Deli 3D tiskalnika: Osnovne komponente in funkcije

FDM tiskanje je ena najbolj priljubljenih metod 3D-tiskanja, ki izziva in navdihuje milijone ustvarjalnih umov pri ustvarjanju očarljivih 3D-modelov ter ustvarja revolucijo v številnih industrijah, kot so zdravstvo in letalska industrija. V tem članku bomo razpravljali o različnih delih 3D-tiskalnika in kako delujejo. Prav tako bomo razložili, kako lahko povečate funkcionalnost svojega tiskalnika in optimizirate svoje 3D-izdelke.

Uvod

Začetniki pogosto težko ustvarjajo kakovostne 3D-izdelke, saj se še niso seznanili z deli 3D-tiskalnika. Boljše poznavanje teh delov pomaga pri postopku odpravljanja težav, kar je pomembno za tiskanje modelov visoke kakovosti.

Razumevanje, kako pravilno izravnati tiskalno površino, zagotavlja boljši oprijem podloge in odpravlja možnosti za neuspešno tiskanje. Prav tako poznavanje ekstruderjev, koračnih motorjevin vročega konca (hotend) pomaga določiti natančne nastavitve za ustvarjanje izjemnih 3D-izdelkov. Vaše strokovno znanje na področju elektronike in strojne opreme vam torej omogoča fino prilagajanje in nadgradnjo zmogljivosti tiskalnika.
V tem članku smo dele 3D-tiskalnika razdelili na štiri kategorije, o katerih bomo podrobneje razpravljali skozi celoten članek.

1. Nadzorna plošča
2. Osi
3. Grelni elementi
4. Dodatne funkcije

Nadzorna plošča

Osnovno upravljanje: Razlaga nadzorne plošče

Nadzorna plošča je center 3D-tiskalnika. Povezana je z vsemi električnimi komponentami 3D-tiskalnika. Nekatere glavne komponente nadzorne plošče vključujejo:

Procesor

Deluje tako, da kode programske opreme pretvori v niz navodil, ki jih lahko tiskalnik razume. Ti procesorji so običajno 8- ali 32-bitni. Nekatere nadzorne plošče so zasnovane za manjšo porabo energije in učinkovito delovanje brez nadležnega hrupa. Primer take nadzorne plošče je Creality CR-200B tiha matična plošča.

Priključki

To je mesto, kjer so vsi elektronski deli 3D tiskalnika povezani bodisi v obliki priključkov DuPont, priključnih blokov ali USB povezav.

Koračni motorji

Običajen 3D-tiskalnik ima štiri koračne motorje (enega za ekstruder filamenta in preostale tri za osi x, y in z), ki regulirajo moč in jo razporedijo po različnih tuljavah v koračnem motorju. Tako se motorji vrtijo.

Komunikacije

Vaša navodila morajo biti pretvorjena v G-kode in nato poslana tiskalniku, da jim lahko sledi. Ta navodila lahko tiskalniku pošljete prek SD-kartice ali prek brezžičnega omrežja (WIFI).

Programska oprema in navodila

Programska oprema je del nadzorne plošče, ki nadzoruje operativni del tiskalnika in upravlja različne komponente med celotnim postopkom. Deluje kot posrednik med rezalno programsko opremo in strojno opremo tiskalnika, tako da pošilja G-kode iz prve na drugo.

Programska oprema upravlja naslednje ključne funkcije:

Premiki koračnih motorjev

Programska oprema razlaga navodila, podana prek G-kod, in upravlja premike koračnih motorjev po oseh X, Y in Z.

Regulacija temperature

Za kakovostne izdelke morate tiskati pri pravilni temperaturi. Programska oprema nadzoruje temperaturo vročega konca (hotend) in ogrevane plošče. Tako ekstruder pravilno topi filament.

Izravnavanje tiskalne površine

Za boljši oprijem filamenta morate poskrbeti, da je tiskalna površina pravilno izravnana. Programska oprema ima vlogo tudi pri tem, saj omogoča ročne in samodejne funkcije izravnavanja. Vsi 3D-tiskalniki nimajo funkcije samodejnega izravnavanja, zato je za mnoge lahko to bolj zapleteno. V tem primeru lahko dobite komplet za samodejno izravnavanje tiskalne površine, da se izognete določenim težavam.

Hladilni ventilatorji

Upravlja hladilne ventilatorje, da se plasti izdelka enakomerno ohladijo in s tem zmanjša tveganje za deformacijo.

Funkcije varnosti

Programska oprema prav tako omogoča zaznavanje končnih stikal in zaščito pred pregrevanjem.

Pomembnost pravilno delujoče nadzorne plošče

Preko nadzorne plošče se izvajajo vsa pomembna dela. Pravilno delujoča nadzorna plošča zagotavlja pravilne motorične premike in pravilno izvajanje G-kod, kar zmanjšuje neuspešno tiskanje in zagotavlja varno okolje za tiskanje. Povečuje kakovost izdelka, vključuje funkcije varnosti in nenehno posodablja programsko opremo. Uporabniki lahko prek tega prilagajajo določene funkcije in optimizirajo nastavitve ter tako raziskujejo polni potencial tiskalnika.

Osi

Razumevanje različnih osi v 3D-tiskalniku

X, Y in Z so osi, po katerih deluje 3D-tiskalnik. Os X deluje na horizontalne premike tiskalnika, medtem ko os Y predstavlja premike glave za tiskanje naprej in nazaj. Os Z omogoča premikanje glave za tiskanje vertikalno in iztiskanje filamenta v plasteh.
Izredno pomembno je razumeti delovanje osi, da v celoti razumemo, kako tiskalnik deluje. To pomaga prilagoditi vašo zasnovo, kalibrirati nastavljene parametre in se naučiti pravilnega vzdrževanja za optimizacijo kakovosti tiska.

Ekstruderji: Premikanje, nalaganje in izstiskanje filamenta

Ekstruder je mesto, kjer se vstavljeni filament tali in izstiskuje v plasti, iz katerih nastaja vaš design. Ima več komponent, ki naložijo in premikajo filament, da se le-ta stopi za izstiskanje. Spodaj so deli ekstruderja 3D-tiskalnika:

Šoba: To je majhna odprtina, iz katere se izstisne stopljeni filament. Šobe so različnih velikosti, in odvisno od velikosti se lahko spreminja ločljivost in hitrost tiska.

Grelni blok: Grelni element v grelnem bloku pravilno stopi vstavljen filament.

Termična pregrada: Kot že ime pove, je ta komponenta odgovorna za preprečevanje prenosa toplote navzgor. Ta del 3D-tiskalnika se nahaja med hladnim koncem in grelnim blokom. Zaradi te komponente filament ne zamaši šobe.

Hladni konec: Morda ga poznate tudi kot dovajalec filamenta, saj prenaša filament do vročega konca in ves čas ohranja enakomeren pritisk na filament za bolj gladko iztiskanje.

Koračni motor: Ta del 3D-tiskalnika skrbi za natančen prenos filamenta čez sklop ekstruderja.

Hladilni ventilator: Vaš ekstruder ima lahko tudi hladilne ventilatorje, ki enakomerno ohlajajo novo iztisnjene plasti filamenta in jih varujejo pred deformacijo.

Osi X, Y in Z: Oblikovanje natisnjenega modela

Kot že omenjeno, se os X premika z desne proti levi in obratno. Nadzira tiskalno ploščo ali glavo za tiskanje glede na vrsto tiskalnika. Če se glava za tiskanje premakne na desni del modela, tiska posebej ta del, enako velja za levo stran.

Os Y je odgovorna za horizontalno premikanje glave za tiskanje, premikanje iz ozadja v ospredje in obratno. Tako se pri premiku glave za tiskanje naprej tiska sprednji del modela, enako velja za zadnji del.

Os Z nadzoruje višino modela in uravnava premike glave za tiskanje ali tiskalne plošče gor in dol. Zaradi vertikalnega premika šoba nanese plast za plastjo stopljenega filamenta, s čimer se modelu doda želena višina.

Ker se tri osi premikajo v različnih smereh, tiskajo različne strani modela, pri čemer ustvarjajo obliko, ki jo iščete. Odvisno od digitalnega načrta tiska in kodiranih navodil tiskalnik premika osi X, Y in Z, medtem ko šoba iztiskuje stopljeni filament v natančnih plasteh, da oblikuje model tiska.

Krmilne plošče: Interpretacija navodil in krmiljenje motorjev

Vloga krmilnih plošč je, da interpretirajo signale in ukaze motorjev, tako da jih lahko posredujejo za regulacijo premikov delov ali komponent 3D-tiskalnika. Vmesnik krmilnih plošč sprejme ukaze G-kod in v skladu s tem upravlja z gibanjem motorjev.

Krmilne plošče pretvorijo navodila g-kode v električne signale in jih prenesejo na koračne motorje, ki nato uravnavajo dovod moči motorjem ter upravljajo njihov položaj in vrtenje. Imajo stikala omejitve, končne stikala in kodirnike, da mikroupravljajo natančno gibanje ter se izognejo trkom.

Grelni elementi

Ključni grelni elementi v 3D-tiskalniku

Običajno ima 3D-tiskalnik pet ključnih grelnih elementov, nekaj od njih morda že poznate iz začetka članka. Vroči konec (hotend) je prvi grelni element, v katerem sta grelni blok in šoba, ki stopita filament. Drugi je ogrevana miza, ki ohranja toplo površino tiska, tako da se plasti filma lepo pritrdijo na površino in preprečijo tveganje za deformacijo. Termistor ogrevane mize je tretji ključni grelni element, to je temperaturni senzor, ki preverja temperaturo površine tiska, da jo po potrebi prilagodite.

Četrti grelni element z visoko močjo, se imenuje grelna kartuša. To je komponenta vročega konca, ki tali filament. Termična pregrada je zadnji grelni element, ki ohranja vroči del vročega konca ločen od hladnega konca.

Ogrevana miza: Predgrevanje in vzdrževanje temperature

Nekateri najboljši materiali za tiskalno površino so lahko PEI, borosilikatno steklo, karborundum steklo ali magnetne gibke plošče, saj omogočajo lažje odstranjevanje izdelka in oprijem, ki zmanjšuje tveganje, da se izdelek odlepi iz površine ali se deformira. Pred tiskanjem sta ogrevanje mize in vzdrževanje določene temperature med celotnim postopkom izrednega pomena. Filament se bolje pritrdi na ogreto površino, kar ustvari trdno osnovo za tiskanje. Vzdrževanje stalne temperature med tiskanjem zagotavlja, da se ena plast popolnoma pritrdi na drugo. Če miza ni ogrevana, se plasti filamenta hitreje ohladijo, kar vodi v slab oprijem plasti. To lahko privede do deformacije izdelka ali ločitve plasti, kar zmanjšuje mehansko trdnost modela.

Vroči konec: Taljenje filamenta za izstiskanje

Odvisno od filamenta morate nastaviti temperaturo ekstruderja. Vroči konec običajno vsebuje grelno kartušo, grelni element in šobo. Grelni element poveča temperaturo vročega konca do talilne temperature filamenta. Ekstruder ima dva konca, en vroč in en hladen. Filament morate vstaviti skozi hladni konec, ki ga nato prenese v vroči konec za taljenje. Šoba nato iztisne ta stopljeni filament na tiskalno površino.

Nasveti za izbiro pravega vročega konca

Upoštevajte naslednje nasvete pri izbiri pravega vročega konca:

• Preverite, ali je združljiv s tiskalnikom, ki ga imate.
• Preverite temperaturno območje vročega konca, da se prepričate, da lahko stopi filament, s katerim delate.
• Glede na vaše potrebe pri tiskanju izberite pravo velikost šobe.
• Preverite čas ogrevanja vročega konca, saj hitro ogrevanje podpira učinkovitost.
• Kupite vroči konec ugledne znamke, ki je trajen in vzdržljiv.
• Vedno preberite ocene izdelka, da si zagotovite ali deluje, kot je obljubljeno in ali je zanesljiv.

Dodatne funkcije in nadgradnje

Izboljšanje funkcionalnosti 3D-tiskalnika

Z nekaterimi nadgradnjami in spremembami lahko izboljšate funkcionalnost 3D-tiskalnika. Za to morate storiti naslednje:

1. Za pospešitev zmogljivosti tiskalnika namestite visokokakovostne koračne motorje, tiskalne površine in vroče konce.
2. Ko je na voljo, posodobite programsko opremo tiskalnika ter uživajte v novih funkcijah.
3. Dodajte dodatne funkcije, kot so senzor za filament, senzor za samodejno izravnavanje tiskalne mize in dvojno iztiskanje.
4. Izboljšajte hlajenje tiskalnika z dodajanjem več ventilatorjev.
5. Pogosto umerite tiskalnik za boljšo natančnost tiskanja.
6. Prilagodite nastavitve rezalnika (slicerja), da zmanjšate zapravljanje filamenta in izboljšate kakovost in hitrost tiskanja.

Edinstvene lastnosti določenih tiskalnikov

Nekateri 3D-tiskalniki imajo funkcijo samodejnega izravnavanja tiskalne površine, dvojno iztiskanje ali zaprto tiskalno komoro. Nekateri med njimi imajo velik obseg izdelave, kar omogoča tiskanje večjih modelov. Funkcija filamenta vas obvesti, kdaj morate ponovno naložiti filament. Povezava Wi-Fi in LCD-zasloni na dotik so postali precej pogosta funkcija, ki omogoča boljši nadzor in lažji prenos datotek.

Ohišja za nadzor temperature

Tudi izkušeni uporabniki imajo težave pri tiskanju s filamenti visokih temperatur, kot so nylon, PETG in ABS, saj morate med tiskanjem ohranjati določeno temperaturo za kakovostne 3D izdelke. Sicer površina tiska postane neenakomerna; pojavi se problem iztiskanja skupaj z drugimi težavami pri tiskanju. Uporaba ohišja ohranja konstantno temperaturo tiskanja, preprečuje nihanja temperature in ščiti pred prahom in umazanijo.

HEPA filtri za filtracijo delcev

Delo s filamenti, kot je ABS, lahko povzroči nevarne hlape. HEPA filtracija je način za filtriranje škodljivih delcev in hlapov, ki se sproščajo med tiskanjem. Lahko zajame celo mikrodelce in nestanovitne organske spojine. HEPA filtracija lahko izboljša kroženje zraka tiskalnika in zmanjša tveganje za ogrožanje zdravje.

Pogosta vprašanja

Kateri so bistveni deli 3D-tiskalnika?

Deli 3D-tiskalnika, kot so tiskalna površina, vroči konec, nadzorna plošča, koračni motorji, okvir in šoba, so nekateri bistveni deli 3D-tiskalnika.

Kako nadzorna plošča upravlja delovanje tiskalnika?

Delovanje tiskalnika upravlja s prevajanjem G-kod, poslanih iz rezalnika, v razumljive ukaze, ki jim tiskalnik sledi. Nadzorna plošča nadzoruje ventilatorje, koračne motorje, temperaturo in druge dele 3D-tiskalnika, da delujejo organizirano in natančno.

Kako delujejo grelni elementi, kot sta grelna miza in vroči konec?

Delujejo z električnim uporom, ki proizvaja toploto, ko električni tok prehaja skozi uporni material grelnega elementa. Toplota v vročem koncu stopi filament, in ko je miza ogreta, pomaga plastem filamenta, da se bolje pritrdijo na površino.

Ali je mogoče uporabljati različne velikosti šob za različne zahteve pri tiskanju?

Da, odvisno od vaše potrebe pri tiskanju in zapletenosti načrta lahko uporabite več velikosti šob. Majhna šoba zagotavlja tiskanje finih podrobnosti in boljšo ločljivost tiska, vendar traja dlje, medtem ko večja šoba tiska hitreje in povzroči grobo zunanjost modela.

Katere so zadeve, ki jih je potrebno upoštevati pri izbiri tiskalne površine?

Pri izbiri tiskalne površine je treba upoštevati združljivost filamenta, trajnost, oprijem, obseg izdelave tiskalnika in enostavnost odstranjevanja tiska.

Deli 3D-tiskalnika igrajo ključno vlogo pri natančnosti in funkcionalnosti. Razumevanje delovanja teh delov olajša postopek tiskanja, izboljša kakovost tiska in zmanjša pojav težav pri tiskanju.