Собираем свой 3D-принтер: виды хотэндов

4 марта 2018

Какой тип хотэнда использовать? Многих 3D-мейкеров мучает этот вопрос при сборке своего первого принтера. Горячая часть устройства должна быть не только функциональной, но и надежной на протяжении многих часов непрерывной печати.
Принтер с одним соплом (рис.1)

Принтер с одним соплом


Данный вариант самый распространенный и простой в реализации: меньше настроек прошивки, простая калибровка температуры. Хотэнд состоит из алюминиевого нагревательного блока, переходной втулки, радиатора с вентилятором и латунного сопла (рис.2),

Хотэнд состоит из алюминиевого нагревательного блока, переходной втулки, радиатора с вентилятором и латунного сопла


причем последнее можно менять для регулировки толщины нити. При использовании данного хотэнда цветной печати не получить, разве что только подменять филамент в процессе печати. При печати сложных деталей придется повозиться с поддержками для нависающих частей, которые будут печататься тем же материалом. Разумеется, их придется аккуратно удалять механическим путем. При постобработке остаются следы от ненужного пластика.
Плюсы:
легко калибровать;
хорошо чистить;
сменяемые сопла;
маленький вес (Bowden).
Минусы:
нет смешивания цветов;
печать поддержек идет тем же материалом, что и основная печать.
Принтер с двумя независимыми соплами (рис.3)

Принтер с двумя независимыми соплами


По сути это два обычных хотэнда, за исключением того, что они находятся в одном корпусе принтера и позволяют печатать одновременно разными цветами. Два сопла имеют независимые нагревательные элементы, что позволяет настраивать их температуры по отдельности и печатать разными материалами. Большая польза от использования двух сопел в том, что один из них можно использовать для печати материалом поддержки PVA. После распечатки достаточно положить деталь в воду, и лишние части поливинилацетата растворятся, не оставив никаких дефектов на поверхности изделия.
Первая проблема заключается в калибровке высоты головок: необходимо, чтобы концы сопел находились на одной плоскости с точностью чуть ли не до сотых миллиметров. Если головки будут располагаться на разных высотах, при печати нижняя будет постоянно врезаться в деталь и в конце концов сорвет ее со стола.
Вторая проблема: из незадействованного сопла будет периодически выливаться расплавленный пластик. Можно минимизировать вытекание филамента ретрактом, но полностью устранить данный недостаток скорее всего не получится.
Плюсы:
легко чистить;
сменяемые сопла;
маленький вес (Bowden);
двухцветная печать/один цвет + PVA поддержка.
Минусы:
нет смешивания цветов;
сложность в калибровке;
выливание пластика в процессе печати.
Принтер с двойным комбинированным соплом(рис.4)

Принтер с двойным комбинированным соплом


Устройство с комбинированным хотэндом принципиально отличается от классического. Голова состоит из одного-двух радиаторов, кулера, одного общего нагревательного блока (он же блок смешивания), сменного сопла. Одно сопло позволяет смешивать цвета и создавать интересный градиент. Преимущество такой головы в том, что нет произвольного вытекания, а значит не будет никаких дефектов при печати. (рис.5)


Одно сопло


При калибровке сопла у вас не должно возникнуть никаких сложностей, зато с настройками прошивки придется повозиться. Необходимо тщательно настроить процесс смешивания. Если вы используете прошивку Repetier, то там есть возможность задать параметр «вес» для каждого экструдера в пропорциях.
Ели говорить о недостатках, то при такой конструкции невозможно использовать разные материалы, температуры плавления которых сильно отличаются. Например, нельзя одновременно печатать ABS и PVA, так как последний печатается при 175 градусах, (ABS при 240), а при превышении температуры материал разрушается.
Нужно понимать, что при переключении цвета проходит некоторая задержка, так как часть предыдущего филамента все еще остается в сопле. Для этого в слайсере нужно настроить функцию «свалки», где и будет происходить смена цвета.
Плюсы:
легко чистить;
относительная легкость калибровки;
сменяемые сопла;
маленький вес (Bowden);
получение нового цвета путем смешивания филамента.
Минусы:
смешивание цвета происходит не мгновенно;
нельзя печатать материалами, температуры которых не совпадают.
Принтер с Diamond-соплом(рис.6)

Принтер с Diamond-соплом


Не слишком популярный, но продвинутый хотэнд, умеющий создавать новый цвет из трех филаментов. В теории голова должна смешивать массу новых цветов, но на практике не всегда материалы смешиваются до однородного состояния, и вместо нового оттенка получается нить с двойным цветом. В целом экструдер сделан замечательно, маленькая область смешивания в сопле позволяет практически сразу выливать из сопла выбранный филамент без дополнительной «свалки».
К минусам можно отнести настройку сопла в прошивке, необходимость приобретать дорогую плату управления на три экструдера. Голова громоздкая: в диаметре занимает около 80 мм, при установке такой головы в компактный принтер вы неминуемо потеряете много рабочего пространства. К тому же конструкция сопла не позволяет быстро разобрать его и почистить. Придется полностью разбирать весь принтер, если вы заранее не позаботились о удобном креплении на магнитах.
Плюсы:
относительная легкость калибровки;
получение нового цвета путем смешивания филамента;
получение большого спектра цветов;
быстрое смешивание.
Минусы:
смешивание цвета происходит не мгновенно;
габаритная голова;
несменяемое сопло;
неудобство при чистке;
нельзя печатать материалами, температуры которых не совпадают.
Итоги
Не нужно сразу ставить крутой смешивающий хотэнд, если вы пока не научились работать с простым. Вы потратите кучу нервов, прежде чем заставить его работать. Только когда вы поймете все нюансы 3D-печати и у вас будут получаться детали сносного качества, можно задуматься о модернизации.