Экструдеры для производства нити 3d принтеров. Экструдер для самостоятельного изготовления филамента

Друзья, небольшое вступление!
Перед прочтением новости, позвольте пригласить вас в крупнейшее сообщество владельцев 3D-принтеров. Да, да, оно уже существует, на страницах нашего проекта!

Одним из новейших развитий устройств для 3D-печати стало появление экструдеров. Нет, речь пойдет не о печатающих головках FDM-принтеров, хотя это тоже экструдеры, а о портативных настольных устройствах для домашнего производства пластикового прутка.

Что, вообще, такое экструдер? Это устройство для формирования изделий путем плавки или разжижения расходного материала и выдавливания массы через отверстие определенной формы. Фактически, обычная мясорубка суть своего рода экструдер.

Именно подобные «мясорубки» и используются для промышленного производства прутка для 3D-печати. Причем, конструкция таких устройств предельно проста: гранулы пластика засыпаются в бункер и с помощью шнека (он же «Архимедов винт») перемещаются внутри разогретой трубки, или «гильзы». К концу недолгого путешествия пластик нагревается почти до точки плавления и выдавливается шнеком сквозь круглое отверстие в «головке», образуя нить. Затем производится охлаждение нити и намотка на бобину. Казалось бы, ничего сложного. Так почему бы не заняться производством нити в домашних условиях?

Это вполне возможно. Зачем? Хотя бы из-за того, что гранулы того же ABS-пластика стоят намного дешевле, чем готовый пруток аналогичного веса. Насколько? Сравните сами: тысяча-полторы рублей за готовую катушку с килограммом нити или 50-70 рублей за килограмм пластиковых гранул.

Кроме того, у вас будет возможность контролировать процесс. Мало ли кто и что подмешивает в расходные материалы ради снижения себестоимости? И наконец, у вас будет возможность экспериментировать с различными материалами, считающимися «экзотичными» в мире 3D-печати, но в реальности зачастую валяющимися прямо под ногами. Взять, хотя бы, тот же ПЭТ, из которого изготавливаются чуть ли не все пластиковые бутылки для напитков. Это и бесплатный расходный материал, и способ улучшить экологию.

Изготовить экструдер можно из подручных материалов, но рост популярности подобных устройств привел и к появлению коммерческих моделей. Сегодня мы взглянем на наиболее известные решения, а подробности постройки экструдера своими руками мы позже опубликуем в нашей Вики.

Filabot

Самая известная марка на рынке, представленная линейкой экструдеров и дробилкой для пластика. О дробилке чуть позже.

Первой моделью компании стал экструдер Filabot Original - достаточно симпатичное устройство размером с системный блок компьютера. Согласно заявлениям разработчиков, устройство способно производить нить из ABS, PLA и HIPS, да еще и c возможностью добавки углеволокна. Кроме того, возможна добавка красителей. Производительность устройства высока, достигая 1кг пластика за пять часов работы или около 45 метров прутка в час. Другими словами, эта машинка может вырабатывать пруток быстрее, чем среднестатистический FDM-принтер сможет его расходовать.

И здесь возникает одна небольшая проблема, хоть и не критичная: при такой скорости экструзии было бы неплохо оснастить устройство вентилятором для охлаждения пластика на выходе, иначе возможно растяжение нити под собственным весом или слипание. К сожалению, разработчики не озаботились этой проблемой, видимо считая, что экструзия будет производиться со стола на пол, с достаточным временем для охлаждения перед сматыванием…

Более серьезной проблемой представляется стоимость экструдера - ни много, ни мало $900. В забавной попытке снизить стоимость устройства компания решила придержаться своей маркетинговой стратегии и предложила Filabot Wee. Эта модель мало чем отличается от оригинала, если не считать деревянного корпуса, но стоит уже $750. Наконец, есть возможность приобрести Filabot Wee в виде комплекта для сборки за $650.

Filastruder

Filastruder был разработан парой помешанных на филаменте (см. видео) умельцов-студентов по имени Тим Элморе и Аллен Хэйнс из Университета Флориды в ходе закрытого проекта, затем успешно протестирован среди не менее помешанных 3D-мейкеров и, наконец, предложен на Kickstarter в уже готовом виде в качестве дешевой альтернативы экструдерам Filabot. Стоимость устройства составляет всего $300.

Производительность Filastruder в сравнении с Filabot обратно пропорциональна цене, достигая порядка 1кг пластика за 12 часов работы. Но как мы уже отметили, темп работы Filabot просто избыточен для домашней печати. Для нужд энтузиаста-одиночки производительности Filastruder вполне хватит, а более скромный ценник станет несомненным преимуществом. Filabot же лучше подходит для использования группами мейкеров, либо в качестве источника дохода. Почему бы и нет? Четыре-пять килограммов нити в день могут преобразиться в неплохую сумму, если есть покупатели.

Lyman extruder

С чего, собственно, все и началось. Скромный 83-летний пенсионер из штата Вашингтон (что, кстати, на противоположном побережье от столицы США) решил показать молодежи «что к чему». И таки преуспел! Вооружившись лобзиком, дрелью, отверткой и талантом, мистер Хью Лайман соорудил устройство для экструзии прутка. Ну, хорошо: может он и не был зачинщиком, ибо идея витала в воздухе достаточно долгое время, но именно Хью разработал простую, годную установку и выложил чертежи в открытый доступ, что уже делает его героем среди 3D-мейкеров.

Кстати, этот уже не молодой человек имеет вполне интересный, хоть и малоизвестный список заслуг. К примеру, в 70-х годах он возглавлял компанию Ly Line, которая пыталась продвинуть на рынок портативные компьютеры лет этак за восемь до появления первого серийного «макинтоша». Правда, весило сие «портативное» устройство скромные 25кг... Но ведь идея была правильной? Вот и в этот раз Хью Лайман, уже на пенсии, не оплошал.

Как оказалось, Хью заинтересовался 3D-печатью. Он не считает себя полноценным инженером - диплом он так и не защитил, несмотря на университетское образование. С другой стороны, талант превыше бюрократии. Побаловавшись с 3D-принтерами, Хью пришел к выводу, что технология приятна, а вот ценник в $30-40 за килограмм прутка несколько раздражителен. Услышав о конкурсе Desktop Factory Competition, то есть «конкурсе самодельных настольных фабрик», Лайман решил тряхнуть стариной.

Условием соревнования было создание генерирующего устройства из общедоступных компонентов с общей стоимостью менее $250. Свою первую попытку Лайман с блеском провалил по одной простой причине: он не учел стоимость собственноручно изготовленных компонентов, а тем самым нарушил условия конкурса, превысив условную стоимость. После быстрой доработки дизайна на свет явилась вторая версия экструдера Лаймана. Результат? Безоговорочная победа. Еще бы: даже с учетом затрат на электроэнергию стоимость самодельного прутка, произведенного из гранул, ниже стоимости «фирменного» продукта в разы. А уж если использовать «подножный» материал… Кстати, о мусоре:

Filabot Reclaimer

Основным ограничением экструдеров является использование гранул для производства прутка. Ни Filabot, ни Filastruder, ни экструдер Лаймана не способны «переварить» крупные куски пластика. Таковы особенности и ограничения дизайна. А ведь основной потенциал домашних экструдеров именно в переработке пластиковых отходов: бутылок, упаковки и просто неудачных моделей или отходов 3D-печати - рафтов и опор.

К счастью, эта проблема решается достаточно просто: разработчики Filabot уже предлагают дробилку для пластика под названием Filabot Reclaimer. Это устройство отличается исключительной экологичностью при мощности в одну человеческую силу. Другими словами, это шредер с ручным приводом. Устройство дробит пластик в частицы размером менее 5мм, превращая пластиковые отходы в удобоперевариваемое сырье для экструдеров. Цена вопроса: $440. Да, недешево. Зато сырье бесплатное. Разработчики указывают на возможность переработки ABS, PLA и HIPS.

В общем и целом, идея домашних устройств для производства прутка, включая переработку пластиковых отходов, достаточно нова. Конечно же, появления подобных устройств стоило ожидать - это вполне логичное развитие концепции домашней 3D-печати. Как и с любыми новыми идеями, цены на готовые устройства великоваты, но у умельцев всегда есть возможность построить экструдер собственными руками. Благо, что чертежи всех перечисленных устройств были выложены в открытый доступ. Конечно же, экструдеры - не панацея. Наряду с заманчивым экономическим потенциалом стоит учитывать и технологические тонкости домашнего производства. Не все виды пластика поддаются переплавке: тот же PLA проще выбросить, чем переработать. Кроме того, самодельный пруток даст достаточно большой процент брака, а многократная переработка даже подходящего пластика неминуемо приводит к его деградации.

Тем не менее, использование свежих гранул с подмешиванием переработанного пластика может вылиться в существенную экономию расходов на печатные материалы.

Известный под ником ‘RichRap’, выложил в открытый доступ чертежи деталей и инструкции по сборке экструдера для гранулированного пластика. Он занялся разработкой Universal Paste Extruder еще в 2011 году. Теперь он надеется, что мировое сообщество по достоинству оценит его разработку и поможет улучшить ее. В случае успеха новый экструдер может стать отличной альтернативой для пользователей, которым не по карману излишне дорогостоящие материалы для печати.

Ричард Хорн “RichRap”

«Я испытываю искреннее удовольствие, когда вижу, как люди придумывают разные устройства для печати пастообразными материалами, – пишет Хорн у себя в блоге. – Применение гранулированных материалов для 3D-печати – это следующий шаг к упрощению и повсеместному распространению этой замечательной технологии».

Изначально Хорн экспериментировал с сахарным спиртом изомальтитом, который применяется в кулинарии. Так как он растворяется в воде, изобретатель решил, что он станет отличным поддерживающим материалом, если найдется способ превратить его в филамент. Потом он перешел к PLA-пластикам и экспериментировал с разными гранулированными материалами, в том числе производства ColorFabb .

Экструдер, собранный их напечатанных на 3D-принтере комплектующих и деталей, которые можно найти в любом магазине, является воплощением идеологии RepRap и самого Хорна. Дело в том, что в своей работе изобретатель всегда старается обойтись без фабричной обработки или дорогостоящего оборудования. Хотя экструдер Хорна далек от совершенства, он работает, так что это отличная точка отсчета, с которой может начать мировое сообщество разработчиков.

Хорн выложил чертежи для изготовления двух разных моделей экструдера. В основе одного из них лежит шаговый двигатель NEMA17 с 5-миллиметровым валом, второго – шаговый двигатель NEMA17 с планетарным редуктором и 8-миллиметровым выходным валом. Все инструкции можно найти на сайте YouMagine.com . Хорн напечатал все детали из ABS и даже попробовал покрыть некоторые из них металлом, чтобы они лучше выдерживали нагрев. Полное описание проекта можно найти

Поставила себе целью превратить технологию 3D-печати в общественное достояние и всеми силами способствует распространению дешевых и простых в работе 3D-принтеров и запчастей к ним.

Экструдер – это устройство для экструзии расплавленного пластика, который слой за слоем укладывается на платформу, постепенно превращаясь в трехмерное изделие. Надо заметить, что разработчики составили очень простые и понятные инструкции, чтобы любой желающий смог собрать свой экструдер. Сотрудники ATOM 3D собрали несколько прототипов, прежде чем удовлетворились полученным результатом, сборка которого и была описана в руководстве.

Для начала нужно найти необходимые материалы. К счастью, в основном список состоит из простых вещей вроде фанеры, болтов, гаек и алюминиевого лома. Однако в нем есть и несколько достаточно специфичных пунктов (например, нагревательный картридж и небольшой шаговый двигатель).

Когда все материалы будут у вас на руках, фанеру нужно разрезать и сделать из нее корпус для экструдера. Далее следует небольшое видео о том, как собрать экструдер. В нем наглядно показан каждый этап сборки, так что вы вряд ли запутаетесь. Весь процесс уложился в четыре минуты! Также ниже можно посмотреть фотографии 3D-принтера и экструдера ATOM 3D.

Всем добра. Так случилось что у меня появился 3д принтер. Побаловавшись им я понял что АБС нити для него в наших краях найти трудно или очень дорого. Кое где есть 1.75мм по заоблачной цене, 3мм нигде не нашел. Посмотрев статью, Лимана про его экструдер, решил сделать что то подобное. Заказал с мешок гранул. Пока он шел, из остатков пластика, который был в комплекте с принтером соорудил аппарат)))) благо Китай рядом. Термопара, нагреватель, драйвера мотора привезли за неделю примерно. Шнековую пару сделал из 2х частей. Горячая часть была заказана у местных токарей, которые за пару часов из цельного куска железа выточили мне ее. Термовставка из стеклотекстолита. Так называема часть была напечатана из остатков былой роскоши. Обычное сверло по дереву, пара подшипников простых, один упорный. Несколько дней пыхтел. В итоге вот что получилось. Килограмм гранул перерабатывается в нить 1.70-1.77мм за 3.5 часа.
Если есть вопросы или предложения, обращайтесь.
Аппарат находиться еще в стадии доводки до идеала.
В планах сделать охлаждение мотора, т.к. при длительной работе он разогревается до 100-120 градусов. Шестерни в редукторе пластиковые, боюсь что долго при такой температуру они не проживут.
автоматическую намотку, т.к. вручную намотать около 500 метров прутка на катушку очень трудно.
Да и хотелось бы чутка переделать "холодную" часть шнековой пары, получилась она немного неудачная.

PS: писать много текста не люблю и не умею, так что сильно не пинайте.

блок так сказать управления. кнопка включения термопары, кнопка включения мотора шнека, и регулятор вращения шнека или регулятор толщины нити.

Система автоматической подачи гранул... LoL вмещает в себя ровно 1 кг пластика

Собственно сам аппарат....

Печать на современном 3D -принтере ведется с использованием пластиковой нити, получаемой из различных материалов. Качественная нить для 3D-принтера создается из таких расходных материалов, как ABS, PLA, HIPS. Использование высококачественного сырья позволяет производителям создать уникальные по эксплуатационным и техническим свойствам материалы, на основе которых можно изготавливать самые разные вещи.

Основные материалы

Производство нити для 3d-принтера чаще всего ведется на основе двух материалов - это и PLA (полилактид). Оба материала отвечают требованиям биоразлагаемости, биосовместимости, термопластичности и создаются на основе возобновляемых ресурсов, а именно кукурузы и сахарного тростника. Сырье идеально подходит для изготовления самых разных изделий в медицинской, пищевой сферах и не только.

Нить для печати на 3D-принтере должна быть высокого качества, чтобы конечный товар радовал эксплуатационными свойствами. Пластиковая нить для 3d-принтера - более удобный для такого оборудования вид сырья по сравнению с гранулами, так как ее легко заменить, можно печатать сразу несколькими цветами, к тому же расход материала существенно ниже.

Особенности производства

3D-печать стоит очень дорого, что связано с высокой стоимостью самих расходных материалов. Чтобы снизить себестоимость печати, умельцы создают портативные устройства для домашнего использования.

Таким образом, можно создавать нить для 3d-принтера своими руками гораздо дешевле. Технологически данный процесс не является слишком сложным, главное - соблюдать температурный режим и определенные пропорции смеси. В стандартном варианте производство нити ведется в несколько этапов:

Сначала подготавливается исходная смесь. Чтобы получить вещество с нужными параметрами, важно смешать основные компоненты в нужном количестве. Определенный оттенок нить обретает за счет добавки химических Точность соблюдения пропорций - залог того, что окраска нити и в дальнейшем самого полимера будет стойкой.
Загрузка в бункер. После приготовления смесь поступает в раздаточный бак, а затем подается в экструдер.
Готовится однородная масса. Все компоненты, помещенные в экструдер, перемешиваются до создания пластичной массы.
Производится пластиковая нить для 3d принтера. Однородная масса продавливается с помощью шнека через специальную насадку. Она имеет определенный диаметр, который равен толщине будущей нити.
Нить охлаждается и сушится. Вязкий пластик уже в форме нитей попадает в ванну с водой, где происходит их охлаждение. Они также обретают гибкость. Из охладителя готовая нить подается посредством специальных роликов в сушилку, где под воздействием горячего воздуха высыхает.

Уже после высыхания нить для 3D-принтера наматывается на катушку. Благодаря гибкости, прочности, пластичности она идеально подходит для использования на любых видах принтеров. Диаметр нити разный - 1,75 мм или 3 мм, что варьируется в зависимости от используемых на оборудовании насадок. Применение различных пигментов позволяет добиться разнообразия цветовых решений пластиковой нити.

Filabot Original

Сделать нити из пластика для принтера 3D можно, но для этого нужно создать свой экструдер. Как это сделать, мы расскажем чуть позже. К тому же проще всего приобрести уже готовые портативные и мобильные устройства, например, Filabot Original. Данное оборудование для производства нити для 3D-принтера позволяет изготавливать нити из пластика, диаметр которого составляет 1,75 или 3 мм. Оборудование работает с самыми разными видами пластика - ABS, PLA и HIPS.

Прибор работает с гранулами пластика, позволяя держать под контролем температуру. Имеется фильтр, предотвращающий попадание загрязнений. Универсальной мощности достаточно для использования устройства в домашних условиях. Чтобы получить разные цвета нити, используются красители. В пользу выбора данного оборудования говорит его высокая производительность: на получение одного килограмма нити требуется около 5 часов.

Filabot Wee

Современная линия по производству нити для 3d принтеров представлена брендом Filabot. Оборудование с деревянным корпусом стоит намного дешевле, причем купить его можно как в уже готовом виде, так и как комплект для сборки самостоятельно. Как и описанное выше устройство, данное работает на основе популярных видов пластиков. Широкая цветовая палитра достигается использованием гранулированных красителей. Также можно добавить в смесь гранулированное углеволокно, которое повысит прочность готового прутка. Модель оснащается двумя сменными насадками, поэтому можно производить нить для 3D-принтера диаметром 1,075 или 3 мм.

Filastruder

В 3D-индустрии экструдер Filastruder известен за универсальную сборку, благодаря чему каждый желающий может наладить производство пластиковой нити у себя дома. Благодаря продуманной конструкции и простоте использования модель идеально подходит для экструзии.

Имея такое устройство дома, можно наладить создание нитей для 3d принтеров своими руками. Единственный нюанс - грамотно подбирать пропорции используемых компонентов, красители. Всего за 12 часов работы оборудование способно произвести 1 кг нити, при этом конечная производительность зависит от таких параметров, как диаметр сопла, температура экструзии, используемые материалы.

Экструдер Лаймана

Данное устройство уникально тем, что оно было одним из первых, что использовались для производства пластикового прутка. Примечательно, что дизайн оборудования завоевал главный приз на конкурсе Desktop Factory Competition, который проводился в 2013 году. Благодаря предельной простоте конструкции само оборудование по сравнению с остальными аналогами оказалось самым дешевым. Еще один интересный факт в том, что все инструкции в открытом доступе. Можно скачать чертежи и создать экструдер, чтобы изготавливать нить для 3D-принтера дома.

О создании самодельных приборов

Очень часто желающие работать с 3D-принтерами начинают сами создавать приборы для получения пластиковой нити, чтобы снизить свои траты. На самом деле такие устройства при их экономичности и полезности все-таки не так хороши:

нить может получиться невысокого качества, недостаточной или неправильной толщины, что скажется на деформации конечного изделия или вовсе невозможности его печати;
при нагревании пластик может выделять вредные вещества, которыми придется дышать и во время печати, и во время переработки сырья;
повторная обработка окрашенного пластика будет невозможной, так как вы не будете знать о составе пластика и красителя.

На экструдерах, созданных своими руками, трудно создать действительно качественный пластик. А потому лучше приобрести портативное оборудование проверенных марок.

О способах получения дешевой нити

Чтобы произвести нить для 3d-принтера, требуется использование готовых гранул пластика ABS. Но это слишком дорого и затратно, поэтому в домашних условиях создать материал можно и на основе обычной пластиковой бутылки. Суть мероприятия проста:

бутылка ПЭТ измельчается в хлопья;
полученная масса нагревается, пока не достигнет температуры плавления;
через отверстие механизма экструдера происходит выдавливание нити нужного диаметра (за него отвечает наконечник);
полученная пластиковая нить охлаждается под потоком воздуха, а затем наматывается на барабан.

В целом наладить производство не так трудно, как кажется. Труднее подобрать качественные материалы, чтобы нить получилась прочной, надежной, безопасной и пригодной для применения в сфере 3d-печати.

Кстати, о В некоторых странах проводятся социально-ориентированные кампании, направленные на переработку пластиковых крышек. Испанские ученые предлагают создавать из них нити для печати, так как в основе крышечек от бутылок лежит термопластичный полиэтилен высокой плотности. 3D-печать на основе ПЭТ - популярное явление, позволяющее совсем недорого создавать альтернативу пластику PLA или ABS. Сложность лишь в том, что данный процесс при его экономичности слишком долгий, и для создания нити в нужном количестве придется потрудиться.