Waarom liefhebbers van 3D-printen kennis moeten nemen van de nieuwe E3D Revo Hot End

De 3D-printruimte bestaat in twee parallelle universums: de professionele opgesloten achter patenten, waar printers magie doen maar een paar honderdduizend kosten dollars per pop, en degene die wordt bewoond door ons consumenten die tientallen jaren moeten wachten tot belachelijke patenten verlopen, alleen om iets anders te printen dan de eenvoudigste van kunststoffen.

Dit gebeurt niet erg vaak, maar de 3D-printruimte voor consumenten heeft een reden om enthousiast te zijn dankzij de nieuwe Revo-hot-end van het in het VK gevestigde 3D-printbedrijf E3D. Laten we ons verdiepen in 3D-printextrusiesystemen om te begrijpen waar het allemaal om draait.

Wat is een hot-end?

Het concept van 3D-printen is gemakkelijker te begrijpen als je het ziet als een bakker die glazuur op een cake spuit. Net zoals een bakker een spuitzak manoeuvreert om namen op verjaardagstaarten te printen, beweegt een 3D-printer de spuitmondjes rond om plastic op het bouwoppervlak te leggen.

Het extrusiesysteem van de 3D-printer lijkt veel op de spuitzak van een bakker.

Het gebruik van uw hand om glazuur op een cake te persen, is niet anders dan een extruder die filament door het mondstuk naar buiten duwt. De 3D-printer is echter een beetje ingewikkelder. Omdat plastic bij kamertemperatuur niet als glazuur vloeit, moet elke 3D-printer worden uitgerust met een verwarmd mondstuk.

Dit is in wezen een hightech spuitzak die bestaat uit een extruder die filament door een verwarmd mondstuksamenstel, terwijl de temperatuur en druk van het mondstuk worden geregeld om de stroom van gloeidraad.

Het probleem met bestaande hot-ends

Omdat de 3D-printindustrie voor consumenten meeliftte op het baanbrekende werk van de open-source RepRap-project, 3D-printers van consumentenkwaliteit gebruiken dezelfde doe-het-zelf-achtige benadering van het gebruik van kant-en-klare onderdelen.

Het moderne hot-end ontwerp is een goed voorbeeld van dit fenomeen.

Een traditioneel hot-end bestaat uit een mondstuk dat in het verwarmingsblok wordt geschroefd, dat op zijn beurt wordt verwarmd door een afzonderlijke cilindrische verwarmingspatroon. Het blok herbergt ook een verwijderbare thermistor voor temperatuurmeting. Ten slotte isoleert een afzonderlijke warmteonderbreking het hete uiteinde thermisch van het filamenttoevoerpad, waardoor wordt voorkomen dat het smelt op weg naar het hete uiteinde.

Helaas is dit een zeer inefficiënt systeem.

De aanwezigheid van een luchtspleet tussen het verwarmingsblok en de thermistor en de verwarmingspatronen maken een efficiënte warmteoverdracht en nauwkeurige temperatuurregeling onmogelijk. De grotere afstand tussen deze elementen en het mondstuk helpt ook niet mee.

Dit resulteert in extrusiesystemen die niet in staat zijn om de mondstuktemperatuur met enige merkbare snelheid of nauwkeurigheid te regelen.

Dat is een grote handicap omdat 3D-printen met verschillende snelheden en extrusievolumes niet mogelijk is zonder snelle veranderingen in de mondstuktemperatuur die nodig zijn om de fluctuerende filamentstroom bij te houden tarief.

Dit manifesteert zich op zijn beurt als een 3D-printen gremlin tentoongesteld door alle 3D-printers van consumentenkwaliteit en blijft tot op de dag van vandaag onopgelost.

Geïnspireerd door moderne soldeerbouten

De soldeerindustrie heeft dit probleem vele decennia geleden opgelost door de luchtspleet tussen de tip, verwarmingselement en temperatuursensor door deze drie elementen te combineren tot één composiet deel. Dergelijke soldeerbouten kunnen sneller opwarmen en verbindingen met een hoge thermische massa met groot gemak solderen.

De hot-end van Revo volgt dezelfde benadering door de verwarming en thermistor te integreren in een kleinere samengestelde verwarmingskern. Dit lost een aantal problemen met bestaande hot-ends op.

Verwant: De basis begrijpen om te slagen in solderen

En het oplossen van langzame opwarming van de mondstukken is nog maar het begin, zoals blijkt uit een E3D Revo-prototype die bedrijfstemperaturen bereikt binnen een fractie van de tijd die nodig is voor een concurrerende hot-end met een hoger wattage.

Door de hogere thermische efficiëntie van de Revo-verwarmingskern heeft E3D een aanzienlijk kleinere hot-end kunnen maken. Zijn kleine voetafdruk vermindert obstructie van de luchtstroom van de koelventilator van het onderdeel. Dit verbetert bijgevolg de printkwaliteit van gecompliceerde onderdelen die overbruggingen en steile uitsteeksels vereisen.

Hoewel sommigen zouden kunnen beweren dat de lagere thermische massa van de kleine verwarmingskern van de Revo hot-end de temperatuur zou verhogen regelen hardere, moderne soldeerbouten die dezelfde aanpak hanteren, kiezen ook voor ontwerpen met verminderde thermische massa.

E3D is hier misschien iets op het spoor.

Een zeer efficiënte verwarming hoeft niet veel warmte op te slaan. In feite zorgt de lagere thermische massa van de Revo hot-end ervoor dat deze ook sneller kan afkoelen.

Er is een goede reden waarom je zou willen dat deze hot-end sneller afkoelt. De reden hiervoor is E3D Revo's gereedschapsloze sproeiwisselmogelijkheid. Dit is een uitkomst voor een ruimte waar de frequentie van verstoppingen alleen wordt overtroffen door de verstoring die ze veroorzaken.

Tot nu toe was het verwisselen van een mondstuk een enorme onderneming met talrijke opwarm- en afkoelcycli die werden onderbroken door het mondstuk dat heet aangedraaid moest worden bij de maximaal toelaatbare temperatuur. Doe je dat niet, dan ontstaan ​​er meer verstoppingen.

Schuim, spoel, herhaal.

Verwant: Hoe u uw Ender-3 3D-printer kunt upgraden en veiligheidsproblemen kunt oplossen

De E3D Revo nozzles daarentegen kun je gewoon met je blote vingers aan- en uitdraaien. Zodra de hot-end is afgekoeld, natuurlijk. Doordat het mondstuk en de heatbreak één geheel vormen, hoef je je geen zorgen te maken over heet aandraaien en het daarmee gepaard gaande risico op verstopping of plastic lekken.

En dit gaat ook niet alleen over het voorkomen van verstoppingen in de spuitmonden.

Door de verschillende nozzle-afmetingen kunt u ook een fijne balans vinden tussen afdruksnelheid en kwaliteit. Wilt u een klein object printen met nauwere toleranties? Breek het mondstuk van 0,2 mm los. In korte tijd veel plastic neerleggen? Gebruik in plaats daarvan het mondstuk van 0,8 mm.

Als de snelwisselbare sproeiers van het Revo-ecosysteem echt werken zoals geadverteerd, zal dit eindelijk gereedschapswisselingen veroorzaken in de 3D-printruimte bijna gelijk aan die van zijn hoogwaardige subtractieve CNC-productie tegenhangers.

Geïntegreerde veiligheid en snelle acceleratie

Brandgevaar is een reëel probleem bij 3D-printers wanneer fouten in de temperatuurregeling leiden tot thermische landingsbaan, waardoor het verwarmingselement vervolgens door het verwarmingsblok smelt en start branden.

Het Revo hot-end bevat een verwarmingselement met positieve temperatuurcoëfficiënt (PTC) dat de interne weerstand verhoogt naarmate het warmer wordt. Dit verlaagt automatisch het toegevoerde vermogen (verwarmingswattage) naarmate het mondstuk geleidelijk opwarmt. Op papier zou dit de kans aanzienlijk moeten verkleinen dat uw 3D-printer het huis afbrandt.

Een hot-end ontwerp met verminderde thermische massa heeft als prettig neveneffect dat het opmerkelijk licht van gewicht is. De Revo hot-end weegt slechts 30 gram, wat het mogelijk maakt om de acceleratiewaarden van de stappenmotor op te voeren zonder dat u zich zorgen hoeft te maken over trillingen.

Dit zou printers in staat moeten stellen om hun maximale snelheden te bereiken voor een langere duur van de daadwerkelijke printbewegingen, terwijl ook het verminderen van beltonen en andere kwaliteitsondermijnende 3D-printartefacten die gepaard gaan met rondslingeren met zwaardere hot-ends bij hoge temperaturen snelheden.

Op het gebied van duurzaamheid zijn de verwarmings- en thermistorkabels versterkt met een met staal gepantserde trekontlasting. Dit zou van pas moeten komen als je te maken hebt met enorme printfouten die het nodig maken dat gesmolten plastic van de hot-end wordt losgewrikt. Alleen heb je deze keer minder kans om per ongeluk de kabels eraf te trekken.

E3D-patenten: het goede nieuws...

Het in het VK gevestigde bedrijf heeft zich gecommitteerd aan de open-sourcefilosofie en heeft technische bronnen vrijgegeven noodzakelijk voor de 3D-printgemeenschap om zijn aanbod aan te passen en te integreren in andere doe-het-zelf en open-source projecten.

Terwijl de Revo Micro het nieuwe hot-end-ontwerp is, is de Revo Six een vervanging voor alomtegenwoordige E3D V6-hot-ends die te vinden zijn in een groot aantal consumenten- en doe-het-zelf 3D-printers. Dat betekent dat vrijwel iedereen met E3D-hardware een upgradepad heeft naar het nieuwe Revo-extrusie-ecosysteem.

Verwant: Een beginnershandleiding voor doe-het-zelf Voron 3D-printers

Deze traditie zal met de Revo worden voortgezet, omdat E3D ervoor heeft gekozen om de cold side-interface open source te maken. Dat zou liefhebbers van 3D-printen moeten helpen bij het ontwerpen van hun eigen koellichamen en bevestigingen voor de Revo-mondstukken en verwarmingskernen.

Met andere woorden, open-source 3D-printers zoals Rat Rig, HevORT, HyperCube, de Voron-reeks en andere kunnen eenvoudig worden bijgewerkt om deze potentieel baanbrekende hot-ends in de buurt te integreren toekomst.

…En het slechte nieuws

Aan de andere kant, E3D betoogt die ongebreidelde IP-diefstal heeft het gedwongen om patenten aan te vragen en (in de toekomst) af te dwingen op niet-gespecificeerde aspecten van het Revo-extrusiesysteem. Het belooft echter ook af te zien van procederen tegen individuen, onderzoekers, academische wereld en non-profitorganisaties die zijn ontwerpen gebruiken om de 3D-printtechnologie verder te ontwikkelen.

Aangezien de patenten van E3D op het moment van schrijven nog niet zijn gepubliceerd, kan men alleen maar raden of dit zal gebeuren hebben betrekking op de verenigde verwarmingskern of het composiet inschroefmondstukontwerp met een geïntegreerd hittebreuk.

Helaas zouden beide hypothetische patenten in strijd zijn met de belofte van het bedrijf om het indienen van "de breedste, breedste patenten die mensen ervan weerhouden ook bij te dragen aan technische vooruitgang" te vermijden.

De verenigde verwarmingskern die de verwarming en temperatuursensor in een enkele eenheid combineert, wordt al tientallen jaren gebruikt in de soldeerindustrie. Ondertussen, een 3D-printen patent bestaat al voor een redelijk vergelijkbaar inschroefmondstukontwerp met een geïntegreerde heatbreak.

We hebben contact opgenomen met E3D voor opheldering over dit onderwerp en zullen dit artikel bijwerken zodra we iets van hen horen. In ieder geval verdient een potentieel revolutionair extrusiesysteem met vier mondstukformaten voor $ 120 zeker de hype die voorafgaat aan de lancering.

Verander alledaagse voorwerpen in 3D-modellen zonder een 3D-scanner

Van object naar 3D print in vijf simpele stappen.

Lees volgende

Over de auteur