2014年1月24日 星期五

為什麼擠出頭的喉管需要散熱??

從 J-Head 鐵氟龍管中清理出來,倒流之後黏在鐵氟龍管內側的塑料。這就是擠出頭卡住的元兇。


大家裝機器的心情,都相當興奮,恨不得可以趕快開始列印。幾乎所有的同好,都會在還沒裝喉管散熱風扇之前,就急著開始列印。運氣好的可以印個小方盒什麼的沒問題,運氣不好的就是擠料完全擠不動,然後墮入清噴頭地獄。為什麼擠出機構會需要散熱呢?不是把塑料熔化後,軟軟得,就能擠出了嗎??很可惜,事與願違。擠出機構的喉管,一定要有良好的散熱,才能保證順利不斷得擠料。

RepRap SpoolHead 部落格上的這張圖片,可以很清楚得解釋為什麼喉管需要散熱。

擠出頭最前端有加熱管,會把塑料熔化成膠態。後頭的塑料繼續往前推擠,就可以讓膠態的塑料從噴孔擠出。這是運作原理。但是喉管中心通道鑽孔的孔徑,一定要大於塑料的直徑。甚至塑料本身直徑有誤差,有時候會稍微細一點。所以喉管通孔跟塑料之間,一定會有間隙。前端熔化的塑料,受到擠壓後,不只會從噴孔擠出,也會從後端的間隙倒流(Back flow)回去。一般不常看到能像圖中那樣誇張得從喉管後端溢出,但是如果倒流的距離稍長,會發生的就是塑料跟侯管之間的摩擦力變得很大,進退不得。

解決的辦法是讓侯管散熱。加熱頭以外的部分,盡量散熱。例如圖中 Heat sink (散熱片)的位置,盡量散熱,讓溫度低到能夠使倒流的塑料凝固,達到阻止倒流的目的。凝固的部分雖然也會增加摩擦力,但是範圍控制得夠小,摩擦力增加的幅度就會受到控制。

E3D 拆解照片

全金屬的E3D擠出頭,就在喉管段熱環以上,安排了散熱環的機構。照片中,最上面起算,依序是"散熱環"、喉管、加熱鋁塊、黃頭噴嘴。喉管中間還特別車薄,用意就是要減少熱量透過喉管繼續向上傳遞。最上面散熱環,做這麼大量的散熱面積,就是要降低溫度,減少倒流的問題。雖然散熱環很大,但是喉管跟散熱環之間的螺紋,接觸面積有限,導熱效果不夠好,使得喉管上半部溫度仍然無法有效降低。建議可以在喉管上半段塗抹散熱膏。(塗多一點,安裝好之後如果有溢出,擦掉就好。)再配合風扇吹散熱環,才能夠有效得降低喉管的溫度。筆者的E3D,散熱處理好之後,已經穩定得工作三、四個月都沒有卡住過了。


1.75mm塑料的 J-Head ,設計比較特別,喉管中心使用鐵氟龍管套住塑料,一路從尾端貫穿到擠出孔。鐵氟龍管本身散熱效果並不好,塑料會倒流的距離應該滿長的。照理說磨擦力應該會很大,但是鐵弗龍的特性就是很光滑,表面磨擦力很小,所以仍然能夠擠出塑料。但是良好的散熱,還是可以幫助 J-Head 擠料順暢些。如果都不為 J-Head 做散熱,雖仍然有機會能夠順利擠料,但是如果整隻黑色PEEK管溫度漸漸升高,是有可能會把 PLA 列印的J-Head 支架加熱到軟化變型。這樣 J-Head 就會歪斜、晃動,也不好。總之散熱風扇還是不能省的。

ATOM早期版本的 J-Head散熱機構

ATOM早期版本的 J-Head 散熱機構,使用一顆強力蝸牛風扇,搭配從上而下整個圍起來的罩子,讓 J-Head 黑色喉管能夠盡量散熱。風的出口朝下,又順便吹工件,真是一舉數得啊!


Simon 設計的風扇架,可以直接扣住J-Head,相當實用。J-Head吹風,才能保證長時間列印不出問題。



設計中的 CraneRAP,有專門為 J-Head 設計散熱風扇罩。


設計中的 CraneRAP,有專門為 J-Head 設計散熱風扇罩。結合了 J-Head夾具、風扇架,以及集中風力用的風扇罩。期望能夠讓 J-Head 長時間順利得擠料。

3D列印較大型的物件,動輒需要十幾個小時。如果擠出頭印了十個小時之後發生阻塞不通,那之前辛苦列印十小時的工件就要毀於一旦了!(不是毀於"一夕之間",是"一旦"。擠出頭都會挑太陽剛起來,但是你還沒睡醒的時候罷工!!)長時間列印最怕機器不穩定,尤其是快印完之前,會非常擔心機器的狀況。擠出頭喉管散熱是相當關鍵的一個環節,能夠減少列印失敗的機率。千萬要耐心得把喉管散熱風扇安裝好阿希望不要再有人來問我為什麼擠不出料、j-head怎麼會卡住了~~

update (2014/01/28)
同事的機器一直印不順,吐料不順。把貼在黑色PEEK上的耐熱膠帶去除之後,說就能夠順利列印了。早就說要拆掉,一直不信邪,今天終於乖乖拆掉耐熱膠帶,然後就能順利印。




16 則留言:

  1. 您好 非常感謝您提供很詳細的資訊! 獲益良多 而且真的組出了smartrap
    請教一下
    我最近列印的時候 當噴頭加熱到185度左右 還沒有擠料 可是他卻會自己一直擠出料 擠到噴頭內都空了才不會 這樣是正常的嗎?
    就變成cura開始列印 正式擠料的時候 卻因為擠出頭裡面空了 而要擠很多進去以後才噴得出來
    變成導致我前面列印底座的時候常常失敗 於是上面也印不出來
    還是說要用程式讓他先自動擠料一些出來校正
    我是用pla
    謝謝!!

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    1. 溫度夠高時,塑料會自己跑出來,是正常的。伴隨著會讓正式開始擠料時,沒辦法馬上開始吐料,要靠"預擠"(Skirt)功能來解決這個問題。Cura 預設就會產生預擠。如果預設的預擠仍然沒辦法解決你的問題,那需要開Expert config,增加 Skirt -> Minimal length 這個項目的值,讓預擠的長度長到能夠在列印零件之前擠出塑料。

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    2. Cura + smartrap玩了幾次,有一次滴完後結果就卡料了...
      可能常常一開頭看印失敗,就cancel print,但是忘記強制開風扇也許回堵了
      Cura預設一開頭是不開風扇印的,印一些後才啟動~可能要調一下一開始就吹?!

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  2. 您好, 想請教一下如果回堵時該如何處理? 我是初學著..謝謝..

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    1. http://prusa3dprinter.blogspot.tw/2014/01/jhead.html
      類似這樣把它拆開,然後中心白色的鐵氟龍管也許需要用小電鑽清理。

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  3. 請教一下!我打印橡膠線材,進料時,出絲不均勻!正式打印時,卻不出絲,是什麼問題?

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  4. 1.溫度要提高一些, 可能要調到 240度.
    2. 送料齒輪到進料口之間存在間隙, 要想辦法用自潤材質材料跨接之間間隙.讓軟性線材沒有地方逃走.乖乖地進入喉管.
    3. 喉管建議用鐵氟龍管做上(冷)端管.
    4. 適當的調低進料齒輪的壓力. 以避免列印第一層時壓力過大而讓軟性線材擠出齒輪與喉管之間間隙而斷料.
    以上是我忍受一周的睡眠不足得到的結論. 但是當印TPE 時還有一個麻煩的問題...TPE 不太黏底板. 稍微印高一點的物件就會翹皮.試了好幾種膠都沒辦法良好的固定.TPU 又太黏印出來的物件都牽絲牽的亂七八糟, 而且TPU 牽出的絲都超級強壯,很難給他去除....

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    1. 1.我有調高到240度,但還是不行
      2.自潤材質材料指的是什麼?
      3.這個作法有圖解嗎?材料該去那買?
      4.如何調低齒輪壓力?

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    2. Chen Zenyi
      我打印PLA 也有段料問我是用E3D噴頭.
      調低齒輪壓力 就是切片軟件如SLIC3R > Filament > Extrusion multiplier 那裡調教的原設定為1

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  5. 接上題
    本人是用E3D 3MM 金飾噴嘴但金屬管接加熱鋁塊之間的M6金屬管沒有加入鐵氟龍,現在擠料經常段料.印PLA由180度至230度也試過擠出料經常接不到特別在第一層!我試過在列印途中用人手推料,發覺壓力不夠中間空間太多引致擠料不順已經,弄了兩星期多也印不了東西很苦惱

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    1. 補充我是近程擠料,鐵氟龍管打算加進去看看還有散熱我已經用兩把風扇了,每次把料拿出來沒有軟化現像冷卻看起來沒有大問題只是段料問題很嚴重

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    2. 回抽距離設1.5mm,速度20mm/s再試看看~

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    3. 已經試過也是不行,Filament Diameter 3 mm / Extrusion multiplier 1 /溫度220 /雙風扇長開100%
      回抽距離設定跟你說的一樣,沒回抽也試過.
      弄了好久每天試試試真心累了,噴頭還要新買的>< 說真的是不是要鐵氟龍呢?

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    4. 上討論版討論看看吧,貼個照片什麼的。
      在這邊沒辦法貼照片,真的不容易下判斷
      https://www.facebook.com/groups/reprap.taipei/

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  6. 請問...我的擠料馬達在開始列印模型時或中途就會開始反轉...把材料從擠頭拉出...這個是哪裡出了問題?新手剛入門就GG了...懇請版大相助...謝謝!!

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    1. 上討論版討論看看吧!
      https://www.facebook.com/groups/reprap.taipei/

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