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19 Septiembre, 2018

Extrusores: Un curso acelerado sobre un componente esencial de su impresora 3D

La extrusora es  una pieza que podría determinar el éxito o el fracaso de su impresión. En esta sencilla te mostramos una guía que puede mejorar la calidad de tus impresiones.

 

El extrusor es uno de los componentes más importantes en una impresora 3D . Es responsable de enviar la cantidad correcta de filamento al extremo caliente donde se derrite y extruir en capas delgadas para hacer su parte.

Es importante tener en cuenta que el extrusor no es el mismo que el extremo caliente, aunque estos términos se combinan comúnmente. El extrusor se conoce comúnmente como el “extremo frío” porque el filamento está “frío” cuando pasa a través del extrusor en el camino hacia el extremo caliente.

Hay dos tipos básicos de extrusoras actualmente disponibles, Bowden y Direct, y hay mucha información discrepante sobre ambos. Si has leído que “las extrusoras Bowden no pueden manejar el filamento flexible y tienen demasiados tendidos”, o “Las extrusoras directas son lentas y tienen demasiada reacción” y esto no es del too claro, hemos preparado este articulo para aclararlo.

Te guiaremos a través de los conceptos básicos para ayudar a comprender las diferencias y decidir qué opción es la adecuada para ti.

 

Conceptos básicos del extrusor

Antes de entrar en las diferencias entre las extrusoras Bowden y Direct, repasemos las similitudes. Todos los extrusores tres elementos en común: Motores, Filament Drive Gear y  el Ocioso, veamos cada uno de ellos:

 

1.Motores

Todos los extrusores tienen motores. Las impresoras 3D de escritorio generalmente usan motores paso a paso NEMA 17 . “NEMA 17” solo significa que tiene una placa frontal de 1.7 “x 1.7”. No todos los NEMA 17 son iguales. Se pueden engranar, 0,9 grados / paso, 1,8 grados / paso, etc. Pueden tener diferentes clasificaciones de voltaje, diferentes clasificaciones de corriente, vienen en una variedad de longitudes y pueden proporcionar diferentes cantidades de torque. Esos detalles no son importantes por ahora, pero es importante señalar que ninguna de esas especificaciones es inherentemente mejor o peor para su uso como motor de extrusión. Los requisitos del motor necesarios para el correcto funcionamiento de su extrusora dependerán principalmente de la configuración específica del ensamblaje de la extrusora y la configuración de la impresora.

Motor paso a paso NEMA 17

 

2. Filament Drive Gear

Se necesita algo para “sujetar” el filamento y extruirlo a través del extremo caliente. Debido a la gran variedad de implementaciones de extrusoras, estas no son todas iguales. Los dos más comunes que verá son pequeños engranajes de acero que han sido cortados, y pernos cortados. ‘Hobbed’ solo significa que se han cortado estrías o dientes. Los engranajes están montados en el eje del motor  y los pernos normalmente son accionados por motores de extrusora engranados.

 

Cerrojo de Hobbed

 

Hobbed Gear

3. Ocioso

La rueda guía es el mecanismo que sujeta el filamento contra el engranaje impulsor para que se extruya a través del extremo caliente. Se han utilizado cojinetes, tubos de PTFE, plástico impreso y ruedas de goma. Algunas extrusoras, como la Bondtech , usan 2 engranajes de transmisión. Lo importante de la rueda guía es que se puede aplicar la presión adecuada contra el filamento en el engranaje de transmisión. Demasiada, muy poca presión o inconsistente conducirá a problemas de extrusión.

Bien entonces, ahora que hemos cubierto los conceptos básicos que son comunes a todas las extrusoras, profundicemos en las diferencias.

 

Extrusoras directas

Las extrusoras directas son simplemente extrusoras que se unen directamente al extremo caliente. Este es un extrusor Lulzbot Mini y un extremo caliente. Es un extrusor directo engranado con filamento de 3 mm

Desglose del extrusor de transmisión directa ( LulzBot )
Enrutamiento y configuración HotEnd (Lulzbot)

 

 

 

 

 

 

 

 

Es importante tener en cuenta que una extrusora directa no es necesariamente lo mismo que una extrusora de accionamiento directo . Una extrusora de accionamiento directo solo significa que el mecanismo de accionamiento del filamento está montado directamente en el eje del motor. Ambas extrusoras Bowden y Direct pueden ser de accionamiento directo.

 

Extrusoras Bowden

Una extrusora bowden no está unida directamente al extremo caliente. En cambio, un tubo se extiende desde el cuerpo de la extrusora hasta el extremo caliente. Esto se llama un tubo bowden. Por lo general, es una sección de tubería de PTFE (Teflon ™). El filamento está limitado por el tubo y viaja a través del mismo hasta el extremo caliente. Este es un EZStruder, hecho por SeeMeCNC . Es un extrusor bowden de accionamiento directo con filamento de 1,75 mm.

 Configuración típica de Bowden Extrusion

 

 

 

 

Extremo  caliente de la extrusión de Bowden

 

La pregunta ahora es: ¿Cual es mejor?

Sería realmente bueno si uno de ellos fuera superior al otro,  sin embargo ambos tienen sus propias fortalezas y debilidades.

Fortalezas del extrusor directo:

  • Uno de los principales beneficios de un extrusor directo es la distancia muy corta entre el mecanismo de accionamiento (polea o engranaje con cuchillas) y el extremo caliente. Una distancia más corta proporciona una mejor respuesta a la extrusión y las retracciones.
  • También requiere menos torque que una extrusora Bowden para extruir el filamento a través del extremo caliente.
  • Una mejor capacidad de respuesta puede producir impresiones más limpias, esto se traduce en menos encordado, supuración u otros artefactos en el acabado de la superficie.
  • Puede usar un motor más pequeño, o puede usar el mismo tamaño de motor con una configuración de corriente más baja.
  • La distancia más corta también puede facilitar la impresión con materiales flexibles (como Ninjaflex , Soft PLA y TPU ). Aunque muchas extrusoras directas requieren una ligera modificación para manipular específicamente los filamentos flexibles, en general, las extrusoras directas son más adecuadas para los flexibles que las extrusoras Bowden.

Nota técnica: La “capacidad de respuesta” anterior se refiere a la histéresis, o lag, del sistema. Los extrusores directos generalmente tienen una histéresis menor / menor que las extrusoras Bowden. Con todo lo demás igual, cuanto menor sea la distancia entre el punto de pellizco de la polea tensora / engranaje y la zona de fusión, menor será la histéresis.

 

Debilidades del extrusor directo:

  • Debido a que las extrusoras directas están directamente unidas al extremo caliente, su masa debe moverse junto con el extremo caliente. Mover más masa significa más probabilidad de retroceso, rebasamiento y oscilación del marco.
  • El firmware de su impresora calcula la aceleración, la desaceleración y los cambios de dirección de cada pieza. Su firmware no sabe cuánto pesa su carro de extremo caliente, qué tan rígido es el marco de su impresora ni qué tan apretados están sus cinturones. Por lo tanto, si no cuenta con una configuración adecuada para la aceleración y la velocidad específicas de su impresora 3D, es mucho más probable que experimente sobreimpulso, retroceso, bamboleo del marco (así como pasos omitidos o omitidos) con un extrusor directo debido al aumento masa en el carro del extremo caliente. La masa añadida también necesita más corriente de motor que genera más calor en los motores.

Dicho de otra manera, con todo lo demás igual, puede imprimir más rápido, con mayor precisión y con mayor precisión con una extrusora Bowden que con una extrusora directa, ya que puede acelerar y desacelerar más rápido, así como cambiar las direcciones con mayor precisión y precisión. a menos masa en el carro del extremo caliente.

Esto no significa que no pueda compensar la masa agregada en sus ajustes de firmware y corte, pero dependiendo de su máquina, definitivamente puede ser el factor limitante en la calidad de impresión y la velocidad de impresión.

Fortalezas del extrusor Bowden:

  • Todos los beneficios de Bowden están relacionados con no tener  la masa agregada del cuerpo de la extrusora (motor, polea, engranaje, etc.) montada en el carro del extremo caliente.
  • Con todo lo demás igual, una impresora con una extrusora bowden puede moverse e imprimir más rápido, con mayor precisión y con mayor precisión que la misma impresora con una extrusora directa.

Debilidades del extrusor Bowden:

  • La debilidad más comúnmente escuchada de las extrusoras Bowden está relacionada con la retracción y el enhebrado o exudado. La distancia incrementada entre el punto de pellizco de la rueda guía / engranaje y el extremo caliente aumenta la histéresis (retardo) del sistema.
  • La mayoría, si no todos, de esto se pueden ajustar en ajustes de sectores y / o ajustes de firmware, pero lo consideraremos una debilidad.
  • Las extrusoras Bowden tienen más fricción en el filamento porque tiene que viajar mucho más lejos del punto de pellizco de la rueda guía / engranaje al extremo caliente. Esto puede requerir el uso de una extrusora engranada para un par extra. El aumento de la fricción también puede dificultar la impresión de filamentos flexibles.

Dicho esto, este parece ser un momento apropiado para abordar el tema del filamento flexible.

Filamentos flexibles

A menudo verá u oirá que no puede imprimir flexibles con extrusoras bowden. Esto es falso. Tampoco es cierto que las extrusoras directas puedan imprimir con flexibles simplemente porque son directas. Mientras que las extrusoras directas pueden imprimir con mayor flexibilidad por las razones explicadas anteriormente, solo hay una cosa que es necesaria para imprimir con éxito filamentos flexibles en cualquier tipo de extrusora: una ruta totalmente restringida desde el punto de pellizco del piñón / tensor al extremo caliente.

Esta ilustración muestra una extrusora sin restricciones y el problema que tienen los filamentos flexibles en ellas.

Comportamiento de extrusión típico con material rígido (izquierda) frente a material flexible (derecha)

 

Esto es cierto tanto para los tipos directo como bowden. Si hay espacio para el filamento, eventualmente lo hará, se unirá, se atascará y causará una impresión fallida.

 

Esta es una extrusora BondtechQR desmontada . Es un extrusor engranado que se puede configurar como directo o bowden, y tiene una ruta de filamentos completamente restringida. Está disponible para filamentos de 1.75 mm y 3 mm. Observe la “cuña” que se extiende hasta el punto de pellizco tanto en la alimentación de entrada como de salida en la ruta del filamento. Es una extrusora excelente, capaz de extruir cualquier filamento actualmente disponible.

La extrusora BondtechQR desmontada tiene una ruta de filamentos totalmente limitada

 

 

 

 

  Vea la ‘cuña’ en la  extrusora BondtechQR , esto proporciona soporte al filamento cuando se extruye y es ideal para material flexible.

Determinar cual es el mejor depende de algunas cosas además de la extrusora. ¿Qué tipo de impresora tienes? Cartesiano o Delta? ¿Piensas imprimir muchos materiales flexibles? ¿Deseas imprimir lo más rápido posible manteniendo la precisión?

Los deltas no funcionan bien con masa añadida en el efector, por lo que son más adecuados con bowdens. Si su máquina cartesiana no es muy rígida, es probable que le sirva con un bowden. Si tienes un cartesiano realmente rígido y bien ajustado, y la velocidad no es muy crítica, es probable que obtengas grandes resultados con un directo.

En cualquier caso, las extrusoras directas y Bowden estarán disponibles por un tiempo, y ninguna de las dos es inherentemente mejor que la otra.

Esperamos que este artículo te  ayude a eliminar la confusión y proporcione suficiente información para que pueda sdecidir cuál es la mejor opción para tu impresora y sus requisitos específicos.

Fuente: matterhackers.com

¡¡¡Ahora es MOMENTO de imprimir!!!

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