12V ohrievače kaziet vo svete 3D tlače a aditívnej výroby
Zanechajte správu
Rýchla expanzia stolovej a priemyselnej 3D tlače priniesla do centra pozornosti jednoduchý 12V ohrievač kaziet ako nikdy predtým. Takmer vždy nájdete malý valcový ohrievač vtlačený do hliníkového vykurovacieho bloku v strede tlačiarne na modelovanie taveného depozície (FDM) v akomkoľvek výrobnom priestore, univerzitnom laboratóriu alebo komerčnom zariadení na výrobu aditív. Mnoho tlačiarní, od základných-modelov, ako je Ender{6}}3, až po špičkové priemyselné systémy, ktoré tlačia PEEK pre letecké súčiastky, používa 12V ohrievače kaziet na premenu pevného vlákna na precízny tekutý tok. Platí to najmä pre tlačiarne, ktoré sú navrhnuté tak, aby boli bezpečné, prenosné a pracovali s nízkou spotrebou energie.
Úloha ohrievača je zdanlivo jednoduchá, ale veľmi dôležitá. Potrebuje zvýšiť teplotu horúceho konca z izbovej teploty na 200 stupňov pre PLA alebo 400 stupňov pre vysokoteplotné polyméry za menej ako 60 sekúnd. Potom, keď sa tryska pohybuje rýchlosťou 60–150 mm/s, musí zostať v rozmedzí ±1 stupňa od tejto požadovanej hodnoty. Akákoľvek nezrovnalosť môže spôsobiť navliekanie, skrútenie, posuny vrstiev alebo dokonca celé zlyhanie tlače. Keď sa na tlačiarni náhle ozve „Zahrievanie zlyhalo“, „Teplota je príliš nízka“ alebo jej dosiahnutie cieľa trvá dlho, 12V ohrievač kazety je často prvou vecou, ktorú technici skontrolujú.
Akýkoľvek digitálny multimeter je rýchly a spoľahlivý spôsob diagnostiky problému. Môžeme použiť Ohmov zákon na priame zistenie odporu ohrievača kazety proti chladu: R=V^2 / P
Predpokladaný odpor pre konvenčnú 40 W, 12 V jednotku, ktorá sa často vyskytuje v horúcich koncoch, je:[ R=\\frac{12^2}{40}=\\frac{144}{40}=3.6\\ \\Omega \\]
Ak je odpor nekonečný (otvorený okruh), znamená to, že niklová-chrómová cievka vo vnútri vyhorela, zvyčajne preto, že dobre nepasovala alebo sa príliš zahriala. Ak je hodnota oveľa nižšia, ako sa očakávalo (alebo nula), znamená to, že vo vnútri je skrat. Zvyčajne je to spôsobené prenikaním vlhkosti alebo mechanickým poškodením MgO izolácie. Technici merajú pri izbovej teplote, pretože keď sa zahreje, odpor sa zvýši približne o 10–15 %.
Okrem toho, že úplne zlyhávajú, existuje niekoľko menších výkonnostných kritérií, ktoré odlišujú dobré 12V ohrievače od tých, ktoré spôsobujú neustálu frustráciu:
• Profilovanie tepla. Väčšina ohrievačov-triedy má rovnomernú hustotu vinutia, vďaka čomu je stred kazety teplejší ako jej konce, kde sa teplo presúva do držiakov chladiča a káblov. Pre náročné použitie, ako je-vysokorýchlostná tlač, veľké trysky alebo technické-vlákna, prémiové značky predávajú kazety so zónovým{5}}navíjaním s pomerom ako 1,3:1:1,3 (vyššia hustota na oboch koncoch). To kompenzuje straty na koncoch a dáva celej vyhrievanej dĺžke plochejší teplotný profil, ktorý udržuje stabilnú viskozitu taveniny priamo na hrdle dýzy. Zmenu môžete okamžite vidieť na kvalite tlače: okraje sú ostrejšie, je tu menej fliačikov a tok je stabilný pri rýchlostiach nad 200 mm/s.
• Kam umiestniť termistor (alebo PT100). Ohrievač nebude fungovať dobre, kým nebude dobre fungovať teplotná spätná väzba. Senzor musí byť v otvore, ktorý je čo najbližšie k tryske, ideálne do 3–5 mm, ale stále musí byť schopný čítať skutočnú teplotu bloku. Ak je PID regulátor príliš ďaleko od ohrievača alebo príliš blízko k chladiču, tepelné oneskorenie môže spôsobiť, že bude príliš ďaleko alebo sa bude kolísať nepravidelne. Pri používaní firmvéru ako Marlin alebo Klipper problém zhoršujú zlé hodnoty PID (konštanty P, I, D), ktoré spôsobujú kolísanie teploty o ±5 až 10 stupňov, ktoré zhoršujú výtlačky s vysokým-rozlíšením alebo znižujú kryštalinitu PEEK.
Viac osvedčených postupov robí aditívnu výrobu spoľahlivejšou. Medzi ohrievačom a blokom by mala byť vzdialenosť 0,001–0,002 palca (0,025–0,05 mm). Mnoho používateľov používa malú vrstvu-teplotnej tepelnej pasty na vyplnenie malých vzduchových medzier. Aby sa hliníkový blok rýchlo zahrial a dlho vydržal, hustota wattov sa zvyčajne udržiava medzi 15 a 25 W/in². Ak termistor zlyhá, príliš veľa energie (napríklad 60 W v 20 W priestore) môže vypáliť ohrievač alebo roztaviť hliník bloku.
V továrňach sa 12V ohrievače zvyčajne používajú s MOSFET -riadenými doskami alebo polovodičovými{2}} relé, ktoré dokážu spracovať 10–15 A nepretržitého prúdu. Používajú sa vo veľkoformátových-tlačiarňach, extrudéroch na pelety a systémoch s viacerými-materiálmi. Keďže nespotrebúvajú veľa energie, nepotrebujú vysokonapäťové bezpečnostné blokovania. Vďaka tomu sú skvelé pre učebne, mobilné tlačové farmy a poľné tlačiarne, ktoré fungujú na batérie.
Poučenie pre priemysel aditívnej výroby je jasné: 12V ohrievač kazety nie je len jednoduchým odporovým prvkom; je to presný tepelný motor. Výber správneho výkonu a dĺžky, zabezpečenie dobrého prispôsobenia, použitie zónového vinutia tam, kde je to potrebné, umiestnenie snímača na najlepšie miesto a vyladenie PID slučky – to všetko hrá rolu v tom, či tlačiareň vyrába prototypy-muzeálnej kvality alebo veľa odpadu. Tieto ohrievače sú stále najlepšou voľbou pre priemysel, ktorý neustále posúva hranice rýchlosti, sortimentu materiálu a dostupnosti, pretože sú malé, bezpečné a fungujú s konvenčným 12 V napájaním. Keď je všetko na svojom mieste, 12V ohrievač kazety ticho roztopí veci znova a znova s vysokou vernosťou a premení počítačové nápady na skutočné veci.
