Выбираем сопла для 3D-принтера: на что обратить внимание при покупке

Работая на 3D принтере, мы пожалуй меньше всего думаем о качестве его сопел. Надо сказать, что такая беспечность может обойтись очень дорого.

Ниже мы детально рассмотрим типы и размеры  сопел для 3D-принтеров, а также материалы из которых они изготавливаются.

Стоит ли беспокоиться?

Выбираем сопла для 3D-принтера: на что обратить внимание при покупке
Стоит ли беспокоиться о каких-то соплах с таким количеством настроек и параметров? 

При 3D-печати необходимо учитывать огромное количество нюансов. Перечислить настройки, которые необходимо проверить перед началом печати, не говоря уже о тех, что  должны учитываться для достижения максимально возможного её качества, можно практически бесконечно.

Один из важных моментов, о которых часто забывают, - качество сопел. Непосредственно контактируя с нитью, они оказывают значительное влияние на время и качество 3D-печати. В этой статье мы рассмотрим различные варианты сопел, представленные сегодня на рынке, и поможем вам сделать правильный выбор.

 

Почему сопла важны?

Выбираем сопла для 3D-принтера: на что обратить внимание при покупке
Сопла плавят пластик и формируют его выход, что естественно влияет на качество детали 

Сопло - механическая часть 3D-принтера, плавящая нить  формирующая выход нагретого пластика.  Исходя из этого, можно выделить 3 основные характеристики сопла: размер, материал изготовления и внутренний диаметр.

Чем больше размер сопла, тем большая масса и площадь поверхности доступны для передачи тепла нити, что делает этот процесс более эффективным, обеспечивая более высокие скорости экструзии. Теплопроводность также связана с материалом сопла. Для различных материалов она неодинакова, и зависит от их свойств.

Наконец, внутренний диаметр сопла влияет на количество пластика, выдавливаемого за секунду, свойство, известное как поток, которое также определяет максимальную скорость экструзии. Внутренний диаметр также влияет на точность конечной детали.: Меньший диаметр позволяет печатать более тонкие слои и стенки.

Таким образом, все 3 характеристики сопла существенно влияют на продолжительность печати детали, а также на качество конечного объекта. Необходимо найти решение, в котором эти два фактора сбалансированы. 

Далее мы подробно рассмотрим каждый из этих аспектов по отдельности и представим несколько решений, доступных сегодня на рынке.

 

Размер

Выбираем сопла для 3D-принтера: на что обратить внимание при покупке
Длина сопла, как правило, определяется типом и размером блока нагревателя

Как мы уже упоминали, общий размер сопла определяет то, насколько хорошо оно может нагревать нить при экструзии. Под размером сопла мы понимаем физическую массу и длину детали. Не путайте размер с диаметром отверстия, который является мерой внутреннего пространства, через которое проходит нить.

СТАНДАРТНЫЙ РАЗМЕР

На рынке не так много сопел разных размеров, так как длина вала сопла зависит от типа и размера блока. Стандартные размеры для этих деталей соответствуют горячим концам (хотэндам) V6 и экструдерам MK8, с общей длиной от 12 до 13 мм от кончика до конца резьбы M6x1.

VOLCANO

Так называемые горячие концы Volcano специально разработаны для более высоких скоростей и температур. Заявлено, что они обрабатывают как минимум в 3 раза больше пластика, чем обычные горячие концы V6. Поэтому Volcano требуется более длинное сопло, зачастую 21 мм от конца до конца, что обеспечивает оптимальную теплопроводность.

SUPERVOLCANO

Третий вариант размера, который редко встречается в стандартных 3D-принтерах, - SuperVolcano. Как следует из названия, это еще более удлиненная версия сопла Volcano -  50 мм в длину. Чтобы работать с такими огромными размерами, картридж нагревателя рассчитан на 80 Вт и может достигать температуры 500 ° C.

 

Материал

Выбираем сопла для 3D-принтера: на что обратить внимание при покупке
В зависимости от материала сопла 3D-принтера существует множество вариантов, каждый из которых предлагает разные свойства

Следующая характеристика сопла в нашем списке - материал. Все выпускаемые сегодня сопла изготавливаются из металла из-за его относительно высокой теплопроводности и жестких правил изготовления. При изготовлении сопел используются различные металлы. Каждый из них обладает уникальными свойствами, которые по-разному влияют на процесс 3D-печати. 

Ниже поговорим о наиболее популярных материалах.

 

Латунь

Выбираем сопла для 3D-принтера: на что обратить внимание при покупке
Латунь - стандартный материал, используемый в соплах для 3D-печати.

Латунь - это, безусловно, самый распространенный металл, используемый в производстве сопел для 3D-принтеров. Этот медно-цинковый сплав обеспечивает отличную теплопроводность при относительно низкой стоимости. Однако, латунь не самый прочный материал и обладает невысокой износостойкостью.

Латунные сопла могут получить повреждения от любого удара или царапины в процессе 3D-печати. Это заметно не сразу, но cтепень изношенности сопла растёт, что может нарушить важные внешние размеры сопла.

Специальные материалы для 3D-печати, такие как углеродное волокно и нити с металлическим наполнением, содержат абразивные частицы. При регулярном использовании поврежденное внутреннее отверстие может ухудшить качество печати, и проблема в том, что эту эрозию практически невозможно обнаружить. По этой причине латунные сопла лучше использовать для печати неабразивных материалов.

  • Максимальная температура: 300 ° C
  • Лучше всего использовать с: неабразивными волокнами, вроде PLA, ABS, PETG, нейлона и TPE.

 

 

Нержавеющая сталь

Выбираем сопла для 3D-принтера: на что обратить внимание при покупке
Сопла из нержавеющей стали немного прочнее латуни и теоретически подходят для пищевых материалов (Источник: Biqu)

Нержавеющая сталь - еще один популярный материал, используемый в производстве сопел. Она обеспечивает немного большую износостойкость, чем латунные аналоги и, в некоторой степени, препятствует прилипанию расплавленного пластика к поверхностям, сохраняя его порядок. Кроме того, эти сопла не загрязняют отпечаток свинцом, что обычно случается с латунными соплами. Поэтому сопла из нержавеющей стали теоретически подходят для пищевых материалов.

Нержавеющая сталь позволяет использовать более широкий спектр волокон, но всё же не рекомендуется для интенсивного использования при работе с абразивными материалами. Кроме того она менее теплопроводна, по сравнению с латунью.

  • Максимальная температура: 500 ° C
  • Оптимально использовать с: неабразивными нитями и небольшим количеством абразивных материалов, таких как NylonX, углеродное волокно, светящиеся в темноте, металлические, деревянные и керамические волокна.

 

Закалённая сталь

Выбираем сопла для 3D-принтера: на что обратить внимание при покупке
Закалённая сталь - достаточно износостойкий материал. Поэтому сопла из неё рекомендуется использовать для печати объектов, содержащих абразивные волокна. (Источник: Biqu).

Сопла из закаленной стали достаточно прочны. Их можно активно использовать для печати объектов из абразивных волокон, не меняя сопла годами. Однако этот материал имеет низкую теплопроводность. Она значительно ниже, чем у материалов, рассмотренных выше. Поэтому для достижения заданной температуры требуется больше времени.

Высокая степень твердости металла усложняет процесс обработки отверстий таких сопел. Некоторые утверждают, что его внутренняя поверхность не такая гладкая, как у других «более мягких» материалов, что может привести к ухудшению качества 3D-печати. Все вышеперечисленное необходимо учитывать, так как эти сопла существенно дороже обычных.

  • Максимальная температура: 500 ° C
  • Оптимально использовать с любыми материалами, в том числе, содержащими абразивные волокна.

 

Сборные сопла

Выбираем сопла для 3D-принтера: на что обратить внимание при покупке
Собранные сопла - оптимальное, но довольно дорогое, решение (Источник: MatterHackers)

Сборные сопла состоят из 2 отдельных частей. Каждая часть сопла изготавливается из разного материала, что позволяет использовать оптимальные свойства каждого из них. Мы уже говорили, что некоторые материалы, например, закаленная сталь - обладают меньшей теплопроводностью, но высокой прочностью.

Собранные сопла обычно имеют объемный материал, которому присущи отличные свойства теплопередачи. В то время как внутренняя часть, которая контактирует с нитью, обладает прочными и устойчивыми к стиранию свойствами. Идея состоит в том, чтобы объединить лучшие решения в одном сопле.

Эти сопла настоятельно рекомендуется использовать для высокотемпературной печати, в частности, с использованием PEEK и углеродного волокна. Как мы увидим позже, некоторые из этих сопел изготовлены из высококачественных материалов, к примеру рубинов. Как уже отмечалось, сборные сопла намного дороже обычных, из латуни и нержавеющей стали.

  • Температурные показатели варьируется в зависимости от модели.
  • Используется со всеми материалами, в том числе, содержащими абразивные волокна, а также с инженерными пластиками, скажем, PEEK и Ultem.

 

Диаметр отверстия

Выбираем сопла для 3D-принтера: на что обратить внимание при покупке
Внутренний диаметр определяет максимальную производительность экструдированного пластика и точность детали

Последняя и, возможно, самая сложная характеристика сопла, обсуждаемая в этой статье, - внутренний диаметр отверстия. Диаметр сопла, как правило, составляет от 0,1 мм до 1,0 мм. Это дает пользователю 3D-принтера большую гибкость в работе. Какой же вариант выбрать?

На самом деле необходимо соблюсти баланс объема и скорости выдавливания нити. Абсолютным стандартом для 3D-принтеров сегодня являются сопла диаметром 0,4 мм. Они устанавливаются практически во всех популярных машинах. Такой диаметр обеспечивает прекрасный баланс между скоростью и точностью.

Стоит отметить, что рекомендуемый диапазон высоты слоя в некоторой степени зависит от диаметра сопла. Как правило, максимальная высота слоя не должна превышать 80% диаметра сопла. Например, для сопла 0,4 мм рекомендуемая максимальная высота слоя составляет 0,32 мм.

Само собой разумеется, что сопла большего размера будут выдавливать больше нити, через более толстые слои. С другой стороны, сопла меньшего размера (менее 0,4 мм) позволяют получать невероятно детализированные распечатки с едва заметными следами слоёв. К сожалению, это приводит к снижению скорости печати и повышенной вероятности засорения, поскольку диаметр отверстия очень мал.

 

 СОПЛА  БОЛЬШЕГО ДИАМЕТРА (> 0,4 ​​ММ)

  • Сокращение времени печати
  • Меньше ошибок печати, связанных с соплами
  • Рекомендуется для абразивных материалов (меньше забивается частицами)

СОПЛА МЕНЬШЕГО ДИАМЕТРА (<0,4 ММ)

  • Более высокая точность
  • Свесы более высокого качества
  • Опоры легче снимать

 

Что есть на рынке?

Выбираем сопла для 3D-принтера: на что обратить внимание при покупке
Olsson Ruby - это собранное сопло со сверхпрочным рубиновым наконечником 

Рассмотрим некоторые популярные модели, доступные сегодня на рынке.

 

E3D

 

E3D, британский производитель горячих концов (и других деталей для 3D-принтеров), работает с открытым исходным кодом, что, в свою очередь, «вдохновляет» большинство других производителей использовать их технологии, в том числе в производстве сопел.

На сегодняшний день E3D предлагает сопла для горячих концов V6, Volcano и SuperVolcano из следующих материалов: латунь, нержавеющая сталь, закаленная сталь, гальваническая медь и закаленная инструментальная сталь с никелевым покрытием. Последний из них продается как Nozzle X. Размеры внутреннего диаметра отверстия варьируются, но чаще всего составляют от 0,25 до 0,8 мм.

 

E3D V6

Выбираем сопла для 3D-принтера: на что обратить внимание при покупке

 

 

MatterHackers

 

MatterHackers - еще одна крупная компания в сфере 3D-печати, у которой есть собственная линейка так называемые сопла CleanTip. Эти сопла делаются из латуни и нержавеющей стали, они покрываются дисульфидом вольфрама. Это обеспечивает отсутствие трения и упрощает процесс очистки. Габариты варьируются, охватывая большинство горячих концов и 3D-принтеров. Кроме того, есть варианты с внутренним диаметром от 0,25 до 1,20 мм.

MATTERHACKERS CLEANTIP

Выбираем сопла для 3D-принтера: на что обратить внимание при покупке

 

 

Micro Swiss

 

Micro Swiss - популярная американская компания, работающая в сфере 3D-печати. Большинство людей не знает, что она начинала как производитель латунных сопел.

В настоящее время компания работает с различными материалами: латунь, закаленная и  инструментальная сталь - все детали имеют износостойкое спецпокрытие. Сопла из быстрорежущей стали с металлическим покрытием, выдерживают истирание в условиях высоких температур. Размеры зависят от материала и модели, но обычно находятся в диапазоне от 0,2 до 1,2 мм.

 

 MICRO SWISS: СОПЛА С ЛАТУННЫМ ПОКРЫТИЕМ

Выбираем сопла для 3D-принтера: на что обратить внимание при покупке

 

Slice Engineering

Slice Engineering известна главным образом своими сложными моделями хотэндов, такими как Mosquito и Copperhead. Их сопла изготавливаются из быстрорежущей стали, легированной ванадием, для большей стойкости к истиранию и высокотемпературной печати. Это сопло доступно только в укороченной версии (например, V6) с диаметром отверстия от 0,2 мм до невероятных 1,8 мм.

 

SLICE ENGINEERING: ВАНАДИЕВОЕ СОПЛО

Выбираем сопла для 3D-принтера: на что обратить внимание при покупке

 

Olsson Ruby

И последнее, но не менее важное: хорошо известное сопло, которое можно считать шедевром: Olsson Ruby. Основной материал сопла - латунь, но для дополнительной износостойкости оно имеет рубиновый наконечник. Компания также предлагает версию для работы в условиях высоких температур. Сопло из медного сплава выдерживает температуру до 500 ° C. Сопло бывает разных размеров и с внутренним диаметром 0,4 мм, 0,6 мм и 0,8 мм. При цене ~ $90 за штуку - настоящая жемчужина.

 

OLSSON RUBY: РУБИНОВЫЕ СОПЛА

Выбираем сопла для 3D-принтера: на что обратить внимание при покупке

 

Что же выбрать?

Выбираем сопла для 3D-принтера: на что обратить внимание при покупке
Лучшее сопло, то, которое соответствует вашим потребностям 

К выбору сопла необходимо подойти очень серьёзно. Понимание преимуществ и недостатков различных конструкций сопел, и материалов может значительно повысить производительность вашего устройства и качество печати.

Итак, какое же сопло лучше? Это ваше решение. Все зависит от набора материалов для печати, которые вы используете, и от того, готовы ли вы пойти на компромисс в отношении качества или скорости.3D-печати.


Добавить комментарий