Двойную шестерню ему в экструдер и шланги в корму
Как уважаемая аудитория могла заметить по моим предыдущим постам, купить что-то готовое и рабочее сразу — не таков наш путь, к тому же у меня был уже опыт работы с принтером Tiertime, который позиционировался как plug-and-play, а по факту оказался полигоном по обкатке напильников. «Так зачем же платить больше?» — подумал я и приобрёл комплект компонентов, бывший некогда 3D принтером Makerbot Replicator 2x. Предыдущий хозяин нанёс ему улучшения и причинил апгрейды до состояния нестояния, так что приключение обещало быть увлекательным, зато бюджетным! При запуске этого хозяйства в эксплуатацию пришлось фиксить различные неисправности, начиная с неконтачившего термистора и не заканчивая осью Z, которая выпала вниз целиком, гордо проплавив себе путь сквозь пластиковую опору.
После первичного ремонта и настройки прошивки (электроника родная сдохла и была заменена на дженерик плату), вроде-бы этот франкенштейн стал печатать, но только первые полчаса. Затем рабочий объём вместе с двигателями прогревались и размякший ABS начинал проминаться и проскальзвать под шестернёй экструдера, забивая ошмётками зубья, вслед за чем экструзия прекращалась вовсе. Виной этому эффекту стало несколько факторов. Во-первых, ПИД регулятор нагревателя давал провалы температуры и недогретый пластик сопротивлялся экструзии. Пришлось настраивать ПИД регулятор и улучшать контакт термистора с нагревательным блоком. Положительный эффект был заметен, но в целом проблема оставалась. Явно не справлялись вентиляторы с тем чтобы в достаточной мере охладить подающий механизм, зато они создавали потоки воздуха в камере, мешающие равномерному охлаждению печатаемого объекта. И, главное, механическое сцепление филамента с подающей шестернёй оставляло желать лучшего.
В то время стало трендом переходить на экструдеры с двойной шестернёй и можно было легко купить набор вроде такого:
Но подружить этот набор со специфическим устройством головки Makerbot было бы сложно. К тому же, уже стали известны и недостатки такой конфигурации: при настройке зазора между шестернями на диаметр/жёсткость филамента, люфт между зубьями становился неоптимальным и приводил к неравномерной экструзии с паттерном, соответствующим периоду поворота на один зуб. Решено было взять такие же шестерёнки, но конструкцию переработать. Дополнительно захотелось заменить вентиляторы на водяное охлаждение, которое бы эффективно охлаждало то что надо и не дуло куда не надо. С него и начнём. Дано: посадочное место каретки принтера.
Спаяем под его размеры медную крокозябру:
Прикрутим её к каретке, предварительно смазав термопастой в стратегических местах.
Присоединим шлангами к помпе и ведру с водой, получится вот так:
Теперь к экструдеру. Он должен был чётко становиться на родную каретку принтера, обеспечивать индивидуальную настройку двух зазоров между шестернями (отдельно по зубьям и отдельно по филаменту), быть совместимым с системой водяного охлаждения и обеспечивать доступ к элементам настройки сверху (остальные направления были плохо досягаемы). Вполне естественно, хотелось разработать корпус печатаемым. Получилось так:
Сечение по плоскости филамента:
Одна из толкающих шестерён устанавливается на оси мотора, а вторая, ведомая — в подвижной рамке. Рамка является частью корпуса и функционирует как упруго деформируемый элемент. Положение рамки устанавливается двумя настроечными винтами, головки которых смотрят наверх. Винты упираются в рычаг рамки и деформируют её крепление к корпусу в районе перешейка. Закручивая винт, ближний к двигателю, можно уменьшать люфт между зубьями шестерён. Второй же винт регулирует давление шестерён на филамент.
Уникальность этого решения в том, что весь корпус может быть напечатан одной деталью:
После монтажа на двигатель:
Оба описанных улучшения отлично сработали вместе и пластик в экструдере перестал зажёвываться. Неравномерный обдув детали работающим вентилятором также более не докучал: нет вентилятора — нет проблемы.
Из дополнений, не попавших на фото (по независящим от меня причинам): блок экструдера вместе с охлаждающей рубашкой был обклеен слоем ЭППС толщиной 2 мм для термоизоляции; помпа была установлена на задней стенке и для её питания был прикручен DC-DC, понижавший от входных 24В до необходимых 6В. Для удержания хвостов шлангов в ведре, zip-стяжкой прикрутил их к ручке утопленной чашки.
Если бы я повторял такую конструкцию с учётом полученного опыта эксплуатации, то я бы добавил ещё один винт, упирающийся в рычаг рамки с обратной стороны на уровне зубчатого зацепления. Это бы позволило уменьшить зависимость величины люфта зацепления от перекоса рамки филаментом. Естественно, для этого и форму рычага пришлось бы модифицировать.
Прошу пардонить за кустарность примененных решений — мастерская была недоступна и пришлось всё обрабатывать наколенными методами.
Возможно, захочется почитать и это:
Новости, обзоры продуктов и конкурсы от команды Timeweb.Cloud — в нашем Telegram-канале ↩
