Drukarka 3D — Bowden extruder

Bow­den extru­der to nie eks­tru­der Bowdena.

Bow­den extru­der to układ zasi­la­nia gło­wi­cy dru­kar­ki 3D, w któ­rym eks­tru­der jest odse­pa­ro­wa­ny od gło­wi­cy dru­ku­ją­cej, a fila­ment dosy­ła­ny jest do niej za pośred­nic­twem dość dłu­giej, ela­stycz­nej rur­ki z PTFE.

Sys­te­mu tego nie wyna­lazł — wbrew nazwie — pan Bow­den (Ernest Mon­ning­ton). Ten Irland­czyk wyna­lazł coś zupeł­nie inne­go, co zapew­ne spo­tka­li­ście w nie­mal każ­dym rowe­rze. Koja­rzy­cie pan­ce­rzy­ki, wewnątrz któ­rych prze­su­wa się lin­ka hamul­co­wa? No właśnie.

Pomi­mo, że lin­ka Bow­de­na jest cię­gnem i słu­ży do prze­ka­zy­wa­nia podłuż­nych sił roz­cią­ga­ją­cych, w dru­kar­kach 3D, w któ­rych zasto­so­wa­no Bow­den extru­der, podob­ny układ, prze­no­si siły ści­ska­ją­ce. Zamiast spi­ral­ne­go pan­ce­rzy­ka w otu­li­nie mamy samą rur­kę z PTFE, a zamiast lin­ki sple­cio­nej z drob­nych dru­ci­ków, medium jest fila­ment dostar­cza­ny do gło­wi­cy drukującej.

Bowden extruder — zalety

Głów­ną zale­tą umiesz­cze­nia eks­tru­de­ra gdzieś z boku dru­kar­ki 3D, a nie na jeż­dżą­cej — nie­raz z duży­mi pręd­ko­ścia­mi — karet­ce, jest zmniej­sze­nie masy rucho­mej ukła­du. Lawi­no­wo pocią­ga to za sobą sze­reg korzyści:

• moż­li­wość uzy­ska­nia więk­szych przy­spie­szeń (opóź­nień) karet­ki i wsku­tek tego zwięk­sze­nie pręd­ko­ści druku,
• zmniej­sze­nie natę­że­nia drgań wpro­wa­dza­nych do ukła­du, skut­ku­ją­ce popra­wą pre­cy­zji dru­ku i lep­szą jako­ścią powierzch­ni detali,
• zmniej­sze­nie zuży­cia ener­gii koniecz­nej do prze­miesz­cze­nia gło­wi­cy drukującej.

Pew­ną zale­tą jest też zmi­ni­ma­li­zo­wa­nie praw­do­po­do­bień­stwa splą­ta­nia się filamentu.

Bowden extruder — wady

Nie ma róży bez kol­ców i urzą­dzeń bez wad. Głów­ną wadą oma­wia­ne­go sys­te­mu zasi­la­nia gło­wi­cy dru­ku­ją­cej jest zwięk­sze­nie opo­rów ruchu fila­men­tu na linii eks­tru­der — gło­wi­ca w porów­na­niu do ukła­dów direct dri­ve. Pro­blem mini­ma­li­zu­je wyko­na­nie rur­ki dosy­ła­ją­cej fila­ment z PTFE, któ­ry ma niski współ­czyn­nik tarcia.

Zauwa­ży­łem, że w rur­ce gro­ma­dzą się róż­ne papro­chy, więc war­to ją od cza­su do cza­su przeczyścić.

Rur­ka pod­le­ga mecha­nicz­ne­mu zuży­ciu i to nie głów­nie na powierzch­niach wewnętrz­nych, współ­pra­cu­ją­cych z fila­men­tem, ale od zewnątrz, w miej­scach, gdzie zako­twi­czo­na jest w złącz­kach, przy­krę­co­nych do eks­tru­de­ra i hot endu. Nie­ustan­ne wypy­cha­nie fila­men­tu i jego retrak­cja dopro­wa­dza­ją do głę­bo­kie­go żło­bie­nia rur­ki przez ząb­ki złącz­ki i w efek­cie polu­zo­wa­nia połączenia.

Bow­den extru­der nie naj­le­piej — deli­kat­nie mówiąc — radzi sobie z dru­kiem mate­ria­ła­mi ela­stycz­ny­mi (np. TPU). Wsku­tek dużej ilo­ści fila­men­tu, łatwo ule­ga­ją­ce­go kom­pre­sji, pomię­dzy eks­tru­de­rem a gło­wi­cą dru­ku­ją­cą, nie­mal nie­moż­li­we jest pre­cy­zyj­ne dozo­wa­nie mate­ria­łu — ten zacho­wu­je się jak podu­cha, tłu­miąc wszel­kie wysił­ki eks­tru­de­ra. W skraj­nych przy­pad­kach może dojść do zatka­nia całe­go układu.

Podsumowanie

Opis wad w powyż­szym tek­ście zabrał wię­cej miej­sca niż zalet. Nie ozna­cza to bynaj­mniej, że Bow­den extru­der to roz­wią­za­nie bez­na­dziej­ne — wprost prze­ciw­nie: zale­ty są przy­gnia­ta­ją­ce! Roz­wią­za­nie to umoż­li­wia szyb­kie, pre­cy­zyj­ne i wydaj­ne ener­ge­tycz­nie wytwa­rza­nie deta­li meto­dą FDM, o ile tyl­ko ogra­ni­czy­my się do mate­ria­łów sto­sun­ko­wo sztyw­nych, jak PLA, PETG czy ABS i kom­po­zy­tów otrzy­my­wa­nych na ich bazie.

Bibliografia

https://en.wikipedia.org/wiki/Bowden_extruder

https://en.wikipedia.org/wiki/Bowden_cable