Размещено на http://www.allbest.ru/

Портативные экструдеры для изготовления филамента

Безгин А.С.

Смирнов С.Ю.

Греков Э.Л.

Применение 3D печати при разработке узлов и механизмов значительно сокращает общее время разработки. Применение 3D печати при проектной деятельности студентов стало неотъемлемой технологией.

Одним из сдерживающих факторов развития FDM-печати является относительно высокая стоимость расходных материалов. Хотя большинство пластиков вполне по карману обыденному пользователю, разница между сырьем и готовой нитью весьма значительна - зачастую стоимость прутка превышает стоимость гранул аналогичного веса в десятки раз. Таким образом, нет ничего удивительного, что на свет появились портативные, настольные устройства для домашнего производства нити из гранул и пластиковых отходов.

Такие установки позволяют значительно снизить себестоимость печати и, конечно же, улучшить экологию. Далее представлены наиболее известные наработки по лабораторному (домашнему мелкосерийному) производству прутка, включая экструдеры нити и шредеры пластиковых отходов. Устройство изготовления прутка представлено на рисунке 1.

Рисунок 1 - Устройство изготовления прутка

Наиболее известная разработка для мелкосерийного производства прутка Filabot Original, отличается высокой производительностью. Устройство предназначено для работы с ABS, PLA и HIPS.

Гранулированный пластик используется в качестве расходного материала, но есть возможность использования пластиковых отходов, при условии размера частиц, не превышающих 5 мм.

Кроме того, возможно смешивание ABS, PLA и HIPS с углеволокном для получения более прочных и износоустойчивых материалов. Для получения подобного композита требуется лишь смешать пластик с гранулами углеволокна и, если требуется, красителя, а затем загрузить готовую смесь в бункер.

На экструзию одного килограмма прутка уходит около пяти часов. Температурный диапазон при нагревании составляет 40°С-400°С, при котором возможно проводить эксперименты с большим количеством материалов, таким как композиты с древесным наполнителем, электропроводящими добавками и другими материалами. Диаметр прутка может составлять 1,75мм или 3мм в зависимости от насадки. Скорость экструзии составляет 250-750мм в минуту в зависимости от диаметра изготовляемого прутка.

Скорость вращения шнека составляет 35 оборотов в минуту. Потребляемая мощность устройства достигает 300Вт в зависимости от температуры экструзии. Экструдер оснащен фильтром для удаления загрязняющих частиц непосредственно перед экструзией.

Устройство оснащено прочным металлическим корпусом и имеет достаточно компактные габариты, сравнимые с системным блоком компьютера: 431х 178x203мм.

Отпускная цена производителя: $899. Внешний вид Filabot Original представлен на рисунке 2а.

Filabot Wee - более доступный вариант, мало чем уступающий Filabot Original. Версия оригинального экструдера Filabot, оснащенная деревянным корпусом. Этот вариант используется в качестве бюджетной версии и представлен как в готовом виде, так и комплектом для самостоятельной сборки.

Бюджетная версия немного уступает своему более дорогому аналогу в плане производительности: скорость экструзии варьируется от 125мм до 500мм в минуту. Температура экструзии варьируется от 40°С до 350°С.

Устройство предназначено в первую очередь для производства прутка из HIPS, ABS и PLA, хотя возможно и использование других материалов, подходящих в плане температуры экструзии.

Благодаря использованию гранулированных красителей возможно достижение широкой цветовой гаммы - при применении красителей рекомендуется использование белого ABS-пластика, либо материала с легкими цветовыми оттенками.

Максимальная потребляемая мощность составляет 300Вт. Устройство поставляется со сменными насадками, позволяющими производить пруток двух наиболее популярных диаметров: 1,75мм и 3мм.

Габариты Filabot Wee аналогичны Filabot Original: 431х 178x203мм.

Отпускная цена производителя: $749 за экструдер в собранном виде, либо $649 за комплект для самостоятельной сборки. Конструкция Filabot Wee показана на рисунке 2б.

Filastruder позволяет производить один килограмм нити за 12 часов работы устройства или от 150мм до 600мм в минуту в зависимости от диаметра сопла, температуры экструзии и используемого материала. Разработчики протестировали экструдер с ABS-пластиком, но допускают возможность использования PLA, HIPS, нейлона, полиэтилена и других пластиков. Максимальная температура экструзии достигает 225°С.

Экструдер достаточно экономичен - максимальная потребляемая мощность составляет 60Вт при среднем показателе в 50Вт.

Filastruder поставляется с соплами диаметром 1,75 или 3мм.

Отпускная цена экструдера Filastruder составляет $300 без бункера или $310 с напечатанным бункером. Внешний вид Filastruder представлен на рисунке 2в.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 2 - Портативные экструдеры для производства филамента

OmniDynamics Struder рассчитан на безопасность и удобство эксплуатации. Дизайн экструдера рассчитан на работу с любыми термопластиками, используемыми в 3D-печати, включая ABS, PLA, PET, HDPE, HIPS и т.д. Устройство оснащается полноценным контрольным модулем с цветным LCD-дисплеем. OmniDynamics Struder показан на рисунке 3а.

STRUdittle - перспективный экструдер с компактными габаритами и высокой производительностью.

По заявлениям разработчиков, устройство способно вырабатывать до 600мм прутка в минуту. Экструдер рассчитан на работу с ABS-пластиком. Отклонения по диаметру нити не превышают 0,03мм при использовании наматывающего устройства или 0,05мм, если пруток просто экструдируется на пол. Заказчики могут указать требуемый диаметр сопла: 1,75мм или 3мм.

Стоимость предварительного заказа на Kickstarter составляет $385 за экструдер в комплекте с наматывающим устройством. Процесс изготовления нити представлен на рисунке 3б.

FilaMaker сочетает функции дробилки и экструдера в одном устройстве. Установка была продемонстрирована на ярмарке Maker Faire Rome в 2013 году и завоевала внимание благодаря высокой функциональности, аккуратному дизайну и высокой производительности.

FilaMaker способен производить до одного метра нити диаметром 3мм в минуту. Отклонение заданного диаметра не превышает 0,05мм. К сожалению, отпускная цена устройства весьма высока, достигая €1 200. Внешний вид устройства изображен на рисунке 7.

Расходные материалы для моделирования методом послойного наплавления (FDM/FFF) экструдер портативный филамент

Технология FDM/FFF имеет массу преимуществ, среди которых относительная простота конструкции принтеров и ценовая доступность как устройств, так и расходных материалов. Причем, ассортимент материалов является, пожалуй, самым широким среди всех доступных технологий. Как правило, для печати используются термопластики, но есть и исключения - материалы из композитов, в которых содержатся различные добавки, основанные на термопластиках. Далее представлены технические характеристики наиболее широко применяемых материалов.

Таблица 1 - Полилактид (PLA, ПЛА)

Таблица 2 - Акрилонитрилбутадиенстирол (ABS, АБС)