دنیای پرینتر سه بعدی

اکسترودر در پرینترهای سه بعدی یکی از بخش های اساسی و تاثیر گذار در خروجی پرینتر است. اکسترودر هر پرینتر سه بعدی از دو بخش داغ و سرد یا همان Hot end و Cold end تشکیل می شود. وظیفه ی بخش داغ ذوب کردن فیلامنت و بیرون دادن ماده ی ذوب شده با قطر مورد نظر است، و وظیفه ی بخش سرد هل دادن فیلامنت به درون بخش داغ  با فشار کافی و به مقدار محاسبه شده می باشد.

در بخش داغ نازل  معمولا از یک هیتر حرارتی و یک ترمیستور استفاده می شود که درون قطعه ای فلزی تعبیه شده اند و در مرکز این قطعه مجرایی است که فیلامنت با رد شدن از آن ذوب می شود و در انتهای مجرا سوراخی با اندازه ی لازم وجود دارد که قطر ماده ی بیرون داده شده را تعیین می کند. قبل از این که فیلامنت به هیتر برسد و ذوب شود، از مجرایی می گذرد که باید حتما سرد بماند و درعین حال کاملا به هیتر متصل باشد. بالاتر رفتن دمای این مجرا از دمای glass transition فیلامنت مصرفی که دمایی است که در آن از حالت سفت و محکم به حالت مومی در می آید باعث گیر کردن فیلامنت در این مجرا خواهد شد.

بخش سرد معمولا متشکل است از یک فیدر چرخدنده-مانند با دندانه های بسیار ریز که مستقیما -یا با واسطه ی دو چرخ دنده یا نوعی گیربکس- به استپر موتور متصل می شود، و یک بولبورینگ که توسط یک فنر رشته ی فیلامنت را به چرخدنده ی فیدر می فشارد تا نیروی فیدر به اندازه کافی اعمال شود. با توجه به این که هل دادن فیلامنت بدرون بخش داغ باید با نیروی نسبتا زیاد و دقت کافی انجام شود، استفاده از گیربکس های پرینت شده بزرگ در اکسترودرهای حرفه ای امری معمول است.
 بخش داغ و بخش سرد می توانند درست پشت سر هم قرار داشته باشند. در این حالت وزن نسبتا زیاد استپر موتور و ویبره ناشی از عملکرد آن نیز به همراه نازل به حرکت در می آید و دستگاه نیروی بیشتری برای جابه جایی اکسترودر مصرف می کند که این امر ممکن است روی کیفیت پرینت سه بعدی تاثیر منفی بگذارد.

بخش سرد می تواند با یک شلنگ تفلن از بخش داغ جدا شود و به جای ثابتی منتقل گردد. به این مدل اکسترودر بودِن bowden گفته می شود. البته این اکسترودر نیز معایبی نسبت به مدل های مستقیم دارد که از مهم ترین آنها می توان به خطا در مقدار بیرون دادن ماده مصرفی اشاره کرد که به خاطر خاصیت فنری فیلامنت -که با طول نسبتا زیاد در طول شلنگ فشرده شده است- رخ می دهد. این خطا را می توان با زیاد کردن پارامتر بالاکشیدن فیلامنت یا Retraction در نرم افزار اسلایسر اصلاح کرد، اما این امر نیز سرعت پرینت سه بعدی را پایین می آورد و به هر حال تنظیم این اکسترودرها را مشکل تر می نماید.
خنک نگه داشتن مجرای سرد، باید با کمترین اتلاف انرژی گرمایی در بخش داغ انجام شود تا از توقف پرینت های سرعت بالا بر اثر پایینتر رفتن دما از حداقل تعیین شده و یا سینوسی شدن بیش از حد نمودار حرارت که پرینت را به طرق مختلف تحت تاثیر قرار می دهد و همچنین از مصرف انرژی اضافی جلوگیری شود. برای این منظور، بهتر است بخش داغ به خوبی عایق بندی شده باشد، و از مجرای سرد تمام فلزی هیت سینک دار با فن و داکت فن مناسب استفاده شود.
در اکسترودرهای پرینتر سه بعدی معمولا از دو فن استفاده می شود. یکی فن خنک کننده مجرای سرد، و دیگری فن پرینت. فن پرینت به سرد شدن سریع ماده ی ذوب شده پس از خروج از نازل کمک می کند و بدین ترتیب در پل ها (بخش هایی از پرینت که زیر آن خالی است) و در پرینت های  سرعت بالا کیفیت را تضمین می کند.

در پایان، اگر به پلاستیک هایی که در اثر ذوب شدن گازهای سمی تولید نمی کنند از جمله ABS و PLA دسترسی دارید می توانید با ساختن این اکسترودر تولید فیلامنت خودتان رشته ی فیلامنت مصرفی پرینتر سه بعدی تولید کنید.

<** ادامه مطلب... **>