elektroniki użytkowej i nie tylko. 

Druk 3D na gorąco albo wcale, czyli ekstruder i hot end

Anatomia hotendu to ważna sprawa w druku 3D. Hotend jest komponentem integralnym dla budowy drukarek 3D. Co ciekawe, w przeciwieństwie do wielu innych komponentów, HotEnd raczej nie może być wydrukowany – taka uwaga z myślą o tych, którzy… tworzą drukarkę 3D z druku 3D. Element ten mocno się nagrzewa, przez co nie może być wykonany z byle czego.

W strefie podgrzewania ekstrudera znajdują się:

  • blok grzewczy z grzałką, czyli nasz hot end. Tworzy kanał do podawania filamentu,
  • dysza (nozzle), ostatni element roboczy drukarki 3D. Metalowa lub z odpowiedniego stopu (często miedź lub mosiądz), solidna, odporna na wysokie temperatury. Umieszcza rozgrzany filament na platformie roboczej.

Działanie i budowa ekstrudera - często spotykane rodzaje

  • Ekstruder standardowy – radełko znajduje się na osi silnika. Mniej dokładny od swoich braci. Może się zdarzyć, że filament będzie “przeskakiwał” po zębach na radełku. 
  • Ekstruder z zębatką – oś silnika jest połączona z zębatką, nie zaś z radełkiem, jak w przypadku poprzednika – samo radełko znajduje się na innej zębatce. Większy moment obrotowy, co przekłada się na stabilniejsze przepychanie filamentu. 
  • Ekstruder z podwójnym zazębieniem – zębatka na osi silnika przenosi ruch (czy raczej: siłę) na drugą zębatkę. To miejsce na kolejne radełko zamiast łożyska do podtrzymywania filamentu. Materiał jest więc przesuwany z obu stron – taki ekstruder posiada legendarna Prusa i3 MK3 dostępna w Botland.

Nie taka skomplikowana drukarka 3D, jak ją malują. Zaprezentowaliśmy dziś wiedzę podstawową – zajrzyjcie do nas, a zastanowimy się razem nad wyborem lub ewentualnymi kłopotami z ekstruderem. 

Jak oceniasz ten wpis blogowy?

Kliknij gwiazdkę, aby go ocenić!

Średnia ocena: 5 / 5. Liczba głosów: 2

Jak dotąd brak głosów! Bądź pierwszą osobą, która oceni ten wpis.

Podziel się:

Share on facebook
Share on linkedin
Share on twitter
Mateusz Mróz

Mateusz Mróz

Marzyciel, miłośnik podróży i fan nowinek technologicznych. Swoje pomysły na Raspberry Pi i Arduino chętnie przekuwa w konkrety. Uparty samouk – o pomoc prosi dopiero wtedy kiedy zabraknie pozycji w wyszukiwarce. Uważa, że przy odpowiednim podejściu można osiągnąć każdy cel.

Zobacz więcej:

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.