多材料 FDM 打印机可以通过哪些方法和机制运行?

3D打印 三角洲 多材料 开源
2021-05-01 17:34:21

我现在拥有 Prusa3D MMU2。其他人拥有的收益、成本和经验都有详细记录。我有兴趣将我自己设计的大型 delta 机器重建为多材料,并且不想忽视我没有考虑过的策略。

我最初的实现使用 E3D Kraken 作为热端,并通过向头部添加两个额外的自由度以将选定的喷嘴降低到床来处理不可避免的增量倾斜。我经历了三代机制,我认为第三代会奏效。

但是,我觉得我没有看到明显更好的选择。

那么,问题是:多材料(不同聚合物、不同温度)FDM 打印机可以通过哪些方法和机制运行,是否有这些方法的可用设计或最佳实践示例?

3个回答

让我们看看各种方法:

多个热点

最古老的版本也是在截然不同的打印温度下打印材料的最佳版本之一(例如将更便宜的 PLA 填充物打印到聚碳酸酯外壳中 - 打印温度差为 60-100 °C)是具有 2 个或更多热端。这种方式也避免了对吹扫塔的需要。然而,它确实限制了所用打印床的最大尺寸,并且很少有 2 打印头机器是便宜的。

Y型耦合器

使用鲍登设置,Y 型耦合器可用于将长丝从 2 个挤出机送入一个热端。在切换工具命令中,E0 会将灯丝向后拉出耦合器几毫米,然后 E1 将向前推回熔区。人们将需要一个净化塔/物体。

特殊的多入口热端

一些 Hotends 已被设想有 2 条或更多条进入熔体区的方式,并且多个挤出机沿着它们推动。它们通常非常复杂且难以清洁,但它们允许在相同材料的两根细丝之间无缝混合,并通过精确控制任何一层上任一侧的使用量来创建几乎受控的淡入淡出。对于干净的切割,清洗塔是必要的。

拼接灯丝

这就是Palette 2和 Prusa MMU 所做的:它们将细丝推入进料管,然后由打印机通过自己的挤出机消耗掉。如果它们像在调色板中一样将灯丝熔化在一起,则是正确的拼接,如果它们只是排列下一个灯丝片而不合并成拼接的灯丝,则更像是即时颜色切换。

此方法适用于多色印刷或使用具有相同或相似1熔化温度的材料。可能需要也可能不需要净化塔/物体来清除长丝之间区域中的残留物。

这也可以手动完成,但应该避免。

1 - 或者说不太相似,如果切片机设置正确。通过巧妙地设置切片机,可以让挤出机收回长丝,然后调节吹扫塔的热量,然后在改变温度的吹扫物体中继续挤出。来自 Prusa MMU 的 PLA/PVA 是众所周知的,并被宣传为可行的,PLA/ABS 可能以这种方式成为可能。对于 PLA/PC (60-100 °C) 等极端差异,我有我的疑虑。

可用性

所有这些变体基本上都是可行的,但有些变体比其他变体有优势。在这种比较中,服务意味着修理损坏的挤出机,维护所需的操作以使其保持打印顺序。

  • 多个完全独立的hotends是最容易服务的。它可以是直接驱动(适用于柔性长丝)或鲍登。然而,它很重,通常不是 delta 打印机的选择。它有一个缺点,您必须将两个热端喷嘴完美地调平以使其完全处于同一高度,从而使其处于难以维护的类别中。
    • 与多个独立的热端相比,同一载体上的多个热端更难维护和维护,因为组件非常靠近。尤其是喷嘴高度调整可能更加挑剔。
  • Y-Coupler 需要是一个波顿,并且对于非常粘的材料有问题。这使得它对柔性材料尤其不利。维护就像一个普通的热端,维修几乎是一样的。
  • 特殊的热端很难获得,但可以直接驱动,使它们成为柔性长丝的可能。正如已经注意到的那样,它们很难维修。
  • 拼接灯丝可以通过直接驱动或鲍登设置完成。安装后使用可能是最方便的,并且具有单个热端和完全独立的机器的维护和可维修性。它们最大的缺点是价格和所需的设置时间。

我见过的最简单的方法之一,我很喜欢,就是简单地将 Y 分流器放在鲍登管上,并在一个热端提供多个馈电。主要好处是您只需要一个热端,因此您不必担心挤出机偏移或对齐或类似问题,但您必须担心材料混合。基本上,您最终需要在用于从一种材料过渡到另一种材料的打印物品旁边建造一个“净化塔”。

Diamond 热端设置基本上将连接移动到热端本身,这减小了净化塔的尺寸,但如果您尝试使用打印温度差异很大的材料(如 PLA 和 PETG)进行打印,则会增加燃烧的风险。

您也可以使用可更换的热端,但这需要您在每层手动更换打印头两次。不推荐。

不幸的是,多材料问题的解决方案只有这么多,要么将多种材料通过一个热端,要么有多个热端。我个人是单一热端方法的粉丝,特别是在重量和空间非常宝贵并且对齐成为问题的三角洲上。

另一种结合单个喷嘴的简单几何形状并减少单个挤出工具质量的方法是使其像带有工具更换器的 CNC 机器一样。打印一种材料,然后将热端、挤出机和进料管更换为另一种材料,后者已准备好准备下一种材料。

将喷嘴布置在同一位置,加上或减去小公差,存在许多机械精度问题。细丝位和字符串的存在使情况变得更糟,它们似乎最终会污染工作区。

如果可以解决这个问题,人们可能会拥有大量的挤出工具、喷嘴尺寸、材料、多材料混合室和其他复杂性。

E3D 正在谈论这样的打印机,但我还没有看到产品……只是邀请寄钱以表示对这种打印机的兴趣。