Всем привет! Цены на филамент в последнее время вообще не радуют. Также огорчает тот факт, что некоторые детали приходится перепечатывать по нескольку раз для получения желаемых результатов. Процесс разработки и печати детали иногда бывает достаточно итеративным и медитативным. А что если бы у Вас был бы безлимитный пластик? Эдакая "суперспособность" - человек-филамент? Помогло бы это Вам в Вашем 3D творчестве?
Представляю Вашему вниманию RePet Compact - компактный экструдер филамента из PET бутылок!
Принцип работы
Экструдер работает по технологии прямого преобразования PET тары в ленту, а затем в пруток, пригодный для 3D печати. Данная технология получила название "пуллструзия", и заключается в том что PET бутылку не требуется перемалывать в крошку, используемую как исходное сырье, а достаточно распустить на ленту, нагреть до 180 градусов и протянуть через hotend-формовщик с помощью лебедки. При такой низкой температуре пластик не выделяет запаха, в отличии, опять же, от технологии экструзии, где требуется расплавление материала до текучего состояния со всеми вытекающими. Данный процесс я бы даже не назвал экструзией в полной мере, скорее - PET conditioning - подготовка уже готового пластика для 3D печати.
В отличие от промышленных установок для получения пластика, технология "пуллструзии" не требует дорогостоящего оборудования (измельчитель пластика, пеллетный шнековый экструдер и т.д.) и потребляет гораздо меньше электроэнергии. С помощью данного экструдера, к примеру, с одной пятилитровой бутылки можно получить 16-19 метров PET филамента. Станок можно установить прямо на 3D принтер (или рядом) и печатать сразу с протяжной бобины станка. Станок работает от сети 220V, также есть 12V 4A версия для работ, так сказать, в "полевых условиях".
Преобразование тары в ленту
Осуществляется при помощи подшипникового бутылкореза. На данном этапе можно отрегулировать наклон бутылки (в соответствии с ее диаметром) и ширину получаемой ленты с помощью стальной направляющей.
Пуллструзия (PET conditioning)
Далее, лента попадает во входную воронку hotend-формовщика, в котором происходит нагрев и скручивание ленты в трубочку. Hotend-формовщик изготовлен из подготовленного стандартного сопла для 3D принтера (латунь, нерж. сталь), стандартного heat-блока без модификаций и стандартного керамического нагревательного элемента. Кстати, ширина ленты влияет на процент заполнения трубочки. При этом, форма трубочки, скорее, напоминает букву "С" (c-type filament). Имеющаяся полость в филаменте компенсируется переэкструзией при 3D печати (я выставляю от 130 до 150 процентов в слайсере). Полученный филамент наматывается на бобину при помощи редуктора на шаговом двигателе.
Сварка филамента.
Станок оборудован устройством для сварки филамента. Сварщик филамента представляет собой две прищепки с алюминиевыми губками. Для нагрева филамента в сварщике применяется спираль из NiCr проволоки сечением 0.2 мм, общая длина нити 200мм, работающая от встроенного блока питания 12V. Концы филамента устанавливаются в прищепки, при нажатии кнопки, 12V подаются на спираль, концы филамента нагреваются спиралью, оплавляются, соединяются вместе и формуются одной из прищепок (любой) путем вдвижения сваренной пары во внутрь прищепки. Сварочный шов охлаждается алюминиевыми губками. Таким образом можно сваривать и накапливать филамент на разных катушках, сортировать нити по цветам.
На данном видео представлен порядок работы со станком - от подготовки тары, до сварки филамента.
А что с сырьем? С цветами? Как печатать таким пластиком?
Исходное сырье и цвета
Станок позволяет перерабатывать все виды PET тары, доступные сегодня в розничной продаже:
1) 5 л бутылки для воды (16-17 метров пластика с одной бутылки) (синие, голубые, прозрачные, бирюзовые)
2) 1-2 л бутылки из под пива/газ воды и т. д. (8-9 метров пластика) (темно-коричневый)
3) PET бутылки из под молока (белый пластик)
4) PET бутылки из под энергетиков (чёрный пластик)
На данном видео представлен таймлапс по работе станка, а также демонстрация видов пластиков и работа ручного сварщика ReTool (о нем расскажу позже).
Станок работает в диапазоне температур 140-190 градусов, он позволяет, теоретически распускать все, что имеет форму ленты или цилиндра с тонкой стенкой (бутылки, стаканчики, заготовленная заранее лента).
Особенности применяемого сырья
В ходе экспериментов были опробованы разные виды PET тары, с толстыми и тонкими стенками. При работе с толстостенной тарой, необходимо просто уменьшить ширину ленты с помощью стального ограничителя на бутылкорезе. Наклейку на таре необходимо удалить строительным феном, если она бумажная. Пластиковые наклейки легко удаляются вручную. Отмывка остатков клея не требуется.
Параметры печати
Если кратко, то:
Сопло: 275-285 градусов
Стол: 85 градусов
Экструзия: 130-150%
Печать данным пластиком осуществляется при температурах сопла 270-280 градусов и температуре стола 85 градусов - необходимо подобрать температуру сопла по легкости проталкивания прутка через экструдер. Необходим деликатный обдув модели при печати, т.к. при недостаточном охлаждении, пластик остывает медленно и кристаллизуется. На больших моделях я ставлю обдув в диапазоне 20-30%. В данный момент я печатаю на двух принтерах: FlyingBear Ghost 5 Direct (teflon tube throat) и принтере Uni с экструдером Titan Aero (all metal throat, brass cube). Разницы пока не замечено. Использую переэкструзию для компенсации полости в филаменте (130-150%), т.к. филамент получается в форме трубочки. Примером печати данным пластиком является сам станок.
Сферы применения станков по переработке PET тары
Сценариев применения пуллструзионных станков достаточно много, т.к. они очень компактные и экономичные (фактически работает 12V нагреватель на 160-180 градусах и 1 шаговый двигатель). Вот некоторые из них:
1) печать там, где доступ к покупному пластику затруднен, а ПЭТ тара есть практически везде где живут люди;
2) на заказ, ожидание, а иногда и собственноручную доставку пластика до места, где Вы печатаете, тратится Ваше время, деньги и силы. Станок всегда стоит в лаборатории и производит необходимый для работы пластик в нужном количестве;
3) использование пластика, полученного из ПЭТ тары как чернового при итерациях проектирования 3D моделей (экономит $$).
4) формирование культуры потребления пластика
Экономика пуллструзионной технологии
Во сколько же обойдется нам катушка филамента, полученная методом протяжки PET ленты? Давайте считать! Одна 5л бутылка из-под воды дает 18-19 метров пластика (c-type filament, 1.6-1.75 mm). Стандартная катушка содержит 300 метров пластика. Таким образом, на 1 катушку потребуется 16 пятилитровых ПЭТ бутылок. Средняя цена ПЭТ бутылки объемом 5 литров, к примеру, на Авито составляет 5 рублей. Итого: 80 рублей за сырье, необходимое для производства 1 катушки пластика. Также следует учитывать затраты на электроэнергию, которые примерно в 3 раза меньше 7.5 часовой работы 3D принтера, а именно столько потребуется на наполнение одной катушки пластиком.
Благодарю за внимание! Буду рад ответить на интересующие вопросы по работе станка.
