Table of Contents
Nieuwe en meest recente ontwikkelingen in 3D-printertechnologie richten zich altijd op de verbetering van de hoofdcomponenten van de 3D-printer, namelijk de extruder en het hotend. Deze twee onderdelen hebben in de basis 2 (twee) configuraties: de Bowden-stijl met een aparte extruder en hotend op enige afstand, en de Direct Drive-extruder waarbij beide geïntegreerd zijn.
Extruder
Deze 2-delige hoofdcombinatie kan niet worden gescheiden, vooral niet wanneer de gebruiker problemen probeert op te lossen zoals verstoppingen of doorstromingsproblemen. Sommige functie-instellingen zijn ook met elkaar verbonden; zo kan de gebruiker de extruder niet voeden (motor bewegen) als de hotend-temperatuur niet minstens 170C is. Dit is een soort bescherming zodat de printkop niet beschadigd raakt door onbedoelde extrudertbeweging met niet-gesmolten materiaal.
Direct-Drive Extruder vs Bowden
Hier zijn de voor- en nadelen van deze 2 modellen:
Direct Drive Extruder: Bij een Direct Drive Extruder bevindt het Extruderdeel (dat de filamentdraad toevoert) zich dicht bij het Hotenddeel (dat de filamentdraad smelt). Zo dicht dat het eruitziet als één geheel.
Voordelen:
- Nauwkeurige controle van de filamentextrusie.
- Minder retractie - een zeer glad oppervlak kan worden bereikt.
- Eenvoudig om flexibel materiaal te printen.
- Een motor met laag koppel is voldoende om materiaal toe te voeren.
- Kan alle materialen printen, inclusief flexibele en hoge-temperatuur materialen.
Nadelen:
- Zwaar omdat de motor op de X-as portaal is gemonteerd - een grote zorg bij het bewegen van de printkop.
- Langzaam printen door het zware onderdeel.
- Moeilijk te onderhouden.
- Koelprobleem op elk onderdeel van de Hot Chamber 3D-printer.
Direct-Drive Extruder/Hotend (Bron: TriangleLabs)
Bowden Extruder: Een Bowden-stijl Extruder bestaat feitelijk uit 2 delen, de Extruder en het Hotend, die op enige afstand van elkaar zijn geplaatst. Meestal is dit ongeveer 30-45 cm lang, waarbij een PTFE-buis wordt gebruikt. Het filament wordt door de buis naar het op afstand geplaatste hotend geduwd. Dit is heel eenvoudig en je kunt het extrusieproces van 3D-printen heel duidelijk zien.
Voordelen:
- Lichtgewicht - zeer snel bewegende printkop kan worden bereikt.
- Eenvoudig te monteren en te onderhouden.
- Kan eenvoudig worden toegepast op diverse 3D-printermechanismen, aangezien het gewicht van de printkop geen probleem is.
- Een verwarmde kamer is geen probleem, aangezien de motor voor de filamenttoevoer buiten de kamer kan worden geïnstalleerd.
Nadelen:
- Vereist een extra lange PTFE-buis voor de materiaaltoevoer.
- Het regelen van de extrusie is moeilijk.
- Vereist een motor met een hoger koppel om het filament toe te voeren.
- Zeer beperkt materiaal kan worden geprint, aangezien flexibel filament niet goed kan worden geprint en hogetemperatuurmaterialen een volledig metalen hotend-onderdeel vereisen in plaats van PTFE, dat slechts maximaal 260C kan verdragen.
Direct-Drive vs Bowden Diagram Mechanisme (Bron: ResearchGate)
Bijna alle huidige 3D-printers implementeren nu het Direct Drive-systeem vanwege de kwaliteit en het gemak waarmee flexibel materiaal kan worden geprint.
De gereduceerde prijs van kleine, lichtgewicht, hoge-koppel stappenmotoren draagt ook veel bij aan een efficiënt Direct Drive-systeem.
Precieze beweging van de extruder is belangrijk wanneer de gebruiker een glad en mooi oppervlak wil krijgen. Er zijn twee instellingen om aan te passen: de e-step-instelling in de firmware en de Flow-instelling in de Slicer Software. De Flow-instelling, of zoals sommige slicer software het noemt Extrusion Multiplier (EM), staat standaard altijd op 1.00 of 100%. Deze instelling wordt meestal niet aangepast, tenzij de gebruiker van materiaalsoort wil wisselen, zoals van ABS naar PLA. De e-step-instelling, die zich in de firmware bevindt, is technischer omdat deze direct de aansturing van uw motor en tandwiel omvat.
Belangrijke opmerking: Bij sommige 3D-printers (gesloten systeem) kunnen de e-steps niet worden aangepast, omdat de leverancier deze heeft vergrendeld. Het is normaal dat het wijzigen van de firmware de printkop kan beschadigen als de instellingen niet correct zijn.
Het type extruder-tandwiel draagt ook aanzienlijk bij aan een goede doorstroming van het materiaal. Hoe hoger de overbrengingsverhouding van de extruder, hoe minder koppel en hoe koeler de stappenmotor.
- Enkele tandwiel extruder: Er is slechts één tandwiel en één lager om het filamentmateriaal toe te voeren. Dit is een basisopstelling voor een extruder-systeem. Low-budget systemen zoals de basis Ender-3 of oudere printers gebruiken deze opstelling, aangezien deze eenvoudig is en geschikt is voor het voeden van voornamelijk hard filament.
- Dubbele tandwiel extruder: Dubbele tandwiel extruders zijn tegenwoordig vrij gebruikelijk in 3D-printers, omdat ze een betere doorstroming en betere grip op het filament hebben. Het grootste nadeel van dit model is dat het omvangrijk is. Ja - een dubbele tandwiel vereist meer tandwielmechanisme dat ruimte inneemt, hoewel sommige nieuwere modellen kleiner zijn.
- Planetaire tandwiel extruder: De nieuwste verbetering van het tandwielmodel is de Planetaire tandwiel (toegepast op de nieuwste Prusa I3 MK4). Dit model is zo compact en behoudt een klein-lichtgewicht formaat terwijl het een hoge verhouding behoudt. Meer leveranciers zullen dit toepassen voor hun directe extruders, aangezien het zeer efficiënt is.
Hotend
Wat het tweede deel, de Hotend, betreft, zijn er twee basistypen hotends: PTFE Lined en Full Metal hotends.
PTFE Lined hotend
Bij een PTFE Lined throat hotend wordt een PTFE-buis gebruikt om het filament tot aan de nozzle te geleiden. Dit type Hotend kan alleen printen onder 250°C, omdat PTFE zal smelten en beschadigd raakt bij temperaturen boven 250°C. Laagtemperatuur 3D-printmaterialen zoals PLA, PETG en Flex Filament zijn met dit type te prefereren, omdat er minder problemen optreden. PTFE-buis is gemakkelijk te verkrijgen en te vervangen bij problemen met een verstopte hotend.
Full metal hotend
Volledig metalen hotends maken gebruik van een volledig metalen 'throat', wat extra voorzichtigheid vereist wanneer de gebruiker het wil gebruiken. Ten eerste wordt het meestal gebruikt voor materialen met hoge temperaturen, zoals ABS, ASA, Nylon of Polycarbonaat. Het printen van PLA met dit hotend leidt waarschijnlijk tot problemen, aangezien het materiaal erg heet wordt en vast komt te zitten in de metalen 'throat'. Hoogtoerige FAN-koeling van de 'throat' is vereist en moet correct worden ingesteld als men materialen met lage temperaturen zoals PLA of PETG wil printen. Een langere 'throat' en goede koelribben worden bij dit type gebruikt om de temperatuur nabij de materiaalinvoer aan de bovenzijde te verminderen. Waarom heeft de gebruiker dit soort hotend nodig? Hogere temperaturen natuurlijk... En ook, een hogere snelheid van de 3D-printer vereist een hogere stroomsnelheid. Dus, iets meer gesmolten materiaal is nodig om aan te passen aan sneller printen.
Geavanceerde 3D-printerkoppen gebruiken nu een CanBus-systeem om het aantal kabelbewegingen langs de kop aanzienlijk te verminderen. Dit is een zeer goede implementatie, aangezien de printerkop slechts 4 kabels nodig heeft in plaats van 16. Een modulekaart voor individuele functies wordt geïnstalleerd op de kop van de directe extruder. Installatie en probleemoplossing voor de kop worden veel eenvoudiger. Maar dit CanBus-systeem is alleen toepasbaar voor nieuwere high-end 3D-printer moederborden - niet voor low-end 3D-printers.
——————————————————
