Когда дело касается настольных 3d принтеров, мы можем наблюдать, что цены на эти устройства в течение последних нескольких лет значительно упали. Сейчас практически каждый желающий может позволить себе приобрести такое устройство и сделать его частью своей жизни, создавая самые разнообразные трехмерные изделия. Существует лишь одно препятствие, которое становится причиной отказа в покупке 3d принтера – это стоимость материала. Сейчас специалисты побороли эту проблему и сконструировали устройство, позволяющее создавать рабочий материал прямо у себя дома, а его цена, по сравнению со стандартной, выглядит просто смешной.
Средняя цена на пластиковую нить составляет порядка 40 долларов за килограмм. Те люди, кто активно пользуются 3d принтерами, прекрасно знают, что такое количество может быть использовано в течение всего пары дней. Если произвести простые математические расчеты и умножить данную стоимость на недели, месяцы или годы, можно получить в итоге довольно кругленькую сумму.
В последнее время компании озаботились данным вопросом и начали создавать специальные устройства, которые могут снизить цену нити с десятков долларов, до единиц. Эти машины создают рабочий материал путем переплавки специальных пластиковых гранул, с последующей намоткой готовой нити на катушку. Гранулы получить гораздо проще, а соответственно это помогает снизить конечную стоимость эксплуатации 3d принтеров.
Совсем скоро компания 3devo представит миру свое изделие, ранее зарегистрированное на площадке Kickstarter. NEXT 1.0 – это одна из тех машин, которая позволит создавать нити для FFF/FDM принтеров прямо у себя дома.
“Машины для создания материала для FFF/FDM представлены самыми различными компаниями, но 3devo отличается от других тем, что уделяют внимание мелочам и качеству конечного продукта, а также материалу, который будет изготавливаться в процессе эксплуатации. В отличие от других аналогичных устройств, которые создают некачественную нить, с неплотной структурой, NEXT 1.0 предназначен для изготовления профессионального материала. Эта нить в последующем может с легкостью наматываться сразу на катушку 3d принтеров, что позволяет добиться действительно невероятных результатов. 3devo делают все максимально возможное и невозможное, чтобы сделать вашу жизнь действительно комфортной”, — рассказывает Лукас ван Лиувен (Lucas van Leeuwen).
NEXT 1.0 имеет 7 основных функций, которые, по словам специалистов компании, выделяют его среди остальных подобных устройств:
- Создание высококачественной нити – специальная система последовательной экструзии позволяет легко транспортировать гранулы внутрь устройства и превращать их в плотные нити.
- Система трехмерного обогрева – в отличие от других устройств для создания FDM/FFF нити в домашних условиях, NEXT 1.0 оснащен тремя зонами обогрева, а температура каждой из них может быть отрегулирована независимо друг от друга.
- Встроенный датчик Хоппера – он напомнит пользователю о том, что гранулы заканчиваются и пора позаботиться о дозаправке.
- Система управления диаметром – пользователь самостоятельно выбирает диаметр изготавливаемой нити.
- Система автоматической намотки готовой нити.
- Возможность легкой и быстрой заменой катушки.
- Доступный и понятный пользовательский интерфейс, которым могут пользоваться даже люди, использующие устройство впервые.
Создание машин для генерации FDM-нити – это не только предоставление пользователям возможности сэкономить, но и очередной шаг в развитии 3d технологий. В дальнейшем, 3devo хотят добавить возможность
Техасская компания re:3D принимает предварительные заказы на крупноформатные FDM 3D-принтеры Gigabot нового поколения и специализированные экструдеры для печати гранулированными пластиками.
На Kickstarter небольшой, но преуспевающий производитель из Остина выходит в третий раз, успев провести краудфандинговые кампании в поддержку 3D-принтера Gigabot в 2013 году, а затем Open Gigabot в 2015. Как подсказывает название линейки, предприятие специализируется на крупноформатных 3D-принтерах.
Не стал исключением и новый аппарат Gigabot X – по сути вариант флагманского Gigabot 3+, но с новым экструдером. В настоящее время компания выпускает три варианта 3D-принтера третьего поколения, отличающиеся размером области построения – 590х600х600 мм (Gigabot 3+), 590x760x600 мм (Gigabot 3+ XL) и 590х760х900 мм (Gigabot 3+ XLT).
Инженеры re:3D изначально ориентировались на создание систем для 3D-печати пластиковыми отходами, и не только из соображений экологичности, но и экономии. Разработчики постепенно продвигаются к цели, а следующий этап – переход на печать гранулятом, ведь себестоимость филамента в сравнении с гранулированным пластиком той же массы с легкостью вырастает на порядок. Кроме того, гранулированный пластик доступен в более богатом ассортименте, чем готовые филаменты.
http://habrastorage.org/files/e4a/1b7/d89/e4a1b7d89dd94c3ca48ccb0c50a27765.jpg
http://habrastorage.org/files/48d/d9c/1d1/48dd9c1d17334f138d1223a9b05f8d7a.jpg
Немного теории:
Полилакти́д (ПЛА, PLA) - биоразлагаемый, биосовместимый, термопластичный, алифатический полиэфир, мономером которого является молочная кислота. Сырьем для производства служат ежегодно возобновляемые ресурсы, такие как кукуруза и сахарный тростник. Используется для производства изделий с коротким сроком службы (пищевая упаковка, одноразовая посуда, пакеты, различная тара), а также в медицине, для производства хирургических нитей и штифтов.
http://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/ebc/8be/e96/ebc8bee96df9e7884aa8556846a02aee.jpg
Панорама цеха:
http://habrastorage.org/files/e2f/369/b7c/e2f369b7c5cb4907a655f0c374f88430.jpg
http://habrastorage.org/files/bcf/70e/85b/bcf70e85b72a4700ac89bf111cfd286a.jpg
http://habrastorage.org/files/f53/1ed/b26/f531edb269314a5c8d9460e6bec7263b.jpg
http://habrastorage.org/files/ee5/c3c/fa2/ee5c3cfa2836401c86841c6c276aeba6.jpg
http://habrastorage.org/files/493/d42/0c0/493d420c09664be9a365278832e7788c.jpg
Как выглядит сам процесс производства:
http://habrastorage.org/files/fca/e28/da7/fcae28da71c34e7a9f396be6395b9c95.jpg
ПЛА-пластик производят из кукурузы или сахарного тростника. Сырьем для получения служат также картофельный и кукурузный крахмал, соевый белок, крупа из клубней маниока, целлюлоза.
При переработке вышеупомянутых растений получают пластиковые шарики, которые укладывают в коробки и отправляют на дальнейшие циклы производства:
http://habrastorage.org/files/817/fe1/e1a/817fe1e1acc649acbf499520da9266ff.jpg
Из тонны сырья получается около 900 кг пластика
http://habrastorage.org/files/4f1/fcd/138/4f1fcd1388fd45baac40bf034386db7d.jpg
PLA-пластик побаивается света и влаги, поэтому его упаковывают в герметичные мешки в которых есть силикагель.
http://habrastorage.org/files/8ff/58d/86a/8ff58d86af2940ca8009fd10a7c32b5c.jpg
А это «пылесос», которым зачерпывают 100 кг «кукурузных шариков» и отправляют в контейнер
http://habrastorage.org/files/012/b79/2fc/012b792fce424b6a9f0f455c7836a6e7.jpg
Здесь сырье сушится, при этом запах стоит как в кондитерской
Добавляем «щепотку» красителя (тоже полностью натуральный, австрийское качество)
http://habrastorage.org/files/865/9cb/fd4/8659cbfd46b546049a379ecefba5623e.jpg
http://habrastorage.org/files/742/eb0/668/742eb06683fe4e778e0057fbc3a6a1ef.jpg
http://habrastorage.org/files/f5d/dab/b83/f5ddabb83a744f7082517a4d9c49da13.jpg
Здесь сырье разогревается и превращается в вязкую массу.
Под давление вала пропускаем сквозь нагревательные элементы.
Диаметр выходного отверстия «топки» около 3 мм, пластик приобретает нужный диаметр (1,75 мм) за счет того, что его тут же тянут, причем тяга очень точно настраивается
http://habrastorage.org/files/dd8/6ed/6ca/dd86ed6ca4c14b77a3ff0b9c6be9d254.jpg
Ванна для охлаждения. Для ABS и PLA разные температуры
http://habrastorage.org/files/596/1d3/fc9/5961d3fc9fa6499fa5bf0f0b325f99fd.jpg
Диаметр остывшего пластика измеряется лазерным прибором. Установлена допустимая погрешность диаметра нити ±0,03 мм
http://habrastorage.org/files/16e/baf/f9a/16ebaff9ab1d48a6bac10012e02ae0d1.jpg
Дистанционный мониторинг диаметра пластика
Cкорость протяжки нити через лазер 55 метров в минуту
http://habrastorage.org/files/c0f/21f/d40/c0f21fd4007d4659bf81bc417c2a84ae.jpg
Управление тягой. Именно тяга создает нужный диаметр. При помощи этого узла можно очень точно подбирать тягу моторов и тем самым регулировать диаметр пластика.
http://habrastorage.org/files/630/a71/f80/630a71f808a04e6081b45bec6a0cc967.jpg
«Веретено» - управляет скоростью наматывания на катушку. Нет на КАТУШКУ.
http://habrastorage.org/files/4a2/212/86b/4a221286b91b45f6b018a94b1c100f65.jpg
Вот это - КАТУШКА.
Без пластика
http://habrastorage.org/files/dfc/8f5/23a/dfc8f523a9c94e06888912d853bb48d9.jpg
Важно отметить равномерность заполнения катушки
После того как большая катушка заполнится, ее снимают и перематывают нить на маленькие (привычные для всех) катушки.
Обычные катушки попадают в заботливые руки девушки, которая комплектует коробку
http://habrastorage.org/files/179/84c/8ea/17984c8ea7bb4e138062bed89e57fad2.jpg
Пакетик, защищающий от пыли, силикагель, защищающий от влаги, плотная коробка, защищающая от прямых солнечных лучей и наклейки. На наклейках указаны рекомендуемая температура плавления (для ABS и PLA они разные), диаметр нити, вес и материал.
http://habrastorage.org/files/057/c5c/c2f/057c5cc2f42340089cecc2dcc549b233.jpg
Отсюда они отправятся по всей Москве и странам СНГ
http://habrastorage.org/files/2cc/43b/b9d/2cc43bb9d30c4d8593fa8fbb765048bc.jpg
В цеху очень чисто, приняты все меры, чтобы было как можно меньше пыли: заклеены скотчем окна, часто делается уборка, используется жидкость-антистатик, особо важные места укрываются полиэтиленом.
http://habrastorage.org/files/a43/667/880/a4366788008f4a93bc943a126981d5cf.jpg
Пара советов как выбрать хороший пластик.
PLA очень чувствителен к режиму хранения (в темноте, сухости и без пыли). Прутик должен быть чистый без вкраплений, ровный, без отслоений, на поверхности - лёгкий блеск.
http://habrastorage.org/files/862/464/af2/862464af22094d4dbd8f96c59b437b99.jpg
Наличие инородных тел проверяется в месте разрыва. Если поднатужиться и разорвать кусочек пластика (а рвется там где «тонко»), то место разрыва должно быть однородным - это признак хорошего качества.
Долговечность/биоразалагаемость
http://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/160/c28/b8a/160c28b8aee21019cf21328ea1760815.jpg
(картинка для инвесторов-экологов)
а вот данные похожие на правду
http://habrastorage.org/files/5c3/8d7/899/5c38d78991a240c2915fa1fdcdd84091.jpg
примеры из PLA
http://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/ae0/e36/db6/ae0e36db66f5409756b7f430812cb1da.jpg
http://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/da5/6f8/866/da56f88660badccaa6bc6b84c63be339.jpg
В настоящее время самая доступная цена на пластиковую нить для 3D принтеров составляет более 20$ за 1 кг, стоимость филамента от надежных производителей или с какими-либо особенными характеристиками (цвет, добавки) достигает 50$.
Таким образом, при печати 3D моделей, снижение расхода материала и его стоимости становятся ключевыми факторами повышения экономичности и, соответственно, доходности 3D печати.
Экструдер Лимана
Первым публичным шагом к этому стало объявленное в марте 2013 года изобретение с открытым источником – экструдер для самостоятельного создания пластиковой нити для 3D принтеров. Изобретатель Хью Лиман представил свою машину на конкурс и выиграл главный приз от фонда Кауфмана и Maker Faire. Одним из главных условий конкурса была цена устройства – не более 250$. Победивший экструдер позволяет выдавливать нить диаметром 1,75 или 3 мм с погрешностью в 0,01мм, причем это был уже второй вариант представленного устройства, первый не прошел по цене. Изобретение Лимана с открытым исходным кодом, что позволяет любому использовать и строить его.
С помощью самодельного экструдера, вы сможете экономить до 80%. Качественный филамент стоит около 50$ за 1 кг, тогда как покупка килограмма гранул обойдется только в 10$. А если вы покупаете упаковку гранул в 25 кг, то каждый килограмм обойдется всего в 5$.
Экструдер Фишера
Вдохновленный экструдером Лимана, Бен Фишлер из Сан-Диего (Калифорния) решил попробовать создать простую в использовании версию для пользователей. STRUdittle является ультра-компактным устройством и может делать нити из ABS пластика со скоростью экструзии 30-60 см в мин.
Точность на экструдере достаточно высокая:
- Погрешность 0,05 мм при свободном выводе филамента;
- Погрешность 0,03 мм при использовании автоматически сматывающей готовую нить катушки.
Проект Фишлера запущен на Kickstarter для того, чтобы сделать этот продукт доступным для масс. Необходимые средства уже собраны, и комплектное устройство предлагается участникам со финансирования по 385$. Причем, кроме полного комплекта, уже имеющим подобный экструдер также предлагается отдельно только механизм для автоматического сматывания филамента за 100$. А само устройство поставляется с размерами сопла по выбору заказчика, в том числе вообще без него – для изготовления материалов нестандартных размеров.
Меня очень много спрашивают на тему экструдеров, а именно где купить, как сделать своими руками, и главное — какой из них лучше. Поэтому я решил донести до читателей актуальную на 2015 год информацию на тему экструдеров.
Что такое экструдер 3D принтера
Экструдер 3D принтера — это устройство для дозированной подачи, плавления и выдавливания пластиковой нити через сопло.
На сегодня самый популярный стандарт пластиковой нити — 1,75 мм, а сопла в домашних 3D принтерах чаще всего бывают от 0,25 мм до 0,5 мм.
Экструдер состоит из 2 частей:
1. Механизм подачи (толкания) пластиковой нити
2. Печатающая головка (hot end) (хотэнд)
Про механизм подачи мы в данной статье говорить не будем — если будут желающие, то напишу отдельную статью. А наша задача сейчас разобраться с хотендом.
В качестве примера будет рассматривать популярный сейчас хотенд от фирмы E3D (e3d-online.com)
Устройство хотенда:
1. Ствол хотенда. Эта часть соединяет радиатор и нагревательный блок, но главное что внутри ствола проходит и начинает плавиться пластик. Самый важный момент здесь — узкий участок в середине ствола. Это — термобарьер, он необходим для того чтобы не пустить тепло выше, то есть мы заставляем пластик плавиться в определенной точке и не раньше. Если пластик начнет плавиться раньше, то это повлечет за собой большую силу трения, т.к. придется двигать слишком большое количество расплава. К тому же именно в этой узкой зоне формируется так называемый поршень — твердый нерасплавленный пластик плотно прилегает к стенкам ствола и толкает расплавленный вниз.
Ствол изготавливается из нержавеющей стали, т.к. у неё низкая теплопроводность.
2. Радиатор. Служит для отвода тепла от верхней части ствола. Изготавливается из алюминия.
3. Нагревательный блок. Основная задача — распределять тепло от нагревателя к стволу и соплу, в которых и плавится пластик. Изготавливается из алюминия.
4. Нагреватель. Это нагревательный элемент диаметром 6 мм, который вставляется в нагревательный блок. В качестве нагревателя раньше использовали мощный резистор на 5 Ом, а сейчас — керамический нагреватель в металлической гильзе. Найти такой можно на Ebay по запросу "12v Ceramic Cartridge Heater".
5. Сопло. Диаметры сопел могут быть от 0.2 до 1 мм, сейчас наиболее распространены и практичны сопла 0.4 мм, т.к. это они дают компромисс между скоростью печати и качеством. опло обычно изготавливается из латуни.
Какой хотенд выбрать?
Выбор достаточно велик и сейчас доступно более 10 видов конструкций хотендов, поэтому я не стану описывать всего разнообразия и ограничусь своими рекомендациями.
J-head. В течение 3 лет я испробовал много хотендов типа J-head — это были и оригинальные, нескольких версий и много версий от китайских производителей. Поэтому могу смело заявить — конструкция типа J-head работает хорошо и при том, компактна. В качестве термобарьера используется тугоплавкий пластик, а внутри хотенда находится тефлоновая трубка, поэтому он беспроблемно печатает PLA пластиком в отличие от металлических хотендов, где PLA может застревать, если рсплавится раньше чем нужно.
E3Dv6. Зарекомендовавшие себя хотенды этой фирмы всё еще продолжают набирать популярность. Причину их успеха вижу в том что они просто выложили чертежи в открытый доступ и, собственно, сделали хороший полностью металлический хотенд — он просто работает как надо.
Стоит ли делать своими руками
Сделав хотенд самостоятельно, вы можете довольно неплохо сэкономить, если желаете экспериментировать с разными диаметрами сопел и если вам надо несколько хотендов.
Можно обойтись одним лишь токарным станком и набором тонких свёрел с которыми достаточно сложно работать (0.2-0.4мм). Вам останется докупить нагреватель и термистор. Поэтому давайте мыслить здраво — если вы не мастер по токарной металлообработке, то у вас есть только один вариант — купить готовый хотенд.
При выборе хотенда не стоит экономить, покупая непроверенную конструкцию, либо по странно дешёвой цене — ведь это рабочий инструмент принтера и именно от него зависит качество печати.
Где купить хотенд
В большом ассортименте можно найти на ebay.com по запросу "3d printer hot end", например. А так же в интернет-магазинах, торгующих запчастями для 3D-принтеров. Внимательно следите за тем, что бы в комплектацию входили термистор и нагревательный элемент, иначе вам придется искать их отдельно.
