О разработке головок 3D FDM-принтеров.Часть 1

[kreexus]

Весьма интересный материал, не только с точки зрения конструктора, но и с точки зрения начинающего 3d-печатника. В частности тут разжеваны некоторые фундаментальные процессы во время печати! Даже я для себя нашёл тут много нового. Автору благодарность и жду продолжения!

[sergku1213]

Спасибо за поддержку. Мне реально это очень нужно ибо долго варюсь сам по себе, не с кем пообщаться даже на эту тему. Вторая часть готова — чуть позже выложу. Третью — надо писать, данные набраны. И хорошие данные.

[sergku1213]

Выложил продолжение — Часть 2 geektimes.ru/post/259738

[seysen]

Спасибо за такую подробную статью на эту тему.
Думал попробовать провести тепловой расчёт с помощью метода конечных элементов, но там довольно много исходных данных, взять которые с достаточной достоверностью не нашёл где.
Ручной расчёт в этом плане проще.

[sergku1213]

Э-э, я знаю что есть методы как всё красиво посчитать, но в математике не слишком силён. Считал как мог. Получились очень большие таблицы, но играться с ними здорово. Получается этакое моделирование. Насколько могу судить довольно точное. Так что если что-то найдёте — дополняйте, буду рад. Пишу 3-ю часть.

[seysen]

В высшей математике я и сам не силён. Есть программные комплексы в которых реализован метод КЭ. Задача состоит в правильном задании исходных данных и модели. И тут начинается самое интересное)
Получил только качественные картины распределения температур по hotend'у…

[sergku1213]

Вряд ли так получится хорошо посчитать. Параметры теплоёмкости и теплопроводности для конкретного филамента достать трудно, а мне кажется, я и так достаточно много чего могу посчитать теперь. Точность пол-лаптя. Но всякие зоны достаточно хорошо видны, как прямыми, так и косвенными наблюдениями.

[gleb_kudr]

Очень интересная статья, спасибо.

[seysen]

пурпурное снаружи головки — это нагревающая спираль, лучше из нихрома, однако в головках очень часто применяют в качестве нагревателя резистор — это удобно в производстве, но снижает надёжность и однородность поля нагрева, так как резистор размещён локально, следовательно испытывает местный перегрев. Впрочем, принципиальной разницы тут нет — резистор или намотка. Только — высокая однородность и скорость нагрева, да легкость и аккуратность конструкции.

Задался сегодня вопросом. А на сколько сильна неоднородность прогрева нагревателя на резисторе?
Сделал конечно-элементную модель (КЭМ) одного из существующих экструдеров. Единственное пришлось подбирать коэффициент теплоотдачи на радиаторе термобарьера. Подогнал чтобы на холодном конце было градусов 80 (что более менее соответствует правде).
КЭМ не учитывает перенос тепла расплавляемым пластиком, не учитывает естественную конвекцию, но все же

Распределение температур

Разница температуры в отверстии в пределах одного градуса

И средняя температура в отверстии для термистора примерно равна температуре кончика экструдера

Прошу прощения за качество фото — снимал на смартфон

[sergku1213]

Спасибо, очень интересно. Впрочем я так себе это и представлял. Не столь, наглядно. Теперь Вы понимаете почему я выбрал такой конструктив для нагревающей поверхности? Даже при этом есть некоторые неоднородности, но они больше на пользу — самая высокая Т в зоне плавления, ближе к соплу она несколько падает, что нормализирует растекание на выходе, а перегрев при плавлении заметно сокращает время процесса, а значит, увеличивает скорость.