апрель 2019

Підвищення працездатності 3D-принтера


Сустретова А. М. , Зибайло Сергій Миколайович Зибайло С. М. , Ковальов С. В.
Химия и современные технологии
Abstract / Full Text

Підвищення працездатності 3D-принтера / Химия и современные технологии : Метериалы ІХ Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Химия и современные технологии», 2019. – C. 51


3D-принтер − це пристрій, який дозволяє створювати об’єкти з термопластичних матеріалів. Найбільш важлива частина будь-якого 3D-принтера це друкуюча головка. Вона складається з нагрівача, в якому нитка або пруток заданого матеріалу розплавляється і потім видавлюється через сопло з діаметром отвору в межах 0,15-0,5 мм, а також механізму, що забезпечує дозовану подачу матеріалу в нагрівач, який є екструдером.

Оскільки температура плавлення більшості матеріалів для 3D-прин-тера достатньо висока 200-250°C і вище, то необхідно забезпечити розплав-лення матеріалу саме в соплі і уникнути нагріву екструдера.

Сопло 3D-принтера є витратним матеріалом: його отвір діаметром 0,15-0,2 мм з часом засмічується, припадаючи нагаром. Очищенню підля-гають лише отвори діаметром 0,4-0,5 мм.

У більшості сучасних 3D-принтерів заміна сопел не передбачена. Тому актуальною задачею є підвищення працездатності 3D-принтера за рахунок забезпечення тривалої прохідності перетину сопла.

Так як сопло є найбільш вразливою частиною 3D-принтера, в роботі розглянуто способи його захисту від корозії, нагару та засмічення.

Запропоновано використання нікелевих або мідних покриттів для захисту сопла 3D-принтера від корозії, нагару та засмічення.

Покриття нікелем використовують для захисту від корозії і для декоративного оздоблення деталей. Нікель в парі з залізом є катодом, так як має більш електропозитивний потенціал, ніж залізо. Допустима робоча температура експлуатації нікелевих покриттів складає 650°С. Нікель може захищати сталь тільки механічним шляхом, отже, покриття не повинно мати пор і велику товщину (не більше 25 мкм).

В роботі запропоновано оброблення сопла діаметром 0,2 мм одноша-ровим нікелевим покриттям з отриманням перетину сопла діаметром 0,15 мм. Рекомендовано блискуче нікелювання, яке використо-вують для захисно-декоративної обробки поверхні. При цьому відпадає необхідність його полірування.

На відміну від нікелевих покриттів, мідне покриття має високу електро- і теплопровідність, пластичність, витримує глибоку витяжку, розвальцювання, добре полірується, полегшує притирання і згвинчення. Мідне покриття є катодним по відношенню до сталі. Допустима робоча температура покриття 300°С. Тому, мідне покриття рекомендовано для сопел більшого діаметру (0,4-0,5 мм).

Таким чином, для підвищення працездатності 3D-принтера рекомен-довано нанесення захисного покриття сопла головки, що дозволить підвищити час її експлуатації у 1,5-2 рази, а для ремонтопридатності головки виготовляти кріплення сопла з використанням різьбових з’єднань, щоб сопла 3D-принтера було змінними.