Самостоятельное изготовление пластиковой нити для 3d принтера. Домашнее производство прутка или экономика должна быть экономной

Любой из принтеров 3D обладает своими особенностями конструкции. Основным в таких устройствах является , его еще называют печатающей головкой. Роль головки в работе принтера предельно проста. Ее роль в выдавливании пластика через сопло, в следствии чего, складывается рисунок в трехмерном формате. Возникает закономерный вопрос: возможно ли сделать своими руками?

Какие особенности в этих устройствах

Во время работы принтера с использованием 3D технологий, как правило, используется нитевидный . Он есть разных видов, но для таких принтеров в основном берут PLA или ABS. Но, большой выбор исходного материала мало влияет на конструкцию печатающей головки, как правило, разными производителями они изготовляются по схожему типу. Вот какая конструкция экструдера у современного 3d принтера поступает в продажу:

Cool-end это блок подающий филамент. В его конструкции обязательно присутствуют несколько шестерней и электрический мотор. Пластиковую нить из соответственной катушки извлекают от процесса вращения шестерней, далее она проходит через нагревательный элемент, где на пластик воздействует высокая температура и он становится мягким. Это позволяет далее это вязкий пластик выдавливать посредством использования сопла и придавать ему необходимые очертания.
Другой hot-end блок это сопло со своим нагревательным элементом. При его изготовлении используют алюминиевые или латунные сплавы. Этому блоку присуща очень высокая тепло проводимость. В составе компонента нагревания встроена проволочная спираль, два резистора, и термопара для регулировки температуры нагревания прибора. При работе hot-end нагревается и тем самым, проходит процесс плавления пластика. Очень важным моментом в работе обеох блоков является охлаждение рабочих платформ. Это обеспечивает специальная термоизолирующая вставка между блоками.

Возможно ли сделать самодельный экструдер для 3d принтера

Если вы все-таки решились самостоятельно смастерить экструдер к 3d принтеру, необходимо выбрать двигатель. Но, здесь возможно применение и старых моторов от принтера или сканера (рабочий, естественно). Если вы не уверены, с каким именно мотором лучше всего будет работать самодельный экструдер для 3d принтера форум со специалистами, в этой области, поможет вам во всем разобраться. Чтобы закрепить двигатель, необходим корпус из подходящего материала, хот-энд, а так же ролик – его функция прижимание. Чтобы сделать сам корпус, могут быть использованы разные материалы, как и его форму, вы можете сделать по своему усмотрению. Для регулирования прижимного ролика обязательно использовать пружину, так как по толщине прутик не обязательно идеально соответствует требованиям. Материал обязательно сцепляется с подающим компонентом. Но оно так же нельзя делать тесным, так как в этом случае частички пластика могут отколоться в процессе печати.

Хот-энд вы можете приобрести, хотя это и не самое дешевое приобретение, в таком случае самодельный экструдер для 3д принтера станет неплохим вложением денег. Хотя вы можете найти и изучить его чертежи и сделать самому. Итак, из алюминиевого сплава создают радиаторы, он необходим для отведения теплого воздуха от ствола прибора. Тогда можно будет легко избежать чрезмерного перегрева устройства во время печати. Очень практично использование светодиодного радиатора, а охлаждение производить вентилятором. Для создания ствола хот-энда используется полая трубка из металла. Она соединяет радиатор с нагревательным элементом.

Для самостоятельного конструирования элемента нагревания в 3d-экструдере выбирается пластина из алюминиевых сплавов. В этой пластине сверлите дырку для того, чтобы закрепить хот-энд. После чего просверливаются отверстия для болтов крепления, резистора и терморезистора. Резистор нагревает пластину, а терморезистор, как раз эту температуру нагревания регулирует. Для создания сопла, как правило, используется гайка с закруглённым концом. Проще всего поддается обработке гайка из латунного или медного сплава. Болт закрепляется тисками, после чего накручиваете на него гайку и сверлите в центре отверстие. Это и есть способ не слишком хлопотного создания экструдера в домашних или полевых условиях.

Для некоторых моделей таких принтеров в оснащение входят два экструдера, это дает возможность печати изображения в двух цветах или создавать структуры из растворимого полимера. Но, если у вас получилось сделать один экструдер для 3d принтера своими руками то и двойной смастерить так же станет возможным.

Печать на современном 3D -принтере ведется с использованием пластиковой нити, получаемой из различных материалов. Качественная нить для 3D-принтера создается из таких расходных материалов, как ABS, PLA, HIPS. Использование высококачественного сырья позволяет производителям создать уникальные по эксплуатационным и техническим свойствам материалы, на основе которых можно изготавливать самые разные вещи.

Основные материалы

Производство нити для 3d-принтера чаще всего ведется на основе двух материалов - это и PLA (полилактид). Оба материала отвечают требованиям биоразлагаемости, биосовместимости, термопластичности и создаются на основе возобновляемых ресурсов, а именно кукурузы и сахарного тростника. Сырье идеально подходит для изготовления самых разных изделий в медицинской, пищевой сферах и не только.

Нить для печати на 3D-принтере должна быть высокого качества, чтобы конечный товар радовал эксплуатационными свойствами. Пластиковая нить для 3d-принтера - более удобный для такого оборудования вид сырья по сравнению с гранулами, так как ее легко заменить, можно печатать сразу несколькими цветами, к тому же расход материала существенно ниже.

Особенности производства

3D-печать стоит очень дорого, что связано с высокой стоимостью самих расходных материалов. Чтобы снизить себестоимость печати, умельцы создают портативные устройства для домашнего использования.

Таким образом, можно создавать нить для 3d-принтера своими руками гораздо дешевле. Технологически данный процесс не является слишком сложным, главное - соблюдать температурный режим и определенные пропорции смеси. В стандартном варианте производство нити ведется в несколько этапов:

Сначала подготавливается исходная смесь. Чтобы получить вещество с нужными параметрами, важно смешать основные компоненты в нужном количестве. Определенный оттенок нить обретает за счет добавки химических Точность соблюдения пропорций - залог того, что окраска нити и в дальнейшем самого полимера будет стойкой.
Загрузка в бункер. После приготовления смесь поступает в раздаточный бак, а затем подается в экструдер.
Готовится однородная масса. Все компоненты, помещенные в экструдер, перемешиваются до создания пластичной массы.
Производится пластиковая нить для 3d принтера. Однородная масса продавливается с помощью шнека через специальную насадку. Она имеет определенный диаметр, который равен толщине будущей нити.
Нить охлаждается и сушится. Вязкий пластик уже в форме нитей попадает в ванну с водой, где происходит их охлаждение. Они также обретают гибкость. Из охладителя готовая нить подается посредством специальных роликов в сушилку, где под воздействием горячего воздуха высыхает.

Уже после высыхания нить для 3D-принтера наматывается на катушку. Благодаря гибкости, прочности, пластичности она идеально подходит для использования на любых видах принтеров. Диаметр нити разный - 1,75 мм или 3 мм, что варьируется в зависимости от используемых на оборудовании насадок. Применение различных пигментов позволяет добиться разнообразия цветовых решений пластиковой нити.

Filabot Original

Сделать нити из пластика для принтера 3D можно, но для этого нужно создать свой экструдер. Как это сделать, мы расскажем чуть позже. К тому же проще всего приобрести уже готовые портативные и мобильные устройства, например, Filabot Original. Данное оборудование для производства нити для 3D-принтера позволяет изготавливать нити из пластика, диаметр которого составляет 1,75 или 3 мм. Оборудование работает с самыми разными видами пластика - ABS, PLA и HIPS.

Прибор работает с гранулами пластика, позволяя держать под контролем температуру. Имеется фильтр, предотвращающий попадание загрязнений. Универсальной мощности достаточно для использования устройства в домашних условиях. Чтобы получить разные цвета нити, используются красители. В пользу выбора данного оборудования говорит его высокая производительность: на получение одного килограмма нити требуется около 5 часов.

Filabot Wee

Современная линия по производству нити для 3d принтеров представлена брендом Filabot. Оборудование с деревянным корпусом стоит намного дешевле, причем купить его можно как в уже готовом виде, так и как комплект для сборки самостоятельно. Как и описанное выше устройство, данное работает на основе популярных видов пластиков. Широкая цветовая палитра достигается использованием гранулированных красителей. Также можно добавить в смесь гранулированное углеволокно, которое повысит прочность готового прутка. Модель оснащается двумя сменными насадками, поэтому можно производить нить для 3D-принтера диаметром 1,075 или 3 мм.

Filastruder

В 3D-индустрии экструдер Filastruder известен за универсальную сборку, благодаря чему каждый желающий может наладить производство пластиковой нити у себя дома. Благодаря продуманной конструкции и простоте использования модель идеально подходит для экструзии.

Имея такое устройство дома, можно наладить создание нитей для 3d принтеров своими руками. Единственный нюанс - грамотно подбирать пропорции используемых компонентов, красители. Всего за 12 часов работы оборудование способно произвести 1 кг нити, при этом конечная производительность зависит от таких параметров, как диаметр сопла, температура экструзии, используемые материалы.

Экструдер Лаймана

Данное устройство уникально тем, что оно было одним из первых, что использовались для производства пластикового прутка. Примечательно, что дизайн оборудования завоевал главный приз на конкурсе Desktop Factory Competition, который проводился в 2013 году. Благодаря предельной простоте конструкции само оборудование по сравнению с остальными аналогами оказалось самым дешевым. Еще один интересный факт в том, что все инструкции в открытом доступе. Можно скачать чертежи и создать экструдер, чтобы изготавливать нить для 3D-принтера дома.

О создании самодельных приборов

Очень часто желающие работать с 3D-принтерами начинают сами создавать приборы для получения пластиковой нити, чтобы снизить свои траты. На самом деле такие устройства при их экономичности и полезности все-таки не так хороши:

нить может получиться невысокого качества, недостаточной или неправильной толщины, что скажется на деформации конечного изделия или вовсе невозможности его печати;
при нагревании пластик может выделять вредные вещества, которыми придется дышать и во время печати, и во время переработки сырья;
повторная обработка окрашенного пластика будет невозможной, так как вы не будете знать о составе пластика и красителя.

На экструдерах, созданных своими руками, трудно создать действительно качественный пластик. А потому лучше приобрести портативное оборудование проверенных марок.

О способах получения дешевой нити

Чтобы произвести нить для 3d-принтера, требуется использование готовых гранул пластика ABS. Но это слишком дорого и затратно, поэтому в домашних условиях создать материал можно и на основе обычной пластиковой бутылки. Суть мероприятия проста:

бутылка ПЭТ измельчается в хлопья;
полученная масса нагревается, пока не достигнет температуры плавления;
через отверстие механизма экструдера происходит выдавливание нити нужного диаметра (за него отвечает наконечник);
полученная пластиковая нить охлаждается под потоком воздуха, а затем наматывается на барабан.

В целом наладить производство не так трудно, как кажется. Труднее подобрать качественные материалы, чтобы нить получилась прочной, надежной, безопасной и пригодной для применения в сфере 3d-печати.

Кстати, о В некоторых странах проводятся социально-ориентированные кампании, направленные на переработку пластиковых крышек. Испанские ученые предлагают создавать из них нити для печати, так как в основе крышечек от бутылок лежит термопластичный полиэтилен высокой плотности. 3D-печать на основе ПЭТ - популярное явление, позволяющее совсем недорого создавать альтернативу пластику PLA или ABS. Сложность лишь в том, что данный процесс при его экономичности слишком долгий, и для создания нити в нужном количестве придется потрудиться.

Всем добра. Так случилось что у меня появился 3д принтер. Побаловавшись им я понял что АБС нити для него в наших краях найти трудно или очень дорого. Кое где есть 1.75мм по заоблачной цене, 3мм нигде не нашел. Посмотрев статью, Лимана про его экструдер, решил сделать что то подобное. Заказал с мешок гранул. Пока он шел, из остатков пластика, который был в комплекте с принтером соорудил аппарат)))) благо Китай рядом. Термопара, нагреватель, драйвера мотора привезли за неделю примерно. Шнековую пару сделал из 2х частей. Горячая часть была заказана у местных токарей, которые за пару часов из цельного куска железа выточили мне ее. Термовставка из стеклотекстолита. Так называема часть была напечатана из остатков былой роскоши. Обычное сверло по дереву, пара подшипников простых, один упорный. Несколько дней пыхтел. В итоге вот что получилось. Килограмм гранул перерабатывается в нить 1.70-1.77мм за 3.5 часа.
Если есть вопросы или предложения, обращайтесь.
Аппарат находиться еще в стадии доводки до идеала.
В планах сделать охлаждение мотора, т.к. при длительной работе он разогревается до 100-120 градусов. Шестерни в редукторе пластиковые, боюсь что долго при такой температуру они не проживут.
автоматическую намотку, т.к. вручную намотать около 500 метров прутка на катушку очень трудно.
Да и хотелось бы чутка переделать "холодную" часть шнековой пары, получилась она немного неудачная.

PS: писать много текста не люблю и не умею, так что сильно не пинайте.

блок так сказать управления. кнопка включения термопары, кнопка включения мотора шнека, и регулятор вращения шнека или регулятор толщины нити.

Система автоматической подачи гранул... LoL вмещает в себя ровно 1 кг пластика

Собственно сам аппарат....

Благодаря простоте и дешевизне, -принтеры очень популярны. Именно такие устройства составляют большинство “домашних” и самодельных моделей.

Печатающая головка FDM-принтера называется экструдером (от extrude - выдавливать), что отражает ее принцип действия: экструдер создает объект послойно, выдавливая размягченный материал через сопло. Тюбик с зубной пастой, клеевой пистолет, шприц с силиконовым герметиком - действуют по аналогичной схеме.

Чаще всего, для печати в FDM-устройствах используются термопластики в виде филамента (нити), поэтому, в первую очередь, мы рассмотрим такие экструдеры.

Устройство экструдера 3D-принтера

Типичный экструдер для печати пластиком делится на две основные части: блок с механизмом подачи филамента (колд-энд, “холодный конец”, cold end) и сопло с нагревателем (хот-энд, “горячий конец”, hot-end).

Экструдер 3D-принтера Solidoodle. Хорошо видно красный филамент, зажатый между подающим роликом (слева) и прижимным. Прямоугольная алюминиевая деталь на сопле - нагреватель.

Подающие ролики (втулки)

Подаватель филамента состоит из колеса (шестерни), соединенного с электромотором (напрямую или через редуктор), и прижимного механизма. Подающее колесо, вращаясь, вытягивает филамент из катушки и направляет его в хот-энд, где пластик плавится под воздействием высокой температуры и выдавливается через отверстие в сопле.

“Горячий конец” экструдера делают из металла с высокой теплопроводностью (алюминия или латуни); нагревательный элемент, как правило, выполнен в виде одного-двух резисторов или спирали из нихромовой проволоки. Для отслеживания и последующей регулировки температуры, к соплу экструдера крепится датчик (термопара).

Экструдер 3D-принтера Printbox3D One с системой охлаждения

Хот-энд сильно разогревается во время работы, а остальные части экструдера должны оставаться холодными, иначе филамент начинает плавиться слишком рано. Поэтому, между “холодным” и “горячим” концами экструдера устанавливается теплоизолирующая вставка (обычно из термостойкого пластика PEEK). Кроме того, для охлаждения колд-энда, в печатающую головку часто встраивают радиатор с вентилятором.

Боуден-экструдер

Кроме экструдеров с прямой подачей пластика, конструкция которых рассмотрена выше, существует т.н. боуден-экструдеры (“экструдер Боудена”, Bowden extruder). Единственное их отличие в том, что блок подачи филамента и сопло разнесены: колд-энд жестко закреплен на раме 3D-принтера, а хот-энд находится на подвижной печатающей головке. Филамент, при этом, подается в сопло по длинной тефлоновой трубке (по принципу боуден-троса).

На практике это выглядит примерно так

Подобное решение позволяет снизить массу и габариты печатающей головки, благодаря чему увеличивается скорость работы принтера, но страдает надежность подачи пластика.

Важные характеристики экструдеров филамента

Хотя в конструкции любого экструдера, в принципе, нет ничего сложного, существуют несколько важных нюансов.

В первую очередь, это материал корпуса и механизмов.

Некоторые производители оснащают свои экструдеры, вплоть до нагруженных компонентов, дешевыми 3D-печатными деталями. Нужно учесть, что литые детали прочнее 3D-печатных, поэтому, стоит обратить на это внимание.

Надежность подачи филамента. От подающего механизма зависит бесперебойность печати, в итоге - ее результат.

Филамент, как и любая длинная нить, может просто запутаться, что приведет к заклиниванию механизма. Достаточно мощный подаватель, в таком случае, сможет “проглотить” филамент даже с небольшими узелками или перехлестами.

Кроме того, из-за недостаточного сцепления подающего ролика с филаментом, пластиковая нить может проскальзывать, из-за чего возникают задержки в ее подаче.

В связи с этим стоит упомянуть печать (капроном). Из-за мягкости и скользкости этого пластика, экструдеры, рассчитанные на ABS и PLA, не всегда могут с ним нормально работать: подающее колесо с гладкими зубцами просто не способно надежно зацепиться за филамент.

Поэтому, при печати нейлоном желательно использовать подающий ролик с острыми зубчиками или агрессивной насечкой.

Важнейший аспект - размер сопла экструдера. Именно от него зависит, в большой степени, качество печати.

Производители 3D-принтеров обычно оснащают свои экструдеры соплами с отверстием диаметром 0.4-0.5 мм - этот размер является оптимальным. В свою очередь, использование сопла меньшего диаметра (0.3-0.2 мм) может обеспечить лучшую детализацию, четкость граней и чистоту поверхности объекта, т.к. выдавливаются более мелкие капли пластика.
С другой стороны, маленькое сопло увеличивает время печати объекта, оно более склонно к забиванию мусором и застывшей пластмассой. Потенциально, также растут требования к мощности подавателя филамента, т.к. экструдеру становится сложнее протолкнуть пластик через маленькое отверстие.

В любом случае, в современных 3D-принтерах, как правило, можно использовать сменные сопла с отверстиями разного диаметра.

Двойной экструдер

В настоящее время на рынке представлено несколько моделей 3D-принтеров, печатающие головки которых оснащены двумя (и даже ) экструдерами (например, ).

Печатающая головка 3D-принтера Replicator Dual
Двойной экструдер хорошо подходит для печати двухцветных объектов или создания структур поддержки из , т.к. позволяют иметь наготове и оперативно использовать два вида пластика. Но, в целом, технология двойной экструзии сыровата и находится в стадии развития, поэтому у нее масса недостатков.

Самое главное, что современные 3D-принтеры не могут полноценно печатать одновременно обоими экструдерами - они жестко закреплены на общей печатающей головке, и не двигаются независимо. Поэтому, принтер задействует каждый экструдер по мере необходимости.

Метод по-настоящему одновременной печати существует - называется он “Ditto printing”. Экструдеры, работая одновременно, строят две копии одного объекта. Но, Ditto printing имеет очень ограниченное применение, т.к. позволяет получать только маленькие объекты одного цвета, или двухцветные большие, но с повторяющейся структурой, вроде цепи или плетенки.

К недостаткам 3D-принтеров с двойным экструдером также относится их повышенная стоимость и сложность в настройке. Навешивание дополнительных деталей печатающую головку увеличивает ее габариты, массу и инерцию, что уменьшает скорость работы принтера и размеры области печати. Кроме того, сопло незадействованного во время печати экструдера может цеплять и деформировать объект или оставлять на его поверхности потеки филамента.

Экструдеры пасты

Термопластики - не единственный материал, который используется в FDM-принтерах. Достаточно популярна печать разнообразными пастообразными материалами, такими как расплавленный , глина, пластилин, силикон и т.д. Обычно экструдеры для печати такими субстанциями представляют собой шприц, шток которого управляется степпер-мотором или сжатым воздухом.