Hotend / Hotend_theory के सिद्धांत पर। काम के परिणामों पर लघु रिपोर्ट

यह निकला! गणना के आधार पर, 2 मापदंडों को बदल दिया गया था और नायलॉन / नायलॉन मुद्रण बहुत अच्छा था।

जैसा कि आप जानते हैं, मैं अध्ययन कर रहा हूं और हॉटेंड के लिए सिर डिजाइन कर रहा हूं - अर्थात, एफडीएम 3 डी प्रिंटर के प्रमुख। इन प्रिंटरों के डिजाइन में ऐसी दिशा है जैसे कि रेपराप। विचार का सार 3 डी प्रिंटर का निर्माण है जो स्वयं के प्रजनन के लिए भागों को बना सकता है, जिसका वास्तव में मतलब है रिप्राप की कमी।

इसलिए, मैं समय-समय पर reprap.org/wiki/Hotend_theory - इन बहुत प्रमुखों के सिद्धांत के बारे में एक लेख देखता हूं । पहले बहुत कम थे। अब और अधिक, लेकिन ज्यादातर सवाल। उनमें से कुछ (दोनों) मैंने खुद को डेढ़ साल पहले बंद कर दिया था। सच है, कई अन्य पैदा हुए। इसलिए मेरे पास लिखने के लिए कुछ है।

यह एक प्रारंभिक संदेश है, बिना सूत्र, गणना, चित्र (चित्र हैं, लेकिन कुछ) और रेखांकन के बिना। शुद्ध गीत, बिना सूत्रों के, कुछ निष्कर्ष। विशिष्ट युक्तियों और सिर योजनाओं के बिना - अंतिम विकल्प यहां तक ​​कि कुछ भी नहीं है, लेकिन सार प्राप्त ज्ञान में है। अब मुझे अपनी गणना पर अधिक भरोसा है और वे भी काम करने लगते हैं, मैं क्यों लिख रहा हूं। खुशियों को। जाँच करने के लिए कुछ और, विशेष रूप से टर्ब्यूलेटर। यह सिर में एक छोटी सी चीज है, जो कई बार तरल प्लास्टिक में सिर के प्रदर्शन को बढ़ा सकती है, अन्य सभी चीजें समान हैं।

तो, बिंदु के करीब। मुख्य रूप से एक परीक्षण बेंच के लिए सिर डिजाइन करते समय कुछ ज्ञान जमा करने के बाद, मैंने अपने प्रिंटर में सिर को बदलने का फैसला किया। मेरा घर का काम भी वहाँ खड़ा था, केवल बहुत पुराना और नायलॉन के साथ यह बहुत अच्छी तरह से नहीं छपा था। निर्माण प्रक्रिया में, मेरी गणना के अनुसार, मुझे डिजाइन में कुछ नया करने के लिए manufacturability और परिष्कृत करना और मेरे डिजाइन के तरीकों को पूरक करना था। परिणामों के बाद - मैंने एक सिर बनाया। जब मैंने प्रिंट करने की कोशिश की, तो किसी कारण से मैं पॉलिटेक्निक को पिघलाने के लिए कैप्टन कवर टेबल से चिपके रहने में सफल नहीं हो सका।



गैर-चिपचिपा पहले परतों के स्क्रैप का एक गुच्छा। हमें अनुमान नहीं लगाना चाहिए, लेकिन गिनती!

चूंकि मैं अपने प्रिंटर की अर्थव्यवस्था को अच्छी तरह से जानता हूं, इसलिए मुझे यकीन था कि सवाल सिर में था। हवा में मछली पकड़ने की रेखा को निचोड़ने के प्रयोगों की एक श्रृंखला के दौरान, मैंने एक बहुत ही दिलचस्प प्रभाव देखा




गर्म अवस्था में, जैसे कि जीवित है, पिघलने की धारा के केंद्र में एक धागा दिखाई देता था, जो तब होता है जब बाहर निकालना दर में वृद्धि होती है, जिस पर एक चिपचिपा तरल पिघल के कॉइल फंसे होते हैं।
इस ऑपरेशन की प्रक्रिया में, मैं सिर की गणना के लिए फ़ाइल को अच्छी तरह से याद करता हूं। अब यह न केवल रेडिएटर से सिर के गर्मी के प्रवाह की गणना करने की अनुमति देता है, सिर के बन्धन की जगह, गर्मी को प्लास्टिक के साथ दूर ले जाया जाता है (अधिक स्पष्ट रूप से - ठंड फिलामेंट के साथ लाया जाता है), लेकिन डायनामिक्स में गहराई से फिलामेंट का ताप, ओवरहेटिंग के मामले सहित काम कर रहे तापमान से ऊपर (यानी, पिघलने के लिए हीटिंग तापमान आवश्यक से अधिक है, लेकिन हम केंद्र के काम के तापमान तक पहुंचने के बाद के समय पर विचार करते हैं)।

गणना से पता चला कि इस बहुत धागे का निर्माण केंद्र में फिलामेंट के गैर-पिघलने का एक सीधा परिणाम है। इसके अलावा, अनुमानित पिघलने के समय का सटीक संयोग और एक्सट्रूज़न दर की गणना से प्राप्त वास्तविक एक। एक ही समय में एक असंबद्ध धागे के गठन ने किसी तरह समझाया (एक अन्य विकल्प जल वाष्प है, उनमें से बहुत सारे हैं, लेकिन कूदते क्यों हैं?) उच्च गति पर मछली पकड़ने की रेखा पर सपाट बुलबुले का गठन।

फिर मैंने गणना की, सभी एक ही फाइल के साथ, आने वाले फिलामेंट के साथ गर्मी का उन्मूलन (यह ठंड में आता है, और फिर गर्म / पिघला हुआ और सिर के तापमान पर इसका प्रभाव पड़ता है।

एक बारीकियों है - मेरे प्रयोगात्मक प्रमुखों में मैंने घर-निर्मित पीआईडी ​​नियंत्रक के साथ घर-निर्मित थर्मोकॉउंस का इस्तेमाल किया। इस मामले में, विनियमन की जड़ता बहुत कम है। प्रिंटर में, मेरे पास थर्मल प्रतिरोध वाला एक सिर है। इससे तापमान नियंत्रण में काफी देरी होती है। तो, 3-5 सेकंड की देरी के साथ, फिलामेंट द्वारा गर्मी के प्रवेश के कारण सिर का तापमान 10 by of तक गिर सकता है। और मैंने ऑपरेटिंग मोड की गणना सिर के तापमान 245 and mode और वार्मिंग को मध्य से 235º to तक के आधार पर की। लेकिन रेशा द्वारा इस तरह की गर्मी को हटाने के साथ, कोर तापमान 225 डिग्री सेल्सियस तक गिर सकता है, और यह चिपचिपाहट में तेज वृद्धि है। इस प्रकार, स्ट्रेचिंग प्लास्टिक का एक धागा प्राप्त किया गया था, यह सिर की गति के दौरान सब्सट्रेट का पालन करने वाली एक गर्म परत को फाड़ देता है।

इस प्रकार, मैंने आवश्यक परिवर्तनों की गणना की: - सिर के ताप तापमान को 255 ° C तक बढ़ाएँ (यदि आप एक तेज़ तापमान सेंसर और तेज़ सिर के तापमान नियंत्रण प्रणाली का उपयोग करते हैं - कम से कम PID, लेकिन एक पूर्वानुमान / भविष्य कहनेवाला तापमान नियंत्रण प्रणाली अभी भी संभव है)।

इसके अलावा, एक सैद्धांतिक गणना की गई पिघल दर को फ़ीड दर कम करें।
तथ्य यह है कि सिर की कॉम्पैक्टनेस के लिए, मैंने इसकी लंबाई को बहुत कम कर दिया - इसलिए प्रोटोटाइप की तुलना में कम बाहर निकालना गति।

और इसलिए, परिवर्तन करते हुए, मैंने पहले एक परीक्षण छापना शुरू किया, और फिर उत्पाद। सब कुछ बहुत अच्छी तरह से चला गया, यहां तक ​​कि वॉरपेज, जो हमेशा पॉलियामाइड के साथ मुद्रित होने पर एक संकट था, महान नहीं था।

मैंने इसे इस तथ्य के उदाहरण के रूप में लिया कि सिद्धांत प्रक्रियाओं का पर्याप्त वर्णन करता है और न केवल उन्हें समझा सकता है, बल्कि कुछ महत्वपूर्ण मापदंडों की भविष्यवाणी भी कर सकता है।

इसके मूल में कोई आश्चर्यजनक या बहुत नई बात नहीं है।

यह बताने के लिए महत्वपूर्ण है कि सिर में क्या हो रहा है, तापीय चालकता और चिपचिपा प्रवाह की प्रक्रियाएं हैं।

लब्बोलुआब यह है कि फिलामेंट तुरंत पिघलता नहीं है। प्लास्टिक के लिए गर्मी हस्तांतरण दर कम है, गर्मी की क्षमता काफी अधिक है। भौतिकी की मूल बातों से, हम जानते हैं कि अधिकांश पदार्थ पिघलते ही उनके तापमान तक पहुँच जाते हैं। चूंकि पिघला हुआ प्लास्टिक द्रव बहुत चिपचिपा है, इसलिए आंतरिक मिश्रण इसके लिए विशिष्ट नहीं है। यह (प्रवाह) लामिना है (यह रेनॉल्ड्स मानदंड द्वारा निर्धारित किया जाता है, अधिक चिपचिपा द्रव के लिए अशांत गति की संभावना कम हो जाती है), अर्थात, परतें मिश्रण नहीं होती हैं, तापमान मुख्य रूप से तापीय चालकता द्वारा प्रेषित होता है।

यदि फिलामेंट का केंद्रीय भाग पिघल नहीं रहा है, तो क्लॉगिंग संभव है, और, जैसा कि हम देख सकते हैं, सामान्य मुद्रण को रोकने के लिए अन्य विकल्प। वैसे, एबीएस प्लास्टिक के मामले में, गैर-पिघल की तस्वीर पूरी तरह से अलग है, मैला द्वीप - तार लगभग पारदर्शी पिघल-तार में दिखाई देते हैं, लेकिन बुलबुले भी हैं। सच है, ऐसा लगता है कि मुद्रण करते समय यह आसंजन के साथ हस्तक्षेप नहीं करता है। जैसा कि मैं इसे समझता हूं, कम से कम यह बहुत हस्तक्षेप नहीं करता है।

तो सिर की गति को केंद्र में फिलामेंट के पूर्ण प्रवेश की गति से निर्धारित किया जाता है। यह परत से परत तक गर्मी स्थानांतरित करके होता है। हीटिंग का समय परत की गर्मी, द्रव्यमान और गर्मी क्षमता की आमद से निर्धारित होता है। अगली परत सभी को एक ही सिर की दीवार से गर्मी प्राप्त करती है, लेकिन जिस रास्ते से गर्मी गुजरती है वह लंबा हो जाएगा, जिसका मतलब है कि अधिक थर्मल प्रतिरोध, जिसका मतलब है कि हीटिंग दर कम हो जाएगी और केंद्र के लिए - यह धीमी और धीमी हो जाएगी। सच है, सिलेंडर का द्रव्यमान उनके व्यास को कम करके कम किया जाता है।

इस प्रकार, पिघलने वाले प्लास्टिक में सिर के प्रदर्शन का निर्धारण करने वाला कारक हीटिंग भाग की लंबाई है। मैंने "हॉट रेडिएटर" के साथ खेलने की कोशिश की, यह वास्तव में, किसी तरह से काम की गति में वृद्धि हुई, लेकिन रेडिएटर के तापमान को नियंत्रित नहीं करने पर जाम के खतरे में वृद्धि हुई। हीटिंग पार्ट जितना लंबा होगा, पिघलने का प्रदर्शन उतना ही अधिक होगा। निर्भरता रैखिक है। हाँ हाँ! रैखिक। और वैसे, विभिन्न फिलामेंट डायमीटर के लिए प्रदर्शन भी लगभग समान है। यह गणना से स्पष्ट रूप से अनुसरण करता है। हां, व्यास के वर्ग के अनुपात में पूरा पिघलने का समय बढ़ जाता है। लेकिन फिलामेंट का क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र, और इसलिए लंबाई की एक इकाई की मात्रा भी फिलामेंट के व्यास के वर्ग के लिए आनुपातिक है।

अगला महत्वपूर्ण बिंदु जो बहुत हद तक प्रभावित करता है:

- नोजल का प्रतिरोध। काश, मैं भी एक बार गलती करता था, नोक के आकार के बारे में reprap.org/wiki/Hotend_theory में सवाल के लेखकों की तरह । यह हाइड्रोडायनामिक्स द्वारा हल किया गया एक प्रश्न है, जिसका उत्तर सबसे सामान्य पाठ्यपुस्तकों में भी पाया जा सकता है। मैंने कैसटाकिन द्वारा "रासायनिक प्रौद्योगिकी की प्रक्रियाएं और मूल्यांकन" का उपयोग किया। मैं इसकी सिफारिश नहीं करता हूं। एक भ्रमित करने वाली पुस्तक, लेकिन मैंने इससे सीखा। और वह जीवित और बच गया। उत्तर प्रतिरोध मुख्य रूप से नोजल के व्यास, द्रव की चिपचिपाहट और नोजल के हिस्से की लंबाई से निर्धारित होता है। यही कारण है, यह कोई मतलब नहीं है कि यह एक परवलयिक आकार में लम्बी या चालाक बनाने के लिए। मैंने प्रायोगिक तौर पर इसकी गणना की और जाँच की। एक लम्बी नोक वाला सच्चा संस्करण, यह पेन-प्रिंटर के लिए बहुत उपयुक्त लगता है। वहां, यह महत्वपूर्ण है कि मछली पकड़ने की रेखा के इंटरलेयर घर्षण के कारण यह पूरी तरह से चिकना नहीं है। लेकिन प्रतिरोध उच्च, बहुत अधिक है।

सच है, इस मामले में हम न्यूटोनियन तरल पदार्थों के बारे में बात कर रहे हैं। मैं तरल बहुलक पिघलने वाले गैर-न्यूटोनियनिटी को प्रयोगात्मक रूप से देखने में सक्षम नहीं था। आप अधिक धक्का देते हैं - यह अधिक बहता है। फिर वह बन्द हो जाता है - पहले से ही गैर-प्रवेश के कारण, या हॉबोल्ट के साथ लाइन को फाड़ देता है, या हॉबोल्ट फिसल जाता है। वही प्रतिरोध पूरे पिघलने वाले क्षेत्र में होगा। इसका अनुपात काफी बड़ा है, विशेष रूप से बड़े व्यास (0.5 मिमी या अधिक) के नलिका के मामले में। इसके अलावा, एक छोटे व्यास के फिलामेंट के मामले में, यह घटक अपेक्षाकृत बड़ा होगा।

तो नोजल अनुभाग में प्रतिरोध में तेज कमी के लिए, आपको बस इसे बहुत पतला करने की आवश्यकता है। अर्थ में - एक पतली चैनल नोक। लेकिन यहां पहले से ही पीतल खराब होगा। स्टील, स्टील की पन्नी। फिर हम 0.1 मिमी के नलिका के बारे में बात कर सकते हैं। यदि आप छेद इलेक्ट्रोरोसिव बनाते हैं, तो छोटे व्यास को स्वीकार्य मुद्रण गति पर काम करना चाहिए।

हमने छोटे भागों की छपाई का पता लगाया। यदि आप दीवारों को एक पतली नोजल के साथ समोच्च बनाते हैं और एक बड़े व्यास के नोजल के साथ कोर को भरते हैं, तो आप उच्च विवरण के साथ अच्छी प्रिंटिंग गति प्राप्त कर सकते हैं (भरने के समय विरूपण से बाहरी समोच्च की रक्षा के लिए प्लास्टिक का उपयोग किया जा सकता है)।

इसका मतलब यह है कि सिर के आगे सुधार के सवाल फिलामेंट पिघलने की दर के सवाल पर टिकी हुई है।

और यहाँ निराशाजनक नहीं है! जैसा कि हम जान सकते हैं, हमारे लिए फिलामेंट्स और फिशिंग लाइन बनाने वाले औद्योगिक एक्सट्रूज़न उन्हें दसियों मीटर प्रति सेकंड की गति से काटते हैं!
हमारे सिर 30-300, अच्छी तरह से, 500 मिमी प्रति सेकंड हैं। मीटर में, यह 0.03-0.5 दिखता है। क्यों?
वे एक गर्म बरमा का उपयोग करते हैं। इसका उपयोग लंबे समय से किया जा रहा है। पेंच मौलिक रूप से गर्म सतहों से सतह को पिघलाने के लिए गर्मी हस्तांतरण के मुद्दे को हल करता है।

हालांकि, एक गर्म बरमा बनाने के लिए एक छोटे से सिर में न केवल असंभव लग रहा था, बल्कि अनावश्यक भी था। मेरे साथी भौतिक विज्ञानी के सुझाव और विचार के साथ, एक समाधान प्रस्तावित किया गया था जो एक ही खंड पर कई बार पिघलने की दर को बढ़ा सकता है। इसके अलावा, त्वरण की डिग्री का सवाल मुख्य रूप से विनिर्माण की तकनीकी क्षमताओं पर निर्भर करता है। मेरे द्वारा निर्मित उपकरणों के लिए विस्तार से जानकारी प्राप्त की गई है, और ऑर्डर करने के लिए मेरे पास धातु-पाउडर प्रिंटर पर प्रिंट करने के लिए पैसे नहीं हैं। मेरे पास एक मिलिंग मशीन भी नहीं है, और मैं ड्रिल को वॉशर स्क्रॉल करके ड्रिलिंग गहराई को समायोजित करता हूं। हमने छोटी चीज का नाम तय किया - टर्ब्यूलेटर।

केवल मुझे संदेह है कि किसी को भी मेरे शोध की आवश्यकता है। वे तुरंत मुझसे कहते हैं - "हाँ, हमारा प्रिंटर 300 मिमी / सेकंड में हिल रहा है।" हां, हमें एक और गतिज योजना बनाने की आवश्यकता है, हमें एक और एक्सट्रूडर बनाने की आवश्यकता है। दृढ़ता से अलग। ताकि एक्सट्रूडर के साथ हेड ब्लॉक कम निष्क्रिय हो और वेड-एक्सट्रूडर के नुकसान न हों। मेरा मानना ​​है कि XYZ - कार्टेशियन निर्देशांक वाली एक योजना, सिद्धांत रूप में, उच्च गति पर काम करने में सक्षम नहीं होगी। मेरे अनुमान के अनुसार, यदि आप कई मामलों में ध्रुवीय समन्वय प्रणाली αRZ में यांत्रिकी लागू करते हैं, तो प्रिंट गति बहुत अधिक हो सकती है। केन्द्रापसारक प्रभाव के लिए क्षतिपूर्ति करने के लिए, एक गैर-प्लानर प्रिंटिंग योजना लागू की जा सकती है। एक क्षेत्र की सतह पर मुद्रण। यह, ज़ाहिर है, एक सॉफ्टवेयर दृष्टिकोण से लागू करना आसान नहीं है, लेकिन इस तरह से कई तकनीकी विकास प्राप्त हुए हैं।बेहतर परिणाम प्राप्त करने या यांत्रिकी को सरल बनाने के लिए गणना को जटिल बनाने के तरीके।

इससे पहले, मैंने ऐसे प्रमुखों के डिजाइन पर लेखों की एक श्रृंखला प्रकाशित की:

geektimes.ru/post/259730
geektimes.ru/post/259738
geektimes.ru/post/259832

बहुसंख्यक स्थानों पर कई लंबे स्थान हैं, जिनमें से कुछ सच है, कुछ जगह शिक्षाप्रद हैं लम्बी नलिका - यह इंजीनियरिंग निरक्षरता से एक पुरातनता है - मैं खुद ऐसा था), कुछ चीजें बहुत विस्तृत हैं, गणना और सूत्र - यह नरक है, आप कैसे गलतियां कर सकते हैं? एक गर्म रेडिएटर इसके बिना बेहतर है, हालांकि थोड़ा धीमा। वैसे, कई सिर के विशाल रेडिएटर्स को देखते हुए, उनकी दक्षता कम है - बहुत अधिक गर्मी दूर की जाती है। अंतिम उदाहरण में, गणना 20% तक दक्षता देती है। 40 में से 7 वाट प्रति पिघला। यह नायलॉन / पॉलियामाइड के लिए है। एबीएस और पीएलए के साथ यह अलग होगा।
मैं सहयोगियों और समान विचारधारा वाले लोगों की ओर भी रुख करना चाहता हूं - मैं टर्ब्यूलेटर पर प्रयोगों के परिणामों के साथ हॉटड्स, संक्षिप्त और सही गणना के सिद्धांत और अभ्यास पर एक लेख बनाना चाहूंगा, और इसे रिप्रैप समुदाय के लिए अंग्रेजी में भी उपलब्ध कराऊंगा। यदि आपको लगता है कि यह एक अच्छा विचार है, तो मैं कम से कम अनुमोदन करने का सुझाव देता हूं, लेकिन जब लेख की बात आती है, तो मुझे सही / अनुवाद करने में मदद करें, यदि कोई भी (मैं Google अनुवादक का उपयोग कर सकता हूं) और मुझे बताएं कि इसे कैसे और कहां बेहतर तरीके से रखा जाए। शौचालय में एक कील की पेशकश न करें - कोई पेपर संस्करण नहीं है 8))

Source: https://habr.com/ru/post/hi401075/