Блог о 3D-печати

Обзор хотэнда от E3D версии 6

Один из трендов 2014 года в домашних и офисных 3D-принтерах - цельнометаллические сопла или "хотэнды" (от англ. hotend). Британская компания E3D в мае 2014 года выпустила шестую версию своего цельнометаллического хотэнда в трех комплектациях: боуден для 3мм пластика, прямая подача для 3мм пластика и универсальный для 1.75мм пластика.

Можно сказать, что термин "сопло" несовсем корректен, поскольку сопло - это часть хотэнда, а именно - это малое отверстие, через которое выходит расплавленный пластик. Помимо сопла в хотэнде, как минимум, должны присутствовать: нагревательный блок, который нагревает пластик до температуры печати и термобарьер, который не позволяет теплу переходить с сопла, на другие части 3D-принтера.


Обзор и теория хотэнда.


Мы получили от E3D универсальную версию под 1.75мм пластик, т.к. такой формат пластика у нас гораздо более популярен, чем 3мм. 



Сопло поставляется в разобраном виде, в запечатанном пакете. Внутри пакета есть: массивный алюминевый радиатор, который, кстати, стал компактнее по сравнению с пятой версией, на радиатор надет литой (в 5 версии - 3D-печатный) пластиковый кожух для установки вентилятора, термобарьер из нержавеющей стали, нагревательный блок, латунное сопло 0.4мм, фторопластовая трубка (в пятой версии её не было), керамический картридж-нагреватель, термистор с очень удобным набором для соединения без паяльника, вентилятор 30х30мм, набор крепежных винтов, кольцо-фиксатор для фторопластовой трубки и шестигранный ключ.


Рассмотрим схему данного хотэнда: (картинки кликабельны)



На мой взгляд, очень грамотно подобраны материалы хотэнда: термобарьер с толщиной стенок менее миллиметра из нержавеющей стали. "Нержавейка" очень прочный металл с минимальной теплопроводностью, а значит потери полезного тепла, т.е. тепло которое будет уходить на радиатор, сведено к минимуму. Радиатор выполнен из аллюминия - легкого металла с высокой теплопроводностью, чтобы эффективно отводить тепло от верхней части термобарьера, сопло из латуни - лучший компромисс между теплопроводностью и твердостью.

Залог качественного хотэнда - минимальная длина градиента температур в канале, по которому поступает пластик, так как это позволит избежать образования, так называемой, "пробки". Что бы было понятно, приведу анти-пример: допустим, у нас есть сопло с не очень хорошим термобарьером, и градиент температуры длинный и плавный, на кончике сопла у нас 240°C и пластик в этом месте практически жидкий, как и должно быть, чтобы легко выходить через малое отверстие. Выше сопла, где начинается термобарьер температура плавно падает 200 - 180 - 150°C... и до 80°C на самом верху хотэнда, пластик поступая по такому каналу, начинает плавится не в самом кончике, а еще за долго до него, при 100 градусах ABS пластик размягчается, при 180 он уже как гель, образуется "пробка", а в таком состоянии, давление которое идет сверху-вниз, начинает распространяться как в жидкости - во все стороны, и экструдеру все труднее становится проталкивать пруток вниз, "пробка" растет и в конце концов сопротивление становится слишком сильным и хотэнд закупоривается. Расплавленный пластик в канале хотэнда и называется "пробкой".


Вот так выглядит градиент температур в термобарьере E3D:



Как видно на рисунке, градиент минимален и в холодной части термобарьера ничего плавится не будет, а значит о "пробках" можно забыть. И этот момент позволяет эффективно и долговечно использовать фторопластовую трубку, которая вставляется в холодную часть термобарьера и обеспечивает великолепное скольжение пластика от зубчатого колеса экструдера до самого термобарьера практически без люфта, что очень облегчает печать резиноподобными материалами. Поскольку фторопласт не контактирует с горячими частями хотэнда, то и опасности его деформации или разрушения вследствии перегрева - нет!


Вот пример правильной установки хотэнда в экструдер с использованием фторопластовой (PTFE) трубки:



На срезе экструдера видно, что фторопластовая трубка имеет разрез только лишь в месте контакта зубчатого колеса с пластиком, такая конструкция обеспечит легкую загрузку пластика и точную подачу.


На ebay или aliexpress можно найти огромное количество китайских полностью металлических хотэндов, однако практически во всех из них есть серьезный конструктивный недостаток - фторопластовая трубка проходит термобарьер на сквозь и касается горячих частей хотэнда, а со временем это гарантированно приведет к деформации трубки и закупориванию хотэнда.


Очень удобно, когда хотэнд имеет сменное быстросъемное сопло, E3Dv6 - как раз из таких. Удобство особенно ощутимо, если вдруг в сопло попал мусор, забил отверстие и нужно его прочистить или просто появилась необходимость использовать сопло другого диаметра, например для печати пластиками под дерево с крупными частицами.


Важный момент: сопла от пятой версии хотэнда E3D не подходят к шестой версии.


Кончик сопла не острый и должен хорошо сглаживать накладываемые слои. Все сопла имеют удобную маркировку размера, количество меток на гранях гайки определяют размер:


Количество отметок Диаметр сопла, мм
0 0.25
1 0.3
2 0.35
3 0.4
4 0.6
5 0.8



Практическая часть.


Механическая сборка хотэнда занимает две минуты, еще две минуты займет подсоединение термистора. Вот краткая инструкция по сборке:


  1. Вкручиваем (руками) сопло в нагревательный блок до упора со стороны, где отверстие под нагревательный картридж ближе, затем на пол-оборота отвинчиваем;
  2. Вкручиваем (руками) термобарьер в радиатор до упора;
  3. Вкручиваем (руками) термобарьер с радиатором в нагревательный блок до упора;
  4. Держа рукой радиатор, при помощи гаечного ключа подтягиваем сопло;
  5. Вставляем нагревательный картридж в нагревательный блок и при помощи шестигранника из комплекта, завинчиваем длинный винт, фиксируя картидж;
  6. Надеваем на ножки термистора синюю изоляцию из комплекта, изоляцию предварительно следует обрезать так, чтобы ножки термистора выходили на ~1см;
  7. Надеваем поверх изоляции на ножки термистора металлические соединители;
  8. Скручиваем ножки термистора, с проводами, которые пойдут к электронной плате 3D-принтера и обжимаем металлические соединители в месте скрутки;
  9. Изолируем места соединения. Готово!


Крепление хотэнда - стандартное "Groove mount", внешний диаметр 16мм, диаметр в месте паза 12мм.


В бесплатных каталогах 3D моделей по запросам "e3d mount" или "groove mount" можно найти множество готовых вариантов креплений, поэтому никаких сложностей с этим не возникнет, а распечатать выбранное крепление можно у нас :)


Производитель утверждает, что максимальная рабочая температура хотэнда E3Dv6 может достигать 400°С (при установке датчика, способного измерить такую температуру). В комплекте с хотэндом идет термистор Semitec 104GT2 у которого рабочий диапазон температур от -50°С до +300°С, что позволяет уверенно печатать любыми высокотемпературными филаментами, например нейлон (260°С - 280°С) или поликарбонат (260°С - 290°С).


Нагрев хотэнда происходит очень быстро с 21°С до 250°С всего за 80 секунд. Скорости нагрева способствует принцип крепления нагревательного картриджа к алюминевому блоку. В большинстве хотэндов картридж прижимается винтом и площадь контакта с нагревательным блоком получается не очень большая. В E3Dv6 картридж зажимается нагревательным блоком со всех сторон, следовательно и передача тепла на блок гораздо лучше. 


Канал хотэнда, по которому поступает пластик, состоит из 3х частей, отверстия в которых должны быть соосны. Судя по чертежам E3D, максимально допустимое отклонение от оси - 0.1мм. В нашем экземпляре, элементы достаточно соосны и ступеньку можно ощутить только если срез прутка, который вставляем в хотэнд, слегка расплющенный или просто прямой, в этом плане никаких проблем не выявлено, ничего стачивать не требуется.


Печать хотэндом E3Dv6 получается очень точная, никаких подтеканий пластика из сопла, retracktion по сравению с J-Head удалось уменьшить, и, следовательно уменьшить время печати. На видео идет печать ABS при температуре 250°С на скорости 60мм/с.



К моменту написания этой статьи, через наш E3Dv6 прошло уже более 2кг различного пластика, ни одной проблемы, придраться просто не к чему, печать очень стабильная. Однозначный маст хэв!


Автор обзора: Дмитрий Миллер

16 июня 2014 года


Станислав

Спасибо, ребят! Очень познавательная, профессиональная, качественная статья. Систематизирует знание о 3D-печати, а E3D оригинальный хочется очень попробовать. Был в двух магазинах по продаже 3D-принтеров в Барселоне, они там только такие продают:)

Комментировать
Дмитрий

Успешно печатаем как ABS, так и PLA и Nylon. Китайские копии несколько отличаются конструктивом. Если есть сомнения, приходите к нам в гости и воочию посмотрите как все работает :)

Комментировать
Джокер

Попробуйте PLA ....

Комментировать
Создать сайт
бесплатно на Nethouse